Pour satisfaire les exigences environnementales et d'agrément de conduite, le moteur automobile a évolué en une vingtaine d'années en un système très complexe combinant de nombreux composants de haute technologie avec des stratégies de contrôle très élaborées. L'optimisation et le contrôle de ce système sont alors devenus de véritables challenges pour les constructeurs automobiles. Ces derniers points sont aujourd'hui d'autant plus complexes que le contexte actuel de raréfaction des ressources impose de plus en plus le couplage ou le remplacement des carburants conventionnels par des carburants alternatifs tels que l'éthanol, le gaz naturel ou encore l'hydrogène. Ces nouveaux carburants présentent, en plus de leur intérêt économique, un certain nombre de propriétés physico-chimiques favorisant un meilleur rendement du moteur ainsi que la réduction des gaz à effet de serre. L'élaboration de ces nouveaux moteurs est finalement rendue possible par l'utilisation de dispositifs physiques et numériques de plus en plus sophistiqués. Dans ce contexte, les outils de simulation système destinés aux groupes motopropulseurs se sont démocratisés et peuvent aujourd'hui être utilisés à toutes les étapes de développement des moteurs, du choix de l'architecture au développement des stratégies de contrôle et à la calibration. Cependant, l'efficacité de tels outils demande encore à être améliorée afin de fournir un haut niveau de prédictivité couplé à un temps de calcul proche du temps réel. Les travaux réalisés lors de cette thèse ont visé à contribuer au développement du modèle de combustion 0-dimensionnel CFM1D (Coherent Flame Model) afin d'améliorer la prédiction du dégagement d'énergie, des polluants et des phénomènes d'auto-inammation (AI) dans les moteurs à allumage commandé lorsque des variations de la composition du carburant sont considérées. Le formalisme CFM distingue deux zones : les gaz frais et les gaz brûlés qui sont séparés par un front de flamme et qui sont entièrement décrits par leur masse, température et composition. Dans ce formalisme, le taux de consommation des espèces est directement lié aux processus de combustion et de post-oxydation assujettis aux mécanismes de chimie et de turbulence. Dans la version initiale du CFM1D, ces mécanismes sont représentés par des approches simples pouvant souffrir d'un manque de prédictivité. Ainsi, la prédiction de la formation de polluants peut être limitée par les chimies simples ou réduites la décrivant. Ces dernières sont en effet généralement définies dans des domaines de validité restreints en température, pression et composition. De la même manière, le calcul de la vitesse de flamme laminaire, de l'étirement de la flamme ou encore des éventuels délais d'auto-inammation intervenant dans l'évaluation du dégagement d'énergie met en jeux des corrélations phénoménologiques initialement développées sur un nombre limités de points de validation. Toutes ces limitations peuvent finalement entraîner une mauvaise réaction du modèle de combustion à des variations thermodynamiques ou de compositions et ont donc nécessite un certain nombre d'améliorations présentées dans ce manuscrit. L'originalité des développements réside dans l'intégration de chimie complexe dans le modèle CFM1D en utilisant des méthodes inspirées de récents travaux de CFD (Computational Fluid Dynamics) 3D.

