Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste impliqué dans les infections nosocomiales. Sa multi résistance aux antibiotiques s'exerce notamment grâce à l'activation de pompes d'efflux membranaires. Il s'agit de systèmes tripartites composés d'une porine de la famille OMF (Outer Membrane Factor) ancrée dans la membrane externe, d'un transporteur de la famille des RND (Resistance Nodulation Division) localisé dans la membrane interne et d'un adaptateur périplasmique de la famille des MFP (Membrane Fusion Protein) qui consolide l'ensemble. Le travail réalisé au cours de cette thèse apporte une contribution à la compréhension des mécanismes d'assemblage et d'ouverture des pompes d'efflux ainsi qu'à leur régulation grâce au développement de nouveaux outils empruntés à la physique, à la biochimie et à la microbiologie. Une première étude a permis de déterminer la stoechiométrie d'interaction entre MexA et OprM par gel bleu natif (Ferrandez, Monlezun et al. 2012). Une deuxième étude a été consacrée, dans le cadre d'une collaboration avec l'équipe de B. Le Pioufle (ENS Cachan), à la caractérisation par électrophysiologie de l'ouverture de la porine OprM, insérée dans une membrane artificielle reconstituée sur une biopuce (Wang, Monlezun et al. 2012). Puis, afin d'étudier cette fois ci, le mécanisme d'ouverture de la porine OprM in vivo, une étude fonctionnelle par complémentation chez Pseudomonas aeruginosa a été initiée. Enfin, dans le cadre d'une collaboration avec l'équipe de P. Plésiat (Laboratoire de Bactériologie, Besançon), deux analyses de mutants cliniques par modélisation ont été réalisées sur le régulateur MexZ de la pompe MexXY/OprM et de la porine d'influx des carbapénèmes OprD.

Le gisement de skarn à scheelite de Fumade se situe dans la Série Noire, série sédimentaire du Cambrien inférieur, sur le versant septentrional de la Montagne Noire, à proximité du massif granitique du Sidobre. Ce gisement a été reconnu en sondage par la SNEA(P), il montre une association étroite entre la minéralisation en tungstène et un complexe granitique évolué. La mise en place de ces granites sous forme de lames d'épaisseur centimétrique a décamétrique est fortement influencée par la structuration polyphasée du bâti sédimentaire. Deux orientations jouent le rôle du guide au magma : La phase principale PHI-2 dont la schistosité sert de plan de décollement dans lesquels s'injecte le magma et une phase plus tardive PHI-7 d'orientation N100-110 responsable en interférant avec les autres phases, de la formation de dômes qui constituent les points hauts du massif granitique et où viennent se piéger les magmas granitiques les plus évolués et probablement les fluides responsables de la formation des skarns. La suite de l'étude, qui a été effectuée à partir d'un échantillonnage pratiquement exclusivement en sondage, a abouti à la connaissance pétrographique et géochimique (majeurs et traces) des granites ainsi qu'à leur organisation dans le gisement. Le complexe granitique de Fumade est un ensemble composite où ont été reconnus plusieurs types de granites : 1-Un granite à biotite qui correspond au faciès de bordure du massif de Sinobre. 2-Une série de granites à deux micas plus ou moins riches en biotite. 3-une série de granites à grain fin et de granites à grain fin riches en grenat (alm.-spess.). 4-des faciès pegmatitiques (granite miarolitique, miaroles, veines et veinules pegmatitiques, stockscheiders). La position de ces granites n'est pas quelconque. On peut rendre compte de l'organisation des différents faciès par une disposition grossière en "strates" plus ou moins parallèles au toit subhorizontal de l'intrusion. Le granite à biotite est le faciès le plus profond rencontré, puis vers le haut on passe aux granites à deux micas et aux granites à grain fin. Les faciès pegmatitiques se trouvent plutôt dans la partie haute de l'intrusion associés aux granites à grain fin et aux granites à deux micas. Une étude systématique de la composition des micas (biotite, muscovite), des grenats, des apatites et des feldspaths, tente de faire la part des choses entre les phénomènes magmatiques (évolution de la composition des biotites au cours de l'évolution ; transformations de certaines biotites au moment de la mise en place des magmas dans la série sédimentaire ; zonation des grenats), tardi et post magmatiques (générations successives de muscovite). Une comparaison pétrographique et géochimique de ces granites avec ceux du massif de Sinobre, permet de les associer dans une même lignée évolutive calco-alcaline. L'étude de la variation des éléments chimiques de cette lignée magmatique et une tentative de modélisation à partir des coefficients de partage globaux pour les éléments traces, permettent de penser que le processus de différentiation par cristallisation fractionnée, en profondeur est le facteur principal à l'origine des différents granites constitutifs de cette lignée magmatique. La paragénèse responsable de ce fractionnement qui a pu être mise en évidence, comprend vraisemblablement : biotite, hornblende, plagioclase, feldspath potassique, zircon, monazite. Ce processus ne peut, cependant, expliquer totalement les enrichissements en certains éléments, [Fe, Al, Na, Mn, Zn, Nb, Ta, Sn, Hf, F, terres rares lourdes], observés dans les faciès de fin d'évolution. L'interprétation est plus délicate et il est probable que d'autres phénomènes, tels que la démixion de fluides, l'influence de l'encaissant (contamination), le piègeage préférentiel de certains éléments par le grenat (Mn, Fe, Y, terres rares lourdes, Zr, Sc, Zn notamment) viennent perturber la composition chimique des magmas lors de leur mise en place.

