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Une nouvelle approche biotechnologique pour lutter contre l'érosion des sites pollués et la dissémination des contaminants

/ Yamba Adonis / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2004
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caractériser ( granulométrie, minéralogie, dosage de métaux, lixiviation). Cette caractérisation donne : Un sédiment dont les proportions en Plomb (Pb), Zinc (Zn), Cadmium (Cd) et Mercure (Hg) sont respectivement: 9% ; 7% ; 0,5% et 0.036%. Un sédiment dont les éléments (Zn, Pb et Cd) sont mobilisés dans les lixiviats. Nous nous sommes aussi intéressés à une biotechnologie de revégétalisation de ce site. En effet, le site est en majeure partie un sol nu et il présente, localement, le développement spontané d'une espèce de plante métallicole, Arabidopsis halleri ou l' Arabette de Haller, à la lisière des saules présents sur le site. Nous avons donc travaillé avec A halleri que nous avons fait pousser sur différents substrats. Nous avons également utilisé un amendement organo-minéral pour le mélanger à certains substrats de culture. Nous avons observé : Le développement d'un réseau racinaire important chez A halleri dans les substrats amendés, ce qui penn et une meilleure stabilisation du sol. L'accumulation de Zinc et Cadmium dans les feuilles et racines de A halleri, la plante est hypperaccumulatrice de ces éléments. Dans le Nord de la France, l'activité industrielle de deux usines de traitement du zinc et du plomb, et le rejet de leurs effluents dans le canal de la Haute Deûle, a causé une pollution assez importante en ETM. Suite aux travaux de dragage de ce canal et de la Gare d'eau de Courcelles-lès-Lens, entre 1965.et 1975, les sédiments et boues ont été transposés dans un site de dépôt, dans la commune d'Auby. L'Unité Mixte de Recherche 8110 et le Centre National de Recherches Scientifiques, en collaboration avec le laboratoire Génétique et Evolution des Populations végétales et l'Université de Cambridge (Angleterre) ont développé un programme d'étude 2003-2004 intitulé: Impact de l'Utilisation d'un amendement organo-minéral sur le développement de végétaux - application à là remédiation de sites pollués par des Eléments Traces Métalliques (ETM). Dans le cadre de notre étude, nous avons prélevé, sur le site de dépôt, près de 80 kg de sédiment afin de le-

Du crash-test aux essais mono-filamentaires, quelques apports dans le domaine de la caractérisation expérimentale du comportement de matériaux et de structures

/ Vittecoq Éric / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2004
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Ce mémoire présente les activités de recherche effectuées dans le domaine de la caractérisation expérimentale du comportement des matériaux et des structures. Ces recherches ont débuté à l'École Centrale de Paris par l'encadrement d'une thèse en convention CIFRE avec PSA Peugeot-Citroën visant à optimiser les systèmes de retenue d'un véhicule lors d'une collision frontale. Le modèle dynamique multi-corps retenu a tout d'abord été validé, puis exploité afin de connaître d'une part la sensibilité des différents paramètres structurels du système de retenue et enfin intégré à une boucle d'optimisation permettant de déterminer la configuration minimisant les lésions subies par les occupants du véhicule. Une démarche proche a été adoptée pour concevoir un dispositif d'absorption d'énergie destiné aux véhicules urbains, concept qui a été validé par un crash-test. Elles se sont poursuivies à l'École Centrale de Lille, avec un recentrage sur la caractérisation du comportement des matériaux, composites en particulier. Deux domaines principaux ont été abordés : l'étude du comportement en cisaillement des matériaux composites stratifiés et le développement de techniques d'essai sous microscope électronique à balayage (MEB). Un montage d'essai de cisaillement spécifique a été développé dans le cadre d'une thèse. Il a été validé sous chargement monotone, et partiellement sous chargement cyclique. Outre la détermination des principales caractéristiques mécaniques de cisaillement, l'essai a permis de montrer que pour des stratifiés réalisés en autoclave, l'interpli ne présentait pas de faiblesse particulière en cisaillement par rapport au pli. Cette observation a été étendue au collage de composite, en réalisant un essai de traction sous MEB sur éprouvette à simple recouvrement. Quant aux techniques expérimentales sous MEB, plusieurs machines de traction ont été conçues et mise au point. Machine de traction monotone sous faible charge commandée en déplacement puis machine de fatigue oligocyclique de 10 kN de capacité de charge asservie en charge ou déplacement, tous les dispositifs ont la particularité de maintenir le centre de l'éprouvette sous le faisceau d'électron durant l'essai. Ils ont servi de support à de nombreuses études et collaborations, nationales et internationales, universitaires et industrielles. L'étude d'une machine, destinée cette fois à la réalisation d'essai de fatigue d'endurance, a débuté, et fait appel à un vérin hydraulique sans étanchéité dynamique.