Pour satisfaire les exigences environnementales et d'agrément de conduite, le moteur automobile a évolué en une vingtaine d'années en un système très complexe combinant de nombreux composants de haute technologie avec des stratégies de contrôle très élaborées. L’optimisation et le contrôle de ce système sont alors devenus de véritables challenges pour les constructeurs automobiles. Ces derniers points sont aujourd'hui d'autant plus complexes que le contexte actuel de raréfaction des ressources impose de plus en plus le couplage ou le remplacement des carburants conventionnels par des carburants alternatifs tels que l’éthanol, le gaz naturel ou encore l’hydrogène. Ces nouveaux carburants présentent, en plus de leur intérêt économique, un certain nombre de propriétés physico-chimiques favorisant un meilleur rendement du moteur ainsi que la réduction des gaz à effet de serre. L’élaboration de ces nouveaux moteurs est finalement rendue possible par l'utilisation de dispositifs physiques et numériques de plus en plus sophistiqués. Dans ce contexte, les outils de simulation système destinés aux groupes motopropulseurs se sont démocratisés et peuvent aujourd'hui être utilisés à toutes les étapes de développement des moteurs, du choix de l’architecture au développement des stratégies de contrôle et à la calibration. Cependant, l'efficacité de tels outils demande encore à être améliorée afin de fournir un haut niveau de prédictivité couplé à un temps de calcul proche du temps réel. Les travaux réalisés lors de cette thèse ont visé à contribuer au développement du modèle de combustion 0-dimensionnel CFM1D (Coherent Flame Model) afin d’améliorer la prédiction du dégagement d'énergie, des polluants et des phénomènes d'auto-inammation (AI) dans les moteurs à allumage commandé lorsque des variations de la composition du carburant sont considérées. Le formalisme CFM distingue deux zones : les gaz frais et les gaz brûlés qui sont séparés par un front de flamme et qui sont entièrement décrits par leur masse, température et composition. Dans ce formalisme, le taux de consommation des espèces est directement lié aux processus de combustion et de post-oxydation assujettis aux mécanismes de chimie et de turbulence. Dans la version initiale du CFM1D, ces mécanismes sont représentés par des approches simples pouvant souffrir d'un manque de prédictivité. Ainsi, la prédiction de la formation de polluants peut être limitée par les chimies simples ou réduites la décrivant. Ces dernières sont en effet généralement définies dans des domaines de validité restreints en température, pression et composition. De la même manière, le calcul de la vitesse de flamme laminaire, de l'étirement de la flamme ou encore des éventuels délais d'auto-inammation intervenant dans l'évaluation du dégagement d'énergie met en jeux des corrélations phénoménologiques initialement développées sur un nombre limités de points de validation. Toutes ces limitations peuvent finalement entraîner une mauvaise réaction du modèle de combustion à des variations thermodynamiques ou de compositions et ont donc nécessite un certain nombre d'améliorations présentées dans ce manuscrit. L'originalité des développements réside dans l'intégration de chimie complexe dans le modèle CFM1D en utilisant des méthodes inspirées de récents travaux de CFD (Computational Fluid Dynamics) 3D. / A promising way to reduce green house gases emissions of spark ignition (SI) engines is to burn alternative fuels like bio-mass-derived products, hydrogen or compressed natural gas. However, their use strongly impacts combustion processes in terms of burning velocity and emissions. Specific engine architectures as well as dedicated control strategies should then be optimized to take advantage of these fuels. Such developments are today increasingly performed using complete engine simulators running in times close to the real time and thus requiring very CPU efficient models. For this purpose, 0-dimensional models are commonly used to describe combustion processes in the cylinders. These models are expected to reproduce the engine response for all possible fuels, which is not an obvious task regarding the mentioned CPU constraints. Works performed in this thesis aimed at developing the 0-dimensional combustion model CFM1D (Coherent Flame Model) to improve the prediction of heat release, pollutants emissions and auto-ignition phenomena in SI engines when fuel composition variations are considered. The CFM formalism distinguishes two zones: the fresh and the burnt gases, which are separated by a flame front and are both described by their temperature, mass and composition. In this formalism, the rate of consumption of species is directly linked to the combustion and post-oxidation processes highly dependent on chemistry and turbulence mechanisms. In the original version of CFM1D, these mechanisms are represented by simple approaches which can suffer from a lack of predictivity. The prediction of pollutant formation can therefore be limited by the simple or reduced chemistries used to describe kinetics in the chamber. These latter are indeed defined in very restrictive validity domains in terms of temperature, pressure and composition. In the same way, the flame velocity, wrinkling or potential auto-ignition delays stepping in the heat release computation are defined by phenomenological correlations initially developed under a limited number of validation points. All these limitations can finally lead to a wrong behavior of the combustion model to thermodynamic and compositions variations and therefore required a number of improvements presented in this manuscript. The originality of the model derives from the fact it is based on the integration of complex chemistry in CFM1D using methods inspired from recent 3D (Computational Fluid Dynamics) CFD works.

