Les aciers inoxydables sont des matériaux couramment utilisés dans les industries agroalimentaires, la restauration collective mais également dans le milieu médical et hospitalier. Dans ces domaines, les phénomènes de bioadhésion de microorganismes sur ces substrats sont fréquents et peuvent entraîner des problèmes de santé publique tels que des infections toxicologiques ou des contaminations chez des sujets porteurs de matériau étranger (cathéter, prothèse).<br />Dans ce travail, effectué en partenariat avec le groupe sidérugique Ugine-Alz, nous nous sommes intéressés, à l'aide d'une chambre à flux radial, à l'étude quantitative des cinétiques de détachement de trois microorganismes après adhésion sur des surfaces d'acier inoxydable. Saccharomyces cerevisiae, une levure, est représentative des eucaryotes, Escherichia coli est une bactérie Gram- et Staphylococcus epidermidis, une bactérie Gram+. Les états de surface des aciers inoxydables utilisés sont des échantillons polis miroir (PM) et polis attaqués (PA) avec des tailles de grain différentes (20, 40 et 100 µm) et différentes profondeurs d'attaque des joints de grain (100 ± 50 nm, 150 ± 50 nm, 650 ± 150 nm). L'utilisation de ces différents états de surface ne modifie pas la valeur de la contrainte nécessaire pour détacher 50 % des microorganismes (seuil de détachement). Par contre, la profondeur d'attaque des joints de grain et, dans une moindre mesure, la taille de grain (20, 40 et 100 µm) accélèrent la cinétique de détachement de S. cerevisiae, grosse cellule non déformable et ralentissent celle d'E. coli, petite cellule déformable. Enfin, une adhésion préférentielle a été mise en évidence, pour les trois types de cellules, sur les grains d'orientation cristallographiques <001>.<br />Les observtions expérimentales ont par ailleurs été rationalisées à l'aide du modèle de B. Fourcade, D. Garrivier et E. Décavé (Décavé et al., 2002) et par le biais d'une analyse qualitative des interactions cellule-substrat en fonction de la taille et de la déformabilité des cellules.

Les vitrages feuilletés, mis en oeuvre dans le secteur du bâtiment (protection pour les bâtiments commerciaux, garde-corps, vitrines...) sont utilisés essentiellement pour la protection contre le heurt accidentel, contre le risque de blessures et contre le vandalisme et l'effraction. Leur résistance aux chocs et à la perforation, leur rigidité résiduelle après casse de la totalité des couches de verre, la réduction de la projection de fragments et du risque de lacération sont évaluées à l'aide de tests normatifs. Ce travail est une contribution à l'étude expérimentale du comportement à l'impact jusqu'à perforation des vitrages feuilletés. A partir d'une analyse expérimentale de l'impact de corps durs, la chronologie et la phénoménologie du processus d'endommagement des vitrages feuilletés ont été identifiées et ont permis de définir le bilan énergétique de la sollicitation. Les phénomènes mécaniques responsables de la dissipation de l'énergie incidente (fissuration, projection de fragments, déformation du film intercalaire et délaminage à l'interface verre/polymère) ont alors été décrits et quantifiés. Cette étude a montré, pour les catégories d'impacts considérés, la prédominance de la déformation du film intercalaire dans la dissipation d'énergie et la nécessité de considérer conjointement ce mécanisme avec les conditions d'adhésion. Enfin, à l'aide d'un dispositif original d'essais d'impact interrompus qui discrétise l'évolution de l'endommagement, la capacité du vitrage à dégrader l'énergie d'impact a été évaluée au cours du temps. Le principe de ce dispositif est de faire varier, pour une même énergie incidente, la distance de perforation du projectile. Ce dernier est de plus instrumenté afin de suivre l'évolution de son déplacement au cours de l'impact. Ainsi, l'évolution de l'endommagement peut être décrite et confrontée à la dissipation d'énergie afin de caractériser la résistance à la perforation des vitrages feuilletés.