Bioconstructions et bioaccumulations en domaine de plates-formes carbonatées, illustrées par des exemples du paléozoïque, du mésozoïque et du cénozoïque

/ Vennin Emmanuelle / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2004
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(2) les fluctuations relatives du niveau de la mer, l'activité tectonique et les variations d'apports sédimentaires exercent également un contrôle sur les géométries et morphologies des récifs, les remplaccments de communautés fossiles, et la distribution et l'installation des récifs sur la plate-fonne. (3) le contexte géodynamique gouveme la morphologie des plates-formes, leur évolution au cours du temps; il contrôle l'installation et la disparition des récifs (Ex: Pennien. du bassin pré-Ouralien et Miocène méditerranéen). Enfin, les changements climatiques indiqués par l'alternance de périodes chaudes et de périodes fraîches, tout au long du Phanérozoïque ont un impact direct sur les épisodes de production carbonatée. L'exemple des plates-formes carbonatées ordoviciennes permet d'illustrer l'influence des variations du taux de production: carbonatée sur la mise en place de la glaciation fini-ordovicienne, par ailleurs responsable de la disparition des récifs dans fes domaines de latitudes élevées. Ce travail offre un aperçu des facteurs de contrôle sur la croissance ou non des récifs et des bioaccumulations associées à partir de plusieurs exemples Paléozoïque, Mésozoïque et Cénozoïque, Pour mener à bien cette étude des plates-formes carbonatées et plus particulièrement des récifs et de leurs bioaccumulations, la méthodologie appliquée repose sur une approche pluridisciplinaire (faciès, microfaciès, sédimentologie, géochimie, biostratigraphie, stratigraphie séquentielle,modélisation). Cette approche a déterminé le choix des récifs étudiés qui s'échelonnent à travers le Phanérozoïque. Elle s'intéresse en ce qui concerne le Paléozoïque à trois exemples de dépôts. bioconstruits et bioaccumulés. Les récifs et les bioaccumulations du Paléozoïque inférieur (Cambrien et Ordovicien) sont situés sur la marge périgondwanienne et celles du Paléozoïque supérieur (Penno-Carbonifère) dans le bassin d'avant pays pré-Ouralien. Leur étude permettra de caractériser le comportement des plates-formes carbonatées à l'approche de crises importantes correspondant respectivement à la glaciation fini-ordovicienne et à la fermeture de la Pangée. En ce qui concerne le Mésozoïque, le choix se porte sur une période dite de green-house ou chaude. Il s'agit de l'étude de plates-formes carbonatées et mixtes carbonatées/siliciclastiques d'âge Crétacé inférieur. Cet épisode à climat plus stable permet d'appréhender les modalités de remplacement de communautés fossiles au cours du temps et de souligner l'importance des variations de l'accommodation sur la géométrie des dépôts. En ce qui concerne le Cénozoïque, l'étude porte, d'une part, sur la caractérisation des réservoirs pétroliers par l'étude d'affleurements de l'Eocène de Tunisie et la réalisation d'un modèle Heresim visant à quantifier les paramètres de porosité et de perméabilité des faciès. D'autre part, le Miocène de Lorca (Espagne) permet de répondre à l'une des questions clés du "pourquoi de la disparition des récifs" à l'approche d'urie période de crise qui correspond à la fermeture de la Méditerranée au Messinien. Ce cas d'étude pennet de souligner l'importance du contrôle des variations de l'accommodation dans un contexte tectono-sédimentaire actif sur les morphologies récifales. Dans le détail, la qualité de préservation du contenu floro-faunique permet de déterminer le contrôle exercé par la bathymétrie (hydrodynamisme) sur la morphologie intra-spécifique des organismes bioconstructeurs tels que les coraux. Trois facteurs semblent intervenir sur l'installation, le développement et la disparition des différents récifs et des bioaccumulations associées: (1) les variations autostratigraphiques : elles concernent les variations intra-spécifiques des organismes constructeurs et les relations synécologiques entre les organismes des milieux récifaux. Les variations morphologiques des organismes, comme le montrent les exemples des bryozoaires (Ordovicien) et des coraux (Miocène), agissent sur la géométrie récifale et répondent à des changements de la paléobathymétrie (hydrodynamisme), du substrat, des apports sédimentaires (siliciclastiques). Les organismes, leur fonction et leur dégradation (désarticulation, bioérosion, etc.) exercent peuvent influencer les taux de production carbonatée.