L'étirement est un stimulus hypertrophique qui active de nombreuses voies de signalisation similaires à celles mises en évidence lors de l'étude de l'hypertrophie cellulaire. L'objectif principal de mon travail de thèse était de caractériser les évènements moléculaires impliqués dans l'activation des MAPKinases (MAPK), ERK et JNK lors de l'étirement. Nous avons étudié ces protéines par 2 approches différentes. D'une part, nous nous sommes intéressés aux rôles de protéines potentiellement nécessaires à l'activation des MAPK. D'autre part, nous avons cherché à mettre en évidence des interconnexions moléculaires entre les différentes voies de signalisation activées par l'étirement cellulaire, en montrant notamment la formation de complexes protéiques nécessaires à l'activation des différents partenaires. Nous montrons ainsi que deux protéines à activité tyrosine kinase, l'Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) et la Proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2), sont respectivement nécessaires à l'activation de ERK et de JNK lors de l'étirement. Ces cascades de transduction peuvent être dépendantes de la petite protéine G Ras. Bien que les voies des MAPK et de PI3K/Akt soient considérées comme indépendantes, nous montrons également que Akt participe à l'activation de ERK par l'étirement. Enfin, nous avons montré la formation d'un complexe Protein Kinase C (PKC)/Calcineurine nécessaire à l'activation et à la translocation de la PKC lors de l'étirement. Cette étude de différentes voies de signalisation et des interactions protéiques apporte une meilleure connaissance des mécanismes activés par l'étirement cellulaire et permet donc de mieux comprendre la signalisation impliquée dans l'hypertrophie ventriculaire / Cardiomyocyte stretch is a major determinant of ventricular hypertrophy. It stimulates numerous signalling pathways leading to the Mitogen Activated Protein kinases (MAPK) activation. The objective of this thesis was to evaluate the molecular events involved in MAPK ERK and JNK activations during stretch. We studied these pathways by 2 different approaches. We analysed the role of several pivotal proteins involved in ERK and JNK activations and next we evaluated the molecular interactions between different signalling pathways by protein complexes formation induced by stretch and necessary for protein activations. We show that 2 tyrosine Kinases, the Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) and the Proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2) are necessary for ERK and JNK activations respectively during stretch with a possible involvement of the small G protein Ras. MAPK and PI3/Akt pathways are generally considered independent but we show that ERK activation is PI3K/Akt dependent during stretch. Thus, we demonstrate that 2 other pathways are associated since PKC and calcineurin form a complex necessary for PKC activation and translocation. This study of signalling pathways and protein interactions sheds a new light on intracellular pathways leading to MAPK activation and may have implications for the development of new drugs in the management of cardiac hypertrophy and failure

En exploration pétrolière, la technique d'imagerie la plus couramment utilisée reste l'imagerie par sismique réflexion. Elle permet d'obtenir une première représentation des structures géologiques mais aussi une estimation du coefficient de réflexion des interfaces du sous-sol. Les variations de ce coefficient dépendent des paramètres pétrophysiques des milieux situés de part et d'autre de la discontinuité donnant naissance à la réflexion (densité et vitesses des ondes de propagation et de cisaillement). Une analyse de ces variations permet ainsi d'évaluer les paramètres élastiques qui sont des données indispensables et complémentaires à l'interprétation des réservoirs. Les traitements classiques consistent à étudier ces variations directement sur des données enregistrées en fonction du déport et du temps de propagation. L'analyse s'effectue par inversion d'une approximation linéaire des équations de Zoeppritz régissant les variations théoriques de l'amplitude. Nous proposons ici d'étudier les variations de l'amplitude après la phase d'imagerie, directement dans le domaine profondeur. Pour réaliser cette analyse, nous proposons un traitement spécifique après l'imagerie et avant l'analyse de l'amplitude pour corriger les impacts liés à la qualité du modèle de vitesse, à l'interférence des ondelettes entre deux réflexions proches et à l'étirement de l'ondelette. Ce traitement a aussi permis l'obtention d'un squelette du sous-sol conduisant à une première interprétation en profondeur des réflecteurs majeurs.