Ce manuscrit d'HDR regroupe dans une première partie certains de mes travaux sur la /mise en œuvre, la structure et la fonctionnalité à l'échelle nano de/macromolécules, colloïdes et nanoparticules aux surfaces et interfaces. Dans une deuxième partie, j'expose brièvement les directions que j'explore actuellement autours des surfaces fonctionnelles à partir de l'assemblage contrôlé de briques élémentaires organiques et/ou inorganiques et de texturation de surface à diverses échelles.

L'adhésion stimulable d'un hydrogel sur une surface a été étudiée de façon systématique par le jeu d'interactions spécifiques réversibles entre polymères. A cette fin, des surfaces modèles de brosses de poly(acide acrylique) (PAA) ont été obtenues par " grafting to " et leur structure, sensible au pH, a été caractérisée par réflectivité de neutrons. Parallèlement, des hydrogels neutres de poly(N,N-diméthylacrylamide) (PDMA) et de poly(acrylamide) (PAM) ont été synthétisés par polymérisation radicalaire conventionnelle ; leurs propriétés mécaniques, leur structure et leur gonflement ont été étudiés et variés au moyen de deux paramètres : le gonflement initial et le taux de réticulant. En solution aqueuse, les couples de polymères PAA et PDMA ou PAA et PAM forment des complexes inter polymères dont l'apparition dépend du pH et de la température. Les associations se produisent à pH faible dans les deux cas ; et quoique relativement similaire d'un point de vue chimique, ces couples de polymères s'associent par une séparation de phase de type UCST lorsque l'accepteur de proton est le PAM, mais par une transition de type LCST avec le PDMA. La formation de ces complexes en solution a aussi été étudiée aux interfaces entre la brosse de PAA et les hydrogels de PDMA et PAM. Une étude à l'échelle de la brosse a été menée par réflectivité de neutrons : en présence de gel, un gonflement additionnel de la brosse est observé en présence des interactions à faible pH alors que sa structure n'est pas perturbée à pH élevé. L'étude macroscopique de ces interactions aux interfaces correspond aux tests d'adhésion : un montage expérimental et des protocoles adaptés à la mesure quantitative de l'énergie d'adhésion entre matériaux immergés. Au moyen d'un contact plan-plan entre les brosses de PAA et les gels de PDMA et PAM attachés de façon covalente sur des substrats, une adhésion immergée stimulable par le pH de l'ordre de grandeur des adhésions thermodynamiques a été mise en évidence, de même que les cinétiques relativement lentes impliquées dans la formation et la rupture des complexes aux interfaces.

Le pilotage des projets d'innovation en rupture est une problématique qui traverse les organisations. Les outils d'évaluation devraient être considérablement différents des outils traditionnels de gestion de projet en raison de l'incertitude multidimensionnelle des activités. Toutefois, la littérature montre que les entreprises utilisent des méthodes classiques de suivi, même pour l'innovation de rupture. Basée sur une recherche intervention de trente mois à l'Amont de Renault, cette thèse analyse les insuffisances des outils traditionnels, et propose une approche nouvelle et des instruments adaptés. En partenariat avec les équipes R&D, la recherche fournit un diagnostic des pratiques traditionnelles d'évaluation des projets. Nous montrons deux limites majeures : a) les approches se concentrent sur l'évaluation économique et stratégique des projets, à l'exclusion des mécanismes d'engagement des acteurs internes, b) la plupart des méthodes d'évaluation traite les incertitudes de façon exogène. Ces regards conduisent à un modèle de pilotage combinant trois axes de valeur du projet : 1. l'usage conditionnel de l'analyse économique suivant les risques, les opportunités et la maturité de l'innovation ; 2. la qualification des enjeux stratégiques de l'innovation et du pilotage associé ; 3. le suivi de l'impact organisationnel et des mécanismes d'adhésion des partenaires internes. Si les points 1 et 2 s'appuient sur l'existant, le modèle d'adhésion évolutif a peu d'équivalent dans la littérature et les pratiques. Il explicite pourtant les évolutions différenciées des projets dans l'organisation. Le modèle a été mobilisé pour le processus de pilotage déployé en 2009 dans l'entreprise.