Gérer l'implication dans le respect des différences : des associations aux autres organisations

/ Valéau Patrick / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2004

Structures combinatoires pour l'analyse de génomes

/ Touzet Hélène / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2004
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Le cœur de ce travail est le développement d'algorithmes pour l'analyse de séquences nucléiques. Le terme " séquence nucléique " recouvre des objets biologiques disparates. Il peut s'agir de gènes codant pour des protéines, mais ce n'est qu'une partie du matériel génétique. Les projets de séquençage invitent à dépasser ce cadre de pensée et permettent d'accéder à l'étude systématique des régions non codantes. Nous abordons ce problème à travers deux thèmes: les structures des ARN et de l'analyse des régions régulatrices. D'un point de vue informatique, ces directions de recherche ont en commun de faire appel à des modélisations à base de structures discrètes. Il s'agit de combinatoire des arbres dans le cas des structures d'ARN et de combinatoire des mots dans le cas des signaux de régulation. Nous proposons des nouveaux algorithmes de comparaison et de prédiction de structures d'ARN, de localisation et d'identification de motifs de régulation. Ces travaux sont validés par différentes études de cas.

Contribution à la conception et la modélisation de machines électriques. : Application aux machines à réluctance variable

/ Tounzi Mounaim / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2004
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En introduisant un modèle énergétique, basé sur la perméance d'entrefer et les forces magnétomotrices, nous avons effectué une étude systématique des différentes structures à réluctance variable hétéropolaires. Nous avons déterminé les conversions énergétiques qui pourraient être assurées par les machines à simple ou à double denture avec un ou deux circuits d'excitation. Cela permet alors, en fonction de la conversion à mettre en oeuvre, de déterminer la combinaison entre les nombres de dents et de pôles du (ou des) circuits d'alimentation afin d'aboutir à un fonctionnement synchrone. Par ailleurs, nous avons introduit une méthode pour déterminer les flux et les inductances des différents bobinages ce qui permet d'obtenir les paramètres du modèle analytique triphasé équivalent. Enfin, nous avons montré que les structures à deux circuits ont un fonctionnement similaire à celui de machines synchrones à rotor lisse. Une procédure de dimensionnement, s'inspirant de cette analogie, a alors été élaborée. Elle a été utilisée pour dimensionner trois prototypes. Le premier est doté d'un second circuit constitué par des aimants permanents au rotor. Il a été étudié en utilisant la méthode des éléments finis en 2D. Les deux autres prototypes sont munis d'un second circuit constitué d'un second bobinage triphasé, de nombre de pôles et de fréquence d'alimentation différents du circuit d'induit. Dans un cas, le second circuit est disposé au stator et dans l'autre, il est disposé au rotor. Ces deux prototypes ont été étudiés par l'approche numérique puis fabriqués. Les résultats expérimentaux ont été comparés aux résultats de simulation. Les principes de ces structures ont été validés et leurs intérêts mis en relief. La conception, l'étude ou la commande de machines électriques fait appel à différents modèles mathématiques. L'approche analytique, largement utilisée, est assujettie à des hypothèses simplificatrices. Au travers de différents travaux, nous avons montré ses limites pour décrire des fonctionnements spécifiques. L'approche numérique, basée sur la méthode des éléments finis, permet d'éviter une grande partie des hypothèses simplificatrices et d'aboutir à des résultats plus précis. En 2D, nous l'avons utilisée, pour différentes études, soit en tant qu'outil d'investigation, soit pour la quantification des performances de systèmes électromécaniques complets. Pour cela, nous avons tenu compte des circuits électriques extérieurs (dipôles ou convertisseurs statiques), de l'équation mécanique et de diverses boucles de commande du système. Dans ce dernier cas, le choix du pas de calcul à utiliser est délicat. Nous nous sommes inspirés des dispositifs réels pour effectuer ce choix. Enfin, des effets tridimensionnels, tels les inductances de têtes de bobines ou les inclinaisons, ont été introduits dans le modèle 2D par le biais de dipôles ou de calculs supplémentaires. Dans le domaine de la conversion électromécanique, hormis quelques exceptions, les structures à réluctance variable sont souvent négligées alors qu'elles se déclinent suivant plusieurs topologies et pourraient s'insérer dans le cadre d'applications spécifiques.