Les étirements sont aujourd'hui une pratique courante dans les milieux sportifs et de réadaptation. Ils sont habituellement recommandés dans le but de contribuer à la prévention des blessures (Willson et al. 1991 ;Pope et al. 2000), à l’amélioration de la performance sportive lorsque celle-ci nécessite une amplitude articulaire importante (Heyters, 1985 ;Hortobagyi et al. 1985) et à la récupération de la mobilité articulaire dans le cadre d’un programme de réadaptation (Magnusson et al. 1996b). Ces méthodes, qui se sont développées ces dernières années, font classiquement appel à l’étirement passif et aux étirements neurofacilités (PNF), présentés initialement par Kabat (1958). Plus récemment, un intérêt particulier a été porté au travail musculaire excentrique. Des études ont montré que celui-ci permettait également d’augmenter l’amplitude articulaire (Willson et al. 1991 ;Nelson et Bandy, 2004). <p><p>Dans une première partie de ce travail, il nous a semblé intéressant de comparer les effets de l’étirement passif à ceux des étirements PNF par "contracté-relâché" et "contracté de l’antagoniste". Si les modalités d'application de chaque étirement sont différentes, elles présentent un intérêt majeur. De fait, elles permettent de faire varier les conditions d'allongement des différentes structures du système myotendineux, en modulant l'activité volontaire des musculatures agoniste ou antagoniste. En effet, si l’étirement passif s'effectue sans activation volontaire, l’étirement par "contracté-relâché" consiste à faire précéder l'étirement passif, d'une contraction volontaire maximale isométrique de la musculature agoniste. L’étirement par "contracté de l’antagoniste" associe à l'allongement de la musculature agoniste, une contraction volontaire maximale de la musculature antagoniste. Si de nombreuses études s'intéressent encore actuellement à caractériser leurs effets respectifs, elles ont déjà permis de montrer que ceux-ci avaient au moins deux origines distinctes, l'une neurophysiologique et l'autre mécanique (Taylor et al. 1990 ;Hutton, 1993). Au plan neurophysiologique, il est bien accepté que ces méthodes induisent une modulation de l'activité réflexe tonique facilitant le relâchement musculaire et par conséquent l’amplitude articulaire (Guissard et al. 1988 ;2001). Il est également bien admis que l’importance de ces effets sur la musculature est variable selon la méthode employée (Guissard et Duchateau, 2006). Au plan mécanique, des études menées chez l’animal ont montré que l’étirement passif modifie les caractéristiques viscoélastiques des tissus (Taylor et al. 1990), et de fait favorise l’allongement des tissus myotendineux (McHugh et al. 1992). Chez le sujet humain, plusieurs expérimentations ont montré que l’étirement par "contracté-relâché" permet d’obtenir un allongement myotendineux et un gain d’amplitude articulaire plus important que par étirement passif (Moore et Hutton, 1980). D’autres études ont montré que l’étirement par "contracté de l’antagoniste" permet de majorer encore les gains obtenus par l’étirement "contracté-relâché" (Osternig et al. 1990). Une première question posée dans ce travail est de savoir si la contribution des processus neurophysiologiques et mécaniques se traduit d’une manière spécifique sur le rapport de compliance des tissus de l’unité myotendineuse. Le développement de techniques d’investigation, telles que l’échographie, permet désormais d’observer le comportement de l’unité myotendineuse, d’une manière non invasive (Fukunaga et al. 1992 ;Herbert et Gandevia, 1995 ;Kuno et Fukunaga, 1995 ;Maganaris et al. 1998). Elle permet ainsi d’étudier les effets d’un étirement ou d’une contraction (Fukunaga et al. 1996) sur le rapport de compliance des structures musculaires et des tissus tendineux. <p> <p>S’il était intéressant d’étudier la spécificité de ces trois méthodes d’étirement classiques par rapport à leurs effets sur les tissus myotendineux, il nous paraissait pertinent d’observer celle d’un travail musculaire excentrique. En effet, la particularité de celui-ci est de soumettre l’unité myotendineuse préalablement activée, à un allongement. En réadaptation, le travail excentrique est généralement proposé dans le but d’améliorer plus rapidement la symptomatologie d’une tendinopathie (Stanish et al. 1986 ;Alfredson et al. 1998). Des études récentes ont indiqué qu’il peut également être proposé pour augmenter l'amplitude