Le nombre croissant de nanostructures physiques et biologiques sont caractérisées par l'ordre non-cristallin et par les propriétés physiques et biologiques non-conventionnels. Parmi ses systèmes il faut distinguer les capsides virales. Ces coquilles solides qui sont formées par un certain nombre dec opies de la même protéine protègent le virus des agressions et facilitent le processus d'infection de la cellule hôte. La distribution des positions de protéines dans une capside est très régulière et montre un degré très élevé d'ordre, aussi bien orientationnel que positionnel. Les capsides virales de topologie sphérique possèdent la symétrie icosaédrique compatible avec l'ordre cristallin local, mais incompatible avec la symétrie cristalline globale et interdite dans les structures périodiques.Ici, sur l'exemple des Papovavirus, nous montrons l'existence d'un nouveau type d'organisation qui résulte dans l'ordre quasicristallin pentagonal chiral de protéines dans des capsides de topologie sphérique et géométrie dodécaédrique. La formation de cet ordre est décrite dans le cadre de la théorie de Landau de cristallisation. Les particularités de la structure sont élucidées grâce à la théorie d'élasticité des quasicristaux comme le résultat de la déformation phason nonlinéaire.La généralisation de la théorie de Landau de cristallisation que nous proposons permet également de décrire des structures quasicristallines octogonales et décagonales grâce à la minimisation contrainte de l'énergie libre, et donne un nouveau sens physique à la notion de " fenêtre de projection " utilisée dans la cristallographie multidimensionnelle.

Les copolymères diblocs amphiphiles poly(oxyde d'éthylène)-b-poly(acrylate de méthacryloyloxyéthyle) s'autoassocient dans l'eau pour former des micelles, tout en conservant un échange d'unimères. Dans les suspensions denses, leur coincement conduit à une transition liquide-solide. Dans l'état solide, elles peuvent s'ordonner et un état cristallin apparait. Si l'échange d'unimères est supprimé, les micelles ne sont plus dynamiques et se comportent comme des étoiles, qui montrent un comportement similaire mais avec des différences sur les propriétés rhéologiques et structurales. L'une des méthodes permettant de créer des étoiles est de photo-réticuler le coeur des micelles. L'objectif de cette thèse à été d'analyser l'influence de l'échange d'unimères sur la transition liquide-solide et la cristallisation. Les copolymères ont été synthétisés par une nouvelle technique de polymérisation radicalaire contrôlée, la Single-Electron Transfer-Living Radical Polymerization (SET-LRP). Par diffusion de la lumière, il a été montré que le nombre de bras des étoiles pouvait être contrôlé par la concentration à laquelle les micelles étaient réticulées. Nous avons montré par rhéologie quel'absence d'échange de bras facilitait la transition liquide-solide. Les étoiles présentent la même transition liquide-solide que les micelles, à condition que le nombre de bras des étoiles atteigne une valeur critique. La cristallisation a été étudiée par diffusion des rayons-X. La dynamique d'échange n'a pas d'influence directe sur la cristallisation. La cristallisation et la transition liquide-solide sont facilitées par l'auto-adaptation du nombre de bras, permise par l'échange dynamique.