Diagnostics laser et caractérisations physico-chimiques de particules hydrocarbonées dans des flammes de diffusion

/ Therssen Éric / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2004
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Ce travail porte essentiellement sur la caractérisation physico-chimique de particules hydrocarbonées et de leur détection par diagnostics laser au sein de flammes de diffusion. Le premier thème porte sur l'évolution physico-chimique de la texture de particules micrométriques de charbon soumises à un échauffement thermique rapide au sein d'une flamme de laboratoire. L'évolution de la texture des grains est réliée à l'éjection de matières volatiles de type Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP). Les tests de laboratoire corrélés à. la modélisation de la cinétique de dévolatilisation ont permis d'interpréter le comportement des charbons en flamme industrielle de 3,5MW, notamment en terme de stabilité, de souplesse de réglage des paramètres de combustion et d'émissions d'oxydes d'azote. Le second thème porte sur le développement de diagnostics laser dans des flammes de diffusion en présence de nanoparticules de suies. De nouveaux schémas d'excitation/détection des radicaux OH et CH ont permis de les quantifier avec un excellent rapport signal sur bruit malgré la présence de suies. Le développement d'une nouvelle technique appelée LII (Laser Induced Incandescence) permet la détection ultrasensible des nanoparticules de suies. Le couplage avec une méthode d'absorption basée sur la mesure du temps de déclin d'une cavité optique (CRDS) permet d'accéder à des seuils de détection inférieur à 10-6 en fraction volumique. L'excitation à deux couleurs (1064 et 532 nm) rend possible la double détection quantitative des suies et des HAP par couplage de la Fluorescence et de l'Incandescence Induite par Laser. Des avancées significatives sur la télédétection de suie par "rétro-LII" et sur les phénomènes d' élargissemènt du volume de mesure LII seront exposées. . Pour terminer, la caractérisation physico-chimique des HAP adsorbés à la surface des suies est ménée par désorption laser, thermique ou par extraction liquide couplée à une analyse par spectrométrie de masse. Elle constitue une première dans le domaine.

Apport de la méthode de dynamique moléculaire à l'étude des aluminosilicates microporeux

/ Smirnov Konstantin S. / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2004
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ates. Pour ces études un modèle de champ de forces étendu prenant en compte l'effet de la polarisation des atomes par son environnement a été développé sur la'base de la méthode d'égalisation des électronégativités. Ce modèle a été utilisé dans la simulation des molécules adsorbées dans des zéolithes. Les résultats de modélisation montrent que (i) la topologie particulière du réseau zéolithique a une influence forte sur la distribution des charges dans les molécules et par conséquent, sur leur réactivité et que (ii) l'environnement local des sites actifs du réseau joue un rôle important pour la structure et pour la dynamique des complexes d'adsorption. Les études de modélisation des argiles hydratées sont parmi les premiers travaux où la structure et la dynamique des molécules d'eau dans l'espace interlamellaire ont été étudiées de façon détaillée au niveau microscopique avec un bon accord avec les données expérimentales. La résolution de pr oblèmes méthodologiques, qui a accompagnée le développement des logiciels de simulation et l'élargissement de leurs domaines d'application, a permis d'acquérir un savoir-faire important dans la modélisation moléculaire. Une synthèse des 'résultats des études des aluminosilicates microporeux (zéolithes et argiles). par la méthode de dynamique moléculaire est présentée. La première partie du mémoire est consacrée aux modélisations de la dynamique de réseaux des solides en utilisant le modèle de champ de forces de type de valence généralisé. Une méthode pour le choix des paramètres de potentiels effectifs basée sur des calculs de chimie quantique ab initio a été proposée. L'application du champ de forces ainsi obtenu, à l'étude de la dynamique vibrationnelle des zéolithes et des argiles a mis en évidence la complexité de cette dynamique et, pour certaines structures, a permis l'attribution complète des spectres de ces solides. Ces études ont été complétées par la simulation de la dynamique des cations extra-réseau dans des systèmes zéolithiques. La deuxième partie présente les études du comportement des molécules adsorbées dans l'espace poreux des aluminosilic

Effets de l'adjonction de deux types de cendres LFC à des sols pollués par des métaux sur les traits de vie de l'annélide oligochète terrestre Eisenia andrei