articulaire (Nelson et Bandy, 2004). Toutefois, ses effets sur les tissus myotendineux ne sont pas clairement définis dans la littérature. Chez l’animal, Heinemeier et al. (2007) ont comparé les effets d’un entraînement en contractions concentriques et excentriques sur les tissus de l’unité myotendineuse. Leurs résultats indiquent que si les tissus tendineux sont sensibles aux deux modes de contraction pour leurs effets favorisant la synthèse de collagène, les structures musculaires sont spécifiquement sensibles au mode excentrique. Chez le sujet humain, Crameri et al. (2004) ont observé une série de contractions excentriques d’intensité maximale augmente la synthèse de collagène au sein de l’ensemble des tissus de l’unité myotendineuse. Ces résultats montrent que les effets de ce travail ne se limitent pas aux tissus tendineux, tels que certains protocoles thérapeutiques le suggéraient, et que le tissu musculaire doit désormais être associé à la discussion des effets de ce travail musculaire. Dans ce contexte, la deuxième question que nous avons posée est de savoir si l’étirement de l’unité myotendineuse préalablement activée, telle que se caractérise une contraction excentrique, modifie le rapport de compliance des tissus myotendineux par rapport aux méthodes classiques. Autrement dit, si l’étirement de l’unité myotendineuse activée favorise spécifiquement l’allongement de l’un des tissus de l’unité myotendineuse. <p><p>Dans une troisième partie, il nous a paru intéressant d'étudier le comportement à l’étirement de l’unité myotendineuse, dont la compliance était modifiée suite à une désadaptation à long terme. L’hypertonie spastique, qui caractérise une majorité de sujets parétiques spastiques, est généralement caractérisée par une augmentation anormale des résistances opposées à l'étirement passif (Carey et Burghart, 1993). L’origine de ces résistances peut être attribuée à des adaptations tant neurophysiologiques (Pierrot-Deseilligny et Mazières, 1985) que mécaniques et structurelles des tissus de l'unité myotendineuse (Berger et al. 1984 ;Tardieu et al. 1989). Il n’existe pourtant pas encore dans la littérature de consensus les définissant clairement (Fridén et Lieber, 2003). En outre, l’étude récente de Lieber et Fridén (2002) a mis en évidence des modifications de l’architecture des muscles fléchisseurs du carpe. Contrairement à ce qui est généralement proposé au sujet de la longueur des fascicules spastiques (Tardieu et al. 1982), Lieber et Fridén (2002) n’ont pas mis en évidence de raccourcissement de ces derniers. Ainsi, l’hypothèse de Tardieu et al. (1982), selon laquelle le raccourcissement des fascicules est à l’origine de l’augmentation des résistances à l’allongement, ne peut plus être soutenue. Il nous paraissait ainsi intéressant d’associer, à l’observation du comportement des fascicules, celui des tissus tendineux, dans le but de déterminer si l’une de ces deux structures présente des caractéristiques particulières, susceptibles d’expliquer le développement plus important de ces résistances à l’allongement. La troisième question que nous avons posée dans ce travail est de savoir comment se caractérise, à l’étirement, le rapport de compliance des tissus musculaire et tendineux dans un contexte de spasticité. <p><p>Outre le fait que la réponse à ces différentes questions soit fondamentale pour mieux comprendre et spécifier la pratique des méthodes d’étirement, l’objectif de notre travail est non seulement de mettre en évidence le tissu dont l’allongement est spécifiquement favorisé par l’une ou l’autre méthode, mais également de contribuer à différencier celui qui limite l’étirement global du système myotendineux. Dans ce contexte, il sera intéressant de pouvoir recommander la pratique d’une méthode particulière, en fonction des besoins spécifiques de chacun. <p> / Doctorat en Sciences de la motricité / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'étirement est un stimulus hypertrophique qui active de nombreuses voies de signalisation similaires à celles mises en évidence lors de l'étude de l'hypertrophie cellulaire. L'objectif principal de mon travail de thèse était de caractériser les évènements moléculaires impliqués dans l'activation des MAPKinases (MAPK), ERK et JNK lors de l'étirement. Nous avons étudié ces protéines par 2 approches différentes. D'une part, nous nous sommes intéressés aux rôles de protéines potentiellement nécessaires