Le rotomoulage est une technique de transformation des polymères thermoplastiques qui souffre encore aujourd'hui d'un certain empirisme. Depuis de nombreuses années, la simulation du procédé de rotomoulage est considérée comme une nécessité à l'introduction de nouveaux matériaux et à l'élargissement de ses domaines applications. Ces travaux s'inscrivent à la suite de nombreuses études visant à développer un logiciel de simulation permettant de prédire le comportement de la matière en condition de mise en œuvre.L'objectif de cette thèse est de s'intéresser plus particulièrement à la simulation de la phase de refroidissement. Pour cela, il est nécessaire de mettre au point un modèle décrivant la cinétique de cristallisation et pouvant tenir compte des contraintes liées aux conditions thermiques extrêmes dans lequel se déroule le procédé (température, présence d'oxygène, temps de cycle long), lesquelles peuvent avoir une influence sur la thermostabilité du polymère. Dans le cadre de cette étude, le choix s'est porté sur le Polylactide (PLA). Le PLA présente une faible stabilité thermique et une cinétique de cristallisation lente, ce qui facilite l'observation de ces deux phénomènes. Dans un premier temps, la thermodégradation du PLA a été étudiée et un modèle visant à décrire son évolution dans des conditions proches de celles du procédé, a été mis en place. Puis, une étude de cristallisation considérant l'influence de la masse moléculaire et du polymorphisme du PLA, a été réalisée afin de modéliser sa cinétique. Enfin, un couplage des deux modèles a été envisagé dans l'optique de les intégrer à une simulation globale des transferts thermiques impliqués dans le procédé de rotomoulage.

La première partie est une étude bibiographique. Nous étudions les conditions thermodynamiques de stabilité des hydrates dans un milieu bulk et la composition des phases solide et liquide. Nous décrivons ensuite les écoulements dans les milieux poreux. Enfin, nous fusionnons les deux approches en étudiant l'influence du confinement sur la stabilité des hydrates. Un champ offshore (Blake Ridge) et un champ on-shore (Mallik) sont décrits dans le détail. Ce dernier servira de base aux simulations numériques ultérieures. <br /><br />La deuxième partie est consacrée aux expériences. Leur but est de mesurer la perméabilité d'un sédiment contenant des cristaux. Pour nous rapprocher des conditions géologiques naturelles, les cristaux sont réalisés en l'absence de phase gazeuse. Il s'avère que les hydrates se forment de manière très hétérogène dans le milieu poreux et ceci rend les mesures non représentatives. Nous pensons que ce résultat est général et qu'à l'échelle de temps du laboratoire, la formation d'hydrates de gaz répartis uniformément dans un milieu poreux est très difficile. Pour contourner cette difficulté, nous montrons de manière théorique que les cristaux de glace ont un comportement analogue aux cristaux d'hydrate (du point de vue des forces de Van der Waals qui gouvernent l'agglomération). Ceci nous permet de calculer la constante de Hamaker des hydrates. La deuxième série d'expériences s'intéresse donc à la perméabilité d'un milieu poreux non consolidé et sous contrainte dont les pores sont occupés par des cristaux de glace. Deux populations de grains de silice sont utilisées pour former le milieu poreux : 3 mm et 200 microns. Avec les gros grains, les résultats font apparaître deux seuils : pour des saturations plus faibles que le seuil inférieur, la présence des cristaux n'affecte pas la perméabilité. Pour des saturations plus grandes que le seul supérieur, la perméabilité est quasiment nulle (phénomène de percolation). Entre les deux, la perméabilité décroît exponentiellement en fonction de la saturation. Avec les grains fins, la perméabilité décroît avec la même vitesse. <br /><br />La dernière partie est une étude numérique sur le champ Mallik. Après avoir posé les équations décrivant les transferts massiques et de chaleur dans l'espace et au cours du temps, nous étudions un cas limite unidimensionnel. Ceci nous permet de voir l'influence de la courbe 'Perméabilité = f(saturation)' obtenue expérimentalement sur la quantité de gaz produite. Le code proposé permet également d'évaluer différents scénarios de production, dont la dépressurisation assistée par formation de glace.

