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Rôle des canaux ioniques dans le cancer de la prostate

/ Lemonnier Loïc / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 22-12-2017
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Le cancer de la prostate représente actuellement la troisième cause de mortalité par cancer chez l’homme. La croissance et le développement de la prostate sont sous contrôle androgénique. Malgré l’efficacité des traitements visant à diminuer les taux d’androgènes circulants, ceux-ci se révèlent incapables à long terme d’empêcher la progression des tumeurs vers l’androgéno-indépendance et l’échappement thérapeutique. Il est donc évident que d’autres facteurs interviennent lors la cancérogenèse prostatique, et différents mécanismes ont été suggérés. Mes travaux ont mis en évidence le rôle de plusieurs familles de canaux ioniques dans l’évolution de ce cancer vers ses stades les plus agressifs (les canaux chlorures volume-dépendants VRAC, les canaux cationiques non-sélectifs TRP et les canaux calciques Orai). J’ai par ailleurs montré que certains de ces canaux pouvaient directement interagir et moduler leurs activités respectives. A l’heure actuelle, mes travaux visent à comprendre comment de nouvelles familles de protéines partenaires sont capables de moduler l’activité de ces différents canaux, avec pour objectif de pouvoir à terme proposer ces différentes protéines comme cibles de thérapies innovantes.

Spectroscopie térahertz à haute résolution : développements expérimentaux et études des molécules manifestant des mouvements de grande amplitude

/ Motiyenko Roman / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 20-12-2017
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Les travaux présentés dans cet ouvrage ont pour objet deux axes principaux : (i) développement instrumental de spectromètres dans la région térahertz et (ii) les études de spectre de rotation de molécules organiques non rigides dans la région térahertz Le domaine térahertz qui s’étend entre 100 GHz et 30 THz est connu pour les difficultés de générer et contrôler le rayonnement surtout dans la partie inférieure de la gamme jusqu’à 3 THz environ. En même temps ce domaine de fréquence représente un intérêt particulier pour la détection de molécules en phase gaz grâce à leurs spectres de rotation. Historiquement les sources les plus performantes en termes de couverture, puissance et pureté spectrale dans ce domaine étaient les tubes électroniques carcinotrons. Cependant ces dix dernières années un progrès considérable a été fait dans le développement des nouvelles sources solides basées sur le principe de génération d’harmoniques dans les diodes Schottky. Dans me travaux je présente la mise en œuvre de spectromètres térahertz qui utilisent comme sources de rayonnement les carcinotrons et les chaines de multiplication de fréquence à base des diodes Schottky. Outre les sources de rayonnement, la particularité de ces spectromètres est le système de balayage rapide en fréquence que j’ai développé. Le système utilise un synthétiseur numérique direct et permet de balayer la source de façon très rapide tout en gardant la précision de mesure de la fréquence. En ce qui concerne les études des spectres moléculaires, mes travaux portent principalement sur l’analyse de spectres de rotation de molécules manifestant un ou deux mouvements de vibration de grande amplitude (MVGA) et qui souvent représentent un intérêt pour la télédétection dans le milieu interstellaire ou dans l’atmosphère planétaire. L’interaction entre les MVGA et la rotation de la molécule rend l’analyse spectrale beaucoup plus compliquée et nécessite l’utilisation de modèles spécifiques. Ces modèles peuvent être séparés en deux groupes : « locaux » et « globaux ». Les premiers considèrent un certain sous-groupe de tous les états d’énergie associés avec un MVGA et traitent ceux-ci par un hamiltonien dédié. Les secondes peuvent traiter la totalité des états par un seul ensemble de paramètres. Dans mes études j’ai appliqué les deux groupes de méthodes à des molécules avec des mouvements internes de type torsion (typiquement il s’agit du groupement CH3) ou inversion (groupement NH2). Dans la grande majorité des cas, dans mes études, il a été possible de reproduire les données spectrales avec ces modèles théoriques à la précision expérimentale au moins pour l’état fondamental de vibration. Cela a conduit à la détection de certaines de ces molécules pour la première fois dans le milieu interstellaire. Mes études ont mis en évidence l’efficacité des méthodes « globaux » mais également certaines limitations des modèles théoriques de deux groupes.