à l'activation des MAPK. D'autre part, nous avons cherché à mettre en évidence des interconnexions moléculaires entre les différentes voies de signalisation activées par l'étirement cellulaire, en montrant notamment la formation de complexes protéiques nécessaires à l'activation des différents partenaires. Nous montrons ainsi que deux protéines à activité tyrosine kinase, l'Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) et la Proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2), sont respectivement nécessaires à l'activation de ERK et de JNK lors de l'étirement. Ces cascades de transduction peuvent être dépendantes de la petite protéine G Ras. Bien que les voies des MAPK et de PI3K/Akt soient considérées comme indépendantes, nous montrons également que Akt participe à l'activation de ERK par l'étirement. Enfin, nous avons montré la formation d'un complexe Protein Kinase C (PKC)/Calcineurine nécessaire à l'activation et à la translocation de la PKC lors de l'étirement. Cette étude de différentes voies de signalisation et des interactions protéiques apporte une meilleure connaissance des mécanismes activés par l'étirement cellulaire et permet donc de mieux comprendre la signalisation impliquée dans l'hypertrophie ventriculaire

De nos jours, la conception de moteurs à combustion interne à allumage commandé exige une consommation de carburant réduite et des émissions polluantes faibles, tout en conservant une performance adéquate. Le coût élevé des essais expérimentaux vient en faveur de l'utilisation de la simulation numérique pour l'évaluation de nouvelles définitions techniques. La modélisation phénoménologique zéro-dimensionnelle de combustion permet d'évaluer les différentes définitions techniques en tenant compte de différents aspects de de la combustion à allumage commandé comme la géométrie, la flamme laminaire et l'impact de la turbulence. Ces modèles calculent également la concentration des espèces de gaz d'échappement. Afin de créer un modèle de combustion, qui pourra décrire la physique de la combustion, les aspects principaux de la combustion pré-mélangée laminaire et turbulent sont identifiés. Trois versions de modèles de combustion typiques sont comparées en termes de description physique du processus de combustion. Le résultat de cette comparaison a indiqué le modèle le plus pertinent (le modèle de densité de surface de flamme). Ce modèle est retenu et il est complété avec la modélisation physique des plusieurs phénomènes qui affectent le taux de dégagement de chaleur. Ces phénomènes sont l’interaction flamme-paroi, les réactions post flamme et l’étirement de flamme. Enfin, le modèle proposé est validé pour plusieurs configurations techniques. Chaque configuration a un impact sur un paramètre spécifique de moteur. Cette analyse montre quels sont les intervalles de confiance et les limitations du modèle proposé. / Nowadays, the design of Spark Ignition internal combustion engines is focused on the reduction of fuel consumption and low pollutant emissions, while conserving an adequate output power. The high cost of experimental testing comes in favor of the use of numerical simulations for the assessment of engine technologies. Phenomenological Zero-Dimensional combustion models allow evaluating various technical concepts since they take into account various aspects of spark ignition combustion such as chamber geometry, laminar flame characteristics (thickness and speed) and the impact of turbulence. Such models also calculate species concentration of the exhaust gases. In order to create a zero-dimensional combustion model, which can be able to describe correctly the physics of combustion, the key aspects of laminar and turbulent premixed combustion are identified. Three versions of typical combustion models are compared in terms of physical description of the combustion process. The result of this comparison indicated the most physically pertinent mod-el (the Flame Surface Density model). This model is retained and is enhanced with physical modeling of the several phenomena, which affect the heat release rate. Those phenomena are the wall-flame interaction, post-flame reactions and flame stretch. Finally, the proposed model is validated for several engine configurations. Each configuration has an impact on a specific engine parameter. This analysis shows which are the confidence intervals and the limitations of the proposed model.