L'objectif principal de ce travail de recherche est de contrôler l'évolution de la distribution des tailles de cristaux (DTC) dans un procédé de cristallisation en batch. Nous avons été amenés à chercher une résolution numérique du bilan de population et à proposer un algorithme rapide et précis. La méthode numérique a été étendue au cas de la taille des cristaux multidimensionnels en utilisant un maillage mouvant. Nous avons étudié le problème de la commandabilité du système à partir de son modèle discrétisé et puis à partir du modèle continu. Nous avons conçu une loi de commande en boucle fermée pour atteindre la DTC désirée à partir de la condition initiale. Pour compenser l'incertitude des paramètres du modèle, nous avons ajouté un second contrôle par retour d'état afin d'assurer la poursuite de la DTC désirée en présence de l'incertitude des paramètres. Nous avons construit un observateur qui nous permet d'avoir en ligne l'estimation des variables d'états. Ces variables d'état estimées sont utilisées dans la synthèse de la loi du contrôle

Le travail de thèse réalisé rentre dans le cadre de la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre en trouvant des solutions de piégeage du CO₂ moins coûteuses en énergie que les procédés conventionnels (absorption aux amines et les procédés TSA/PSA). L'objectif est d'étudier les conditions thermodynamiques et cinétiques d'un procédé de captage de CO₂ par formation d'hydrates de gaz. Les hydrates de gaz présentent des propriétés de sélectivité et une capacité de stockage importantes pour une séparation de gaz.<br />L'étude des aspects thermodynamiques a consisté à la détermination des diagrammes de phase permettent de juger la faisabilité de la technique. Nous avons montré que les pressions opératoires peuvent être importantes dans le cas où la phase liquide est uniquement constituée d'eau. Pour limiter les coûts de compression, nous avons utilisé le TBAB (TetraButylAmmoniumBromide) comme additif. L'utilisation de cet additif permet de réduire considérablement les pressions opératoires avec un gain pouvant aller jusqu'à un facteur 16. Cependant ce gain de pression s'accompagne d'une perte de capacité de stockage. Nous avons également montré que le modèle de van der Waals et Platteeuw permet de décrire les diagrammes de phase obtenus. L'effet du TBAB sur la solubilité des gaz est également déterminé avec des comportements différents selon les gaz. <br />Pour la partie cinétique, nous avons montré expérimentalement une consommation préférentielle du CO₂ dans les premiers instants de la cristallisation. Un modèle cinétique reposant sur un couplage des bilans matière et bilans de population adapté pour les mélanges de gaz est proposé. Le modèle décrit parfaitement l'évolution de la consommation totale de gaz et le phénomène de consommation préférentielle du CO₂ au début de la cristallisation. Ce modèle avec les paramètres cinétiques adéquats permet de suivre la granulométrie qui est une caractéristique importante pour les aspects de transport des hydrates de gaz.