Les interfaces (fronts de mouillage, fissures, etc...) se propageant dans un milieu hétérogène présentent des propriétés morphologiques et dynamiques dont la compréhension reste encore imparfaite. Nous avons monté une expérience de pelage où un front de fissure se propage à l'interface d'une lame de verre et d'un élastomère, le PDMS. La lame, préalablement recouverte d'une couche nanométrique de chrome, présente des zones bien définies où la surface de verre affleure. L'interface est ainsi rendue hétérogène par une modulation spatiale de l'énergie de fracture. L'utilisation des techniques de lithographie optique permet un très grand contrôle de la taille et la répartition des hétérogénéités. En réalisant des expériences de relaxation, les énergies de fracture des interfaces PDMS-Verre et PDMS-chrome sont mesurées. Les processus dissipatifs sont caractérisés et une équation du mouvement de la fissure est proposée. Nous caractérisons ensuite la réponse statique et dynamique du front vis-à-vis d'hétérogénéités élémentaires. Dans le cas de faible déformation, un bon accord avec l'élasticité de front introduite par Gao et al. est trouvé. Nous étudions, en détail, les effets de forts contrastes de fracture sur la forme du front. En particulier, il apparaît dans ce régime, un processus de filamentation dont nous caractérisons la dynamique. Des résultats préliminaires sur la relaxation de la déformation sont aussi présentés. Enfin une étude statistique du front se propageant dans une interface où un grand nombre de motifs de verre ont été répartis aléatoirement est présentée. Les fluctuations locales de la position du front en fonction du temps ainsi que la rugosité du front sont également traitées.

De très nombreux problèmes rencontrés dans l'industrie sont liés aux évolutions que subissent les interfaces. Le contact, le frottement et l'adhésion y jouent un rôle fondamental. Ce travail est une contribution au développement d'un modèle qui couple adhésion et frottement et qui autorise la cicatrisation des liens adhésifs lorsque les corps sont remis en contact après avoir été séparés. Ce modèle est appelé modèle d'adhésion cicatrisante. Dans le cadre de ce mémoire, les applications concernent plus particulièrement l'étude du contact verre/élastomère. La formation du col d'adhésion, les phénomènes « jump-on » et « jump-off » et la formation et la propagation des ondes de Schallamach sont abordés. Le travail propose une modélisation à l'échelle des surfaces, issue de considérations thermodynamiques et qui simule les effets des interactions de type van der Waals. Outre la possible cicatrisation des liens lors de l'approche des corps, l'originalité du modèle est que les processus d'endommagement et de cicatrisation des liens adhésifs sont tous deux liés à la vitesse de sollicitation au niveau de l'interface. Selon les applications envisagées, l'approche permet ainsi de considérer deux sources possibles de dissipations. L'une est surfacique et liée au comportement de l'interface. La seconde est volumique et liée au comportement des corps. La formulation dynamique est donnée dans le cadre de la mécanique non régulière. Les méthodes numériques correspondantes sont mises en œuvre dans la plateforme LMGC90 (Montpellier - Marseille). Le modèle est testé sur des Benchmarks et validé sur la simulation d'une expérience de tribologie de contact verre/élastomère.

