Our previous study identified both high p27kip1 and low CKS1B protein levels were independent prognosis markers in hepatocelular carcinomas (HCC), however, CKS1B overexpression implicated clinical aggressiveness of HCC but not p27Kip1 protein turnover. In this study, we demonstrated a cytotoxic compound, goniothalamin (GTN), that stabilized p27kip1 protein and downregulated CKS1B mRNA as well as protein levels in HCC-derived cell lines. The IC50 of TP53-negative Hep-3B and TP53-positive SK-Hep1 after treatment with GTN for 48 h were detected as 25 and 10 £gM, respectively. The GTN induced DNA damages, formation of £^H2AFX foci, and upregulation of £^H2AFX protein levels in dose-dependent manners in both cell lines. In addition, GTN arrested Hep-3B and SK-Hep1 cells in G2/M and G1 phases, respectively. Protein levels of several cell cycle regulators, including p27Kip1 in Hep-3B and, p21Cip1 and CKS1B in SK-Hep1 cells have been noticeable upregulated after treatment with GTN. In Hep-3B cells, GTN induced the configuration of p27Kip1/CCND1, p27Kip1/CDK2; p27Kip1/CCNB1 and p27Kip1/CDK1, however, repressed the p27Kip1/STMN1 complexes. On the other hand, GTN evidently induced the configuration of p21Cip1/CDK2 and p21Cip1/CCNE1, but repressed the p21Cip1/SKP2 and p21Cip1/CKS1B complexes, in SK-Hep1 cells. The CKS1B protein abundance that was induced by GTN was stemmed from the CKS1B transactivity. However, GTN-induced p27Kip protein profusion in Hep-3B cell line was, instead, due to the stabilization of p27Kip1 protein, mainly in the cytosol. Both GTN and the proteasome inhibitor, MG132, induced p27Kip1 ubiquitination and p27Kip1 protein profusion with an additive effect, regardless of CKS1B protein level, suggesting that