/ Schikorski David / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2004
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La région Nord-Pas de Calais compte à elle-seule 141 sites pollués sur les 896 reconnus en France. Le présent travail a été effectué dans le cadre du programme de recherches concertées Etat-Région "Sites et sols pollués - Environnement et activités humaines". Il s'agissait d'évaluer, dans le cadre particulier du site pollué d'Evin-Malmaison, localisé à proximité de l'usine Metaleurop, l'impact de l'adjonction de cendres LFC sur la faune du sol. Ces cendres LFC, issues de fours à Lit Fluidisé Circulant, sont en effet connues pour leur capacité de séquestration des métaux dans les sols, permettant ainsi d'éviter leur migration verticale vers les nappes phréatiques. La question posée était donc de savoir si cette technique de remédlation permettait la restauration de meilleures conditions de vie des invertébrés du sol (en l'occurrence les oligochètes) ou, au contraire, ne modifiait pas voire accentuait les effets toxiques des métaux ainsi séquestrés. Le choix a été fait de travailler en conditions expérimentales contrôlées (microcosmes en laboratoire) sur le ver oligochète Eisenia andrei, espèce largement utilisée pour tester la toxicité des sols et recommandée par l'OCDE. Le travail a porté plus précisément sur l'effet de l'adjonction de 2 types de cendres LFC (sulfocalciques et silico-alumineuses) aux substrats d'expérience (sol artificiel et sol naturel, contaminés ou non par des métaux lourds) sur les principaux traits d'histoire de vie de l'animal (croissance, succès de reproduction), l'accumulation de métaux dans l'animal étant mesurée en parallèle en tant que marqueur d'exposition. Les résultats ont montré que les deux types de cendres, en augmentant le pH du sol, induisent une augmentation de mortalité des vers lors de l'adjonction. Cet effet négatif est évité si les vers sont soumis à ces sols plusieurs semaines après cette adjonction. Les cendres sulfo-calciques affectent nettement la croissance et la reproduction d'Eisenia. Sur des sols contaminés par les métaux, l'adjonction de cendres silico-alumineuses aboutit en revanche à une amélioration de la croissance et de la fécondité. Il est également montré que les deux types de cendres réduisent les facteurs d'accumulation des métaux, avec une efficacité cependant différente suivant le métal.

De la dégénérescence neurofibrillaire à la régénération nerveuse

/ Sautière Pierre-Éric / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2004
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Après la caractérisation du peptide et d'une partie de son précurseur, nous avons étudié sa localisation ainsi que son expression dans le système nerveux et les tissus périphériques. Les granulines semblent avoir des fonctions différentes de leur précurseur. Une augmentation de l'expression de ce précurseur est souvent une réponse du système nerveux à un traumatisme ou une infection. L'étude de la modulation de l'expression du précurseur et des granulines dans le tissu nerveux en régénération est envisagée. Nous avons ensuite mené une étude protéomique sur l'immunité du système nerveux de la sangsue Hirudo medicinalis. Nous avons montré que son système nerveux peut initier une réponse de défense lors d'un choc septique. Cette réponse s'effectue avec la participation des cellules gliales. Des mécanismes communs sont mis en évidence entre cette réponse immunitaire et la réponse lors de la régénération du tissu nerveux lésé. Chez la sangsue H. medicinalis, une lésion du système nerveux conduit en quelques semaines à une régénération des neurones lésés et un recouvrement des fonctions vitales de l'animal. Nous envisageons, par approche peptidomique et protéomique, d'analyser les évènements précoces de la régénération du système nerveux. Et plus particulièrement, nous focaliserons notre étude sur les mécanismes qui conduisent à l'activation, la migration et l'accumulation des cellules microgliales sur le site lésé. Cette étude nous permettra peut-être d'identifier des facteurs indispensables à la survie, la protection et la réparation des neurones lésés. Mes différentes thématiques de rechèrche ont porté essentiellement sur l'étude du système nerveux, que ce soit chez les Vertébrés ou chez les Invertébrés. Ma thèse portait sur la mise au point d'un modèle cellulaire de dégénérescence neurofibrillaire de type Alzheimer. La maladie d'Alzheimer est une maladie neurodégénérative dont le principal facteur de risque est l'age. Elle se caractérise par la présence simultanée de deux types de lésions dans le cortex cérébral des personnes atteintes, les plaques séniles et la dégénérescence neurofibrillaire. Dans les cas sporadiques, les causes de la dégénérescence restent difficiles à appréhender puisqu'il n'existe pas de véritable modèle animal ou cellulaire de la maladie mais seulement des modèles d'étude partiels in vivo ou in vitro. Après une présentation de la dégénérescence neurofibrillaire et des travaux effectués pendant ma thèse, je présente de manière non exhaustive, comment ce modèle à évolué jusqu'à maintenant, et quels sont les modèles animaux qui se sont développés depuis. L'étude du système nerveux chez les Annélides a débuté chez Nereis (Hediste) diversicolor avec la caractérisation d'un neuropeptide à activité myotrope, la granuline. Elle fait partie d'une famille de peptides caractérisés par la présence d'un motif conservé de douze cystéines. Elles ont un rôle de régulateurs autocrines et paracrines de la prolifération des cellules épithéliales mammaliennes.

Cité Scientifique BP 30155 59653 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX Tél.:+33 (0)3 20 43 44 10