Les méthodes de stérilisation qui existent à l'heure actuelle ne sont pas universelles, ce qui nous conduit à développer, sans cesse des procédés innovants. La décharge électrique à pression atmosphérique (décharge plasma) est l'une des voies qui nous semble actuellement, intéressante et prometteuse à explorer dans le domaine de la stérilisation des matériaux plastiques à usage médical. En effet, les gaz plasma permettent de combiner un cycle rapide, peu coûteux et non toxique tout en ayant la possibilité d'y soumettre les matériaux thermosensibles que sont la plupart des biomatériaux. Il est en effet important que le procédé de stérilisation ne modifie pas la surface et la structure des dispositifs médicaux réutilisables afin de ne pas altérer leur fonctionnalité. A ce titre, l'impact du traitement par le plasma sur les biomatériaux semble généralement moins important que celui des autres méthodes de stérilisation. Notre objectif est d'étudier la stabilité des matériaux polymères de type polyuréthane, très utilisés dans le domaine biomédical, lors d'un traitement de stérilisation par un plasma froid, préalablement développé et optimisé par le laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas d'Orsay. Ces polymères sont très fréquemment employés dans la fabrication des systèmes médicaux (dispositifs d'assistance cardiaque, pacemakers, cathéters, endoscopes, tubages endotrachéaux et d'oxygénation...) car ils possèdent de bonnes propriétés mécaniques, physiques et chimiques et biocompatibilité. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux éventuelles modifications de tubes à base de Pellethane®, traités par plasma. Ces changements peuvent apparaître à deux niveaux : sur les propriétés du matériau et sur sa composition. C'est pourquoi différentes techniques analytiques ont été mises en oeuvre telles que la DSC, ATG, GPC pour caractériser le matériau globalement, la spectroscopie FTIR-ATR, les mesures de mouillabilité, le MEB et la microscopie optique, pour évaluer les modifications de surface. Par ailleurs, l'évolution de la composition a été suivie par RP-HPLC afin d'évaluer la présence d'extractibles, et de mettre en évidence leur éventuelle diffusion, car ils constituent une source potentielle de cytotoxicité. Enfin, nous avons évalué l'effet de ces différentes propriétés physico-chimiques sur l'adhésion d'une souche bactérienne (Staphylococcus aureus) très largement impliquée dans les infections nosocomiales.

Thèse diffusée initialement dans le cadre d'un projet pilote des Presses de l'Université de Montréal/Centre d'édition numérique UdeM (1997-2008) avec l'autorisation de l'auteur.

Une réponse immunitaire adéquate nécessite la participation coordonnée de plusieurs populations de cellules immunitaires, comme les lymphocytes T et B, les macrophages, les cellules dendritiques ou les cellules NK. L'activation de ces types cellulaires est modulée par différents récepteurs membranaires dont la fonction est de déclencher une cascade de signalisation.L'activation des lymphocytes T, acteurs cruciaux de la mise en place de la réponse immunitaire adaptative, s'initie par l'engagement du récepteur T (TCR). Plusieurs autres types de récepteurs participent à la modulation des réponses cellulaires. Ainsi, les récepteurs aux facteurs de croissance, aux cytokines et aux chimiokines ainsi que les molécules d'adhésion et les récepteurs de la famille SLAM (pour Signaling Lymphocyte Activation Molecule) influencent l'activation cellulaire. Des travaux récents ont montré que l'activation des récepteurs SLAM induit leur association avec les membres de la famille SAP et est nécessaire à l'induction d'une réponse humorale, au développement des cellules NKT ainsi qu'à la cytotoxicité médiée par les lymphocytes T CD8 et les cellules NK. L'altération du gène sh2d1a codant pour SAP conduit à l'apparition du syndrome lymphoprolifératif lié à l'X-1 (XLP-1). Les patients atteints de ce syndrome développent trois principaux phénotypes cliniques qui sont une mononucléose infectieuse fulminante, une dysgammaglobulinémie, et des désordres lymphoprolifératifs.L'objectif de mon travail de thèse a été d'étudier les étapes précoces d'activation des lymphocytes T et de comprendre comment la protéine SAP, associée à d'autres protéines ou domaines protéiques intracellulaires, est impliquée dans la régulation de ces mécanismes d'activation. Mon travail s'est donc orienté vers l'identification de nouveaux partenaires de SAP, autres que les récepteurs SLAM, et qui nous permettraient de mieux définir la fonction de SAP dans la signalisation T. Par une approche de biochimie, mon travail a permis de démontrer que SAP s'associe directement à la chaîne CD3 du complexe TCR-CD3, régule la signalisation induite par l'activation du récepteur T et permet la sécrétion de cytokines. Enfin, par une approche de double hybride, nous avons identifié Pecam-1 comme nouveau partenaire de SAP. Nous avons par la suite observé que l'association de SAP avec Pecam-1 régule l'adhérence des lymphocytes T. Par ces deux études, mon travail de thèse a permis de démontrer l'implication de SAP dans de nouvelles voies de signalisation et permet de mieux comprendre les mécanismes dérégulés lors de l'absence de SAP.