Instabilities, shock waves and solitons in optical fiber systems

/ Conforti Matteo / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 18-12-2017
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Ce Manuscrit résume les principales activités de recherche que j’ai menées depuis mon arrivée au Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules (PhLAM). Le premier Chapitre décrit les études de l’instabilité de modulation et paramétrique dans les cavités fibrées avec une modulation longitudinale de la dispersion. Le deuxième Chapitre est dédié à l’analyse du régime non-linéaire de l’instabilité de modulation dans des fibres optiques avec dispersion périodique. Le troisième Chapitre traite des ondes de choc dispersives dans les fibres optiques et les résonateurs. Le quatrième Chapitre porte sur les interactions entre solitons et ondes linéaires dans les fibres optiques avec dispersion variable. La dernière partie de la Thèse, composée de quatre Appendices, contient une liste complète de mes publications, mon Curriculum Vitæ, un résumé de mes activités d’enseignement et encadrement, de mes responsabilités scientifiques et de mes collaborations.

Fabrication et fonctionnalisation de nanostructures pour des applications santé et environnementales

/ Coffinier Yannick / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 15-12-2017
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Les nanosciences et les nanotechnologies font depuis plus de vingt ans l’objet de travaux de recherche à la confluence de nombreuses disciplines scientifiques et technologiques. En raison de leurs propriétés particulières à l’échelle nanométrique, les nanotechnologies permettent d’envisager aujourd’hui et à l’avenir de nouvelles fonctions jusqu’ici inimaginables. De la nanoélectronique, aux nanomatériaux en passant par la nanomédecine ou encore les nanobiotechnologies, les champs d’applications sont très vastes. Si certaines potentialités des nanotechnologies relèvent encore aujourd’hui de la prospective voire de la science fiction, d’autres apportent déjà la démonstration d’un saut technologique éprouvé qui pourraient répondre à des enjeux majeurs dans le domaine de l’énergie, de la chimie et des capteurs, des matériaux, de l’information et des communications, de la biologie, de la santé et de l’environnement. Les deux premières parties de ce mémoire sont dédiées aux techniques utilisées/développées au cours de ces années de recherche afin de fabriquer des nanostructures à partir de matériaux semi-conducteurs et carbonés et à leur fonctionnalisation par voie organique ou inorganique. Afin d'illustrer les propriétés de ces surfaces, quelques applications dans le domaine de la biodétection sont alors évoquées. La troisième partie fait la part belle aux surfaces superhydrophobes et omniphobes. Après une brève introduction, les surfaces développées ont été intégrées dans des "lab-on-chip" pour la collecte de polluants atmosphériques et la biodétection. Plus récemment, ces surfaces ont servi également à lutter contre l'encrassement protéique dans le cadre de l'industrie laitière. La 4ième partie concerne l'utilisation de surfaces nanostructurées pour la désorption/ionisation assistée par laser de petits composés et leur détection par spectrométrie de masse (SALDI-MS). Après une introduction permettant de bien cerner la problématique, les principaux résultats obtenus sont énoncés. Certains d'entre eux sont issus de publications, d'autres de développement plus récents. Quelques pistes de travail en cours visant à mieux comprendre les mécanismes régissant l'ionisation seront évoquées et quelques résultats préliminaires présentés. La dernière partie présente de manière assez exhaustive des projets en lien avec mes travaux ultérieurs en cours ainsi que quelques perspectives de recherche.

Systèmes et techniques interférométriques pour la caractérisation hyperfréquence

/ Haddadi Kamel / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 13-12-2017
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Ce manuscrit se veut être une synthèse non exhaustive qui retrace l’essentiel de mes activités scientifiques et pédagogiques. Le document s’articule autour de quatre parties. La première partie retrace mes activités de recherche effectuées à l’IEMN. Elle détaille, par ailleurs, les enseignements et les responsabilités pédagogiques assumés principalement au sein du département GEII de l’IUT A de Lille. La deuxième partie est consacrée au contexte général des travaux de recherche. Les fondements théoriques et un état de l’art relatifs aux techniques de caractérisation hyperfréquence sont présentés. Ces méthodes adressent des besoins de mesure sur un large panel d’applications. Les activités scientifiques dans la période 2003-2017 au sein de l’IEMN autour de la caractérisation électrique et électromagnétique à plusieurs échelles de dimensions sont décrites dans la troisième partie. Bien que les méthodes classiques soient largement décrites dans la littérature et établies dans les laboratoires académiques et industriels, deux voies originales et ambitieuses ont été explorées avec pour objectifs respectifs : (i) le développement de capteurs pour le Contrôle Non Destructif (CND) basés sur la technique interférométrique six-port dans un contexte hors laboratoire, (ii) le développement de plates-formes de mesure pour la nano-caractérisation de matériaux et de dispositifs électriques basées sur des techniques interférométriques accordables. Les enjeux et défis autour de ces deux thématiques sont au cœur d’initiatives internationales d’envergure. C’est dans ce contexte très concurrentiel que différentes actions sont menées à l’IEMN pour renforcer la position qui est la sienne sur la scène internationale. Les performances obtenues dans le cadre de ces recherches sont à l’Etat de l’Art. Enfin, dans la dernière partie, un éclairage succinct sur les perspectives de recherche est décrit.