L'étude expérimentale effectuée sur la précipitation du SrMoO₄ a montré qu'il présente plusieurs morphologies (bipyramide et fuseaux) possibles sous forme d'agglomérats multiéchelles. Les paramètres opératoires: concentration initiale en SrMoO₄, température et vitesse d'agitation ont une influence sur la morphologie et la taille des cristaux et agglomérats. La précipitation du SrMoO₄ a été suivie en phase liquide par conductimétrie dans un réacteur discontinu. En fin de précipitation, la forme des cristaux et des agglomérats a été observée au MEB/FEG et la distribution de taille de particules (DTP) mesurée.La poudre a été analysée par DRX, BET et porosimétrie Hg. L'objectif de ce travail est le développement d'un modèle d'agglomération couplé avec la nucléation et la croissance cristalline de façon à déterminer la morphologie des agglomérats obtenus. Le logiciel Parsival a été utilisé pour résoudre les bilans de population et ainsi obtenir les DTP et les profils de désursaturation.

La matière grasse laitière anhydre (MGLA) est composée à plus de 98 % de triglycérides. Leur diversité, liée à la nature des acides gras estérifiés, induit un comportement complexe de la MGLA lors de sa cristallisation. Par ailleurs, d’autres composés, dits mineurs, présents de manière endogène ou formés lors de procédés de transformation peuvent moduler le processus de cristallisation. Néanmoins, leurs modes d’action sont encore mal connus, rendant la maitrise du processus de cristallisation délicat. La mise en oeuvre de méthodes de caractérisation à différentes échelles (RMN, diffraction des rayons X, microscopie optique, analyse thermique différentielle, rhéologie) et à différentes températures permet de discriminer les mécanismes d’action des composés mineurs sur la cristallisation de la MGLA en phase continue ou dispersée. Ainsi, les composés mineurs modifient la cinétique de cristallisation de la MGLA, en agissant sur ses deux étapes, la nucléation et la croissance. En accélérant ou en ralentissant la vitesse de cristallisation, ils modifient la nature et/ou la structure du réseau cristallin et, éventuellement, les propriétés macroscopiques de la matière grasse. Les mécanismes d’action des composés mineurs sur la cristallisation de la MGLA dépendent de leur nature chimique (longueur de la chaine carbonée, degré d’insaturation, estérification) et de leur concentration. Lorsque la matière grasse est émulsionnée, son confinement et la création d’interfaces complexifient le processus de cristallisation : les composés mineurs modulent la cristallisation via l’interface ou la phase grasse selon leur affinité préférentielle pour l’une ou l’autre des deux phases de l’émulsion et induisent des propriétés thermiques et structurales spécifiques. Ce travail permet, donc, de mieux comprendre les facteurs qui modulent la cristallisation de la matière grasse et ainsi de mieux maitriser l’un des processus déterminants dans l’élaboration de la structure et de la fonctionnalité des produits laitiers. / Anhydrous Milk Fat (AMF) comprises more than 98% triglycerides. The diversity of the esterified fatty acids induces a complex behavior of AMF during crystallization. In addition, other minor components, either endogenously present or added upon processing modulate AMF crystallization. Nevertheless, the mechanisms underlying their mode of action are still poorly understood, making the mastery of fat crystallization difficult. Several characterization methods (NMR, X-ray diffraction, optical microscopy, differential scanning calorimetry, rheology) were implemented to screen a large set of minor components at different scales and temperatures. The approach enabled to gain knowledge about the involved mechanisms, both in bulk and in the emulsified state. Minor components modify the kinetics of AMF crystallization through their impact on the two main stages of the process, nucleation and growth. By accelerating or slowing down the rate of crystallization, they modify the nature and/or the structure of the crystal lattice and, possibly, the macroscopic properties of AMF. The impact of minor components on AMF crystallization depend on their chemical nature (length of the carbon chain, degree of unsaturation, esterification) and on their concentration. When fat is emulsified, confinement and interfacial effects come into play. Minor components modulate crystallization via the oil/water interface or via the fat phase depending on their preferential solubility, which may induce specific thermal and structural properties. On the whole, this study enables a better understanding of the factors that modulate milk fat crystallization and provides useful guidances for a better control of this key process controlling the structure and function of dairy products.