Functional conformational protein dynamics studied by solution and solid-state NMR spectroscopy

/ Schneider Robert / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-12-2017
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Les protéines sont des entités dynamiques dont les mouvements couvrent une large échelle de temps, et elles se situent dans un environnement complexe. Pour comprendre leurs fonctions, la connaissance de leur structure tridimensionnelle à l'échelle atomique est nécessaire. Toutefois, des informations sur leur dynamique et sur les conformations alternatives qu’elles peuvent adopter, obtenues idéalement dans des conditions proches de leur environnement naturel, sont essentielles pour arriver à une description fonctionnelle complète. La spectroscopie RMN est bien adaptée pour obtenir ce type d'informations. Je présenterai ici des projets de recherche, antérieurs et actuels, où j’ai utilisé la spectroscopie RMN sur des protéines membranaires ou désordonnées, dont des canaux ioniques et des protéines virales, afin de décrire leurs paysages conformationnels, leurs dynamiques, et leurs interactions, dans une membrane lipidique ou en solution. Des projets futurs visant à étudier des états, jusqu'ici non caractérisés, de canaux ioniques, ainsi que des régions intracellulaires désordonnées de protéines membranaires seront également discutés.

Are polytopic control design methods suitable for the next robotic control challenges?

/ Kruszewski Alexandre / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-12-2017
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Ce manuscrit a été rédigé dans le but de passer une Habilitation à Diriger la Recherche (HDR) dans le domaine de la théorie du contrôle. Ce n’est ni un overview ni un tutorial mais fourni au lecteur les informations nécessaires pour évaluer la qualité de mes recherches. Il décrit l’évolution de mes sujets de recherche, comment les différentes pistes sont articulées et leur positionnement par rapport à l’état de l’art. Ce manuscrit est composé de quatre chapitres : - Le premier est dédié à mon curriculum vitae. Les informations fournies dans cette section sont focalisées sur les aspect recherche de ma production. On y trouvera ma bibliographie complète, les thèses que j’ai co-encadrées, mes collaborations et mes responsabilités scientifiques. - Le second chapitre traite de mes travaux en lien avec la conception de correcteur par le biais de modèles polytopiques. Le début de cette section donne un exemple d’utilisation de ces techniques et essaie de décrire toutes les sources de conservatisme crées lors de l’élaboration des conditions de stabilisation, i.e. tous les choix qui pourraient induire une perte de solutions au problème de contrôle. La seconde partie de ce chapitre résume une sélection de résultats qui ont été développés avec les doctorants que j’ai co-encadré et qui traitent de la réduction du conservatisme. - La troisième partie de ce manuscrit est orienté vers les applications. Elle décrit les résultats obtenus lors de la co-supervision de deux thèses dans le domaine des systèmes de contrôle en réseau. La première thèse présentée traite du cas le plus simple de commande en réseau et essai d’améliorer ces performances en adaptant les gains de commande en fonction de la qualité de service du réseau. La seconde thèse est une application des techniques développées dans la première au problème de télé-opération bilatérale. - La dernière partie décrit mes futures axes de recherche qui sont très fortement influencés par un nouveau champ applicatif : la commande des robots déformables.

Materials with internal contacts: theoretical and numerical studies

/ Aleshin Vladislav / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-12-2017
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Dans ce travail, certains aspects mécaniques et acoustiques liés aux matériaux avec contacts internes sont étudiés. Les contacts internes ici se réfèrent à une multitude de situations, en particulier, lorsqu'un matériau a une microstructure avec des éléments de contact, se compose de grains non consolidés ou imparfaitement consolidés, soit, enfin, contient des défauts tels que des fissures, des délaminages ou des détachements, des joints artificiels endommagés, etc. La présence de contacts internes engendre un comportement non linéaire fort et modifie considérablement les propriétés linéaires. En particulier, dans les matériaux granulaires non consolidés comprimés par leur propre poids, les interactions de contact aboutissent à des modules élastiques qui dépendent de la profondeur selon des lois de puissance. Ces milieux supportent un type spécifique d'ondes localisées se propageant le long de la surface dans une sorte de guide d'onde naturel (chapitre 1). En outre, les contacts internes dans des matériaux granulaires imparfaitement consolidés ou dans des matériaux micro-fissurés produisent une hystérésis significative dans la relation contrainte-déformation qui peut être attribuée aux mécanismes à base d'adhésion ou de frottement (chapitre 2). Un autre cas d'intérêt est le matériau dans lequel les contacts internes sont liés à l'endommagement localisé. Le comportement hystérétique de friction de contact entre deux corps élastiques est considéré dans le chapitre 3 d'un point de vue fondamental. La solution semi-analytique développée, appelée méthode des diagrammes de mémoire, représente une condition aux limites algorithmique qui doit être posée à la frontière interne correspondant à une fissure ou à un délaminage (implémenté au chapitre 4). En conséquence, un dispositif numérique pour les simulations d'ondes élastiques ou de vibrations dans des matériaux avec des fissures de géométrie connue a été créé. Le travail est conclu par un projet de recherche dans lequel sont proposées les applications au contrôle non destructif, à l'optimisation des propriétés des matériaux existants, ainsi qu'à la création de nouveaux matériaux.

Contributions to single- and multi- objective optimization: towards distributed and autonomous massive optimization

/ Derbel Bilel / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 11-12-2017
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Les travaux synthétisés dans ce manuscrit concernent la conception, l’analyse et la compréhension d’algorithmes génériques et de haut-niveau en optimisation mono- et multi-objectif. L’accent est mis sur le rôle crucial des algorithmes parallèles et distribués dans l’exploitation de la puissance offerte par le panorama grandissant des plateformes de calcul haute performance et large échelle, et aussi dans la conception de nouvelles approches pour la résolution de problèmes toujours plus complexes et massifs. Dans ce cadre, nos contributions s’organisent autour de trois axes. Le premier concerne la conception d’algorithmes parallèles pour l’optimisation exacte dans un but de passage à l’échelle. Plus précisément, dans un environnement large échelle hétérogène (grappes, grille), où l’hétérogénéité peut se situer au niveau des nœuds (multi-cœur, multi-GPU) ou au niveau des communications (réseaux, latence), nous étendons les techniques état-de-l’art basées sur le paradigme de ‘vol-de-travail’ afin de distribuer de façon dynamique et adaptative les unités de calcul de l’algorithme Branch-and-Bound, considéré de façon plus générale comme un cas d’étude représentatif d’algorithmes de recherche arborescente hautement irrégulière. Le deuxième axe traite de la conception de techniques ‘online’ pour la sélection adaptative d’opérateurs dans le contexte d’heuristiques de type recherche locale, algorithme évolutionnaire, métaheuristique, etc. En particulier, nous considérons l’étude de nouveaux modèles abstraits pour la conception d’algorithmes adaptatifs distribuées (modèle en îles hétérogènes), ainsi que pour la validation des techniques de sélection étudiées (modèle dit de ’fitness cloud’). Ceci est lié à une problématique plus générale sur laquelle nous travaillons de façon active : la sélection, le paramétrage, et la configuration automatique d’algorithmes d’optimisation, en nous inspirant de techniques issues de l’apprentissage automatique et de l’intelligence artificielle (bandits manchots, portfolio, hyper-heuristiques, tuning, etc). Le dernier axe de nos travaux concerne l’optimisation multi-objectif par algorithmes évolutionnaires. En particulier, nous considérons une approche basée sur le concept de décomposition, considérée comme étant l’état-de-l’art, et nous en étudions les différents composants algorithmiques, ainsi que la conception parallèle et distribuée. Cette approche consiste à transformer, à l’aide de fonctions scalaires, le problème original en un ensemble de sous-problèmes pouvant être résolus en parallèle de façon coordonnée. Nous montrons que le concept de décomposition permet non seulement de concevoir des algorithmes de type “diviser-pour-régner” pouvant être portés de façon naturelle et flexible dans un environnement distribué large échelle, mais il constitue également un ingrédient clé pour augmenter la puissance et l’applicabilité des techniques et des algorithmes évolutionnaires issus de l’optimisation mono- et multi-critères.

Structures algébriques et métriques pour les fonctions de croyance

/ Klein John / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 07-12-2017
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Les théories de l’incertain sont des cadres mathématiques qui permettre de mettre en oeuvre l’inférence, c’est à dire d’évaluer, à partir d’un jeu de données, à quel degré chaque solution est vraisemblablement la valeur d’une variable inconnue. La théorie des fonctions de croyance et un de ces cadres mathématiques qui généralise formellement la théorie des probabilités. Dans ce travail, je présente différentes théories de l’incertain en lien avec celle des fonctions de croyance et je discute de leurs différences majeures. Ensuite, je passe en revue différents aspects quant à la structure de l’espace des fonctions de croyance. En particulier, j’aborde cet espace en tant que structure ordonnée, métrique et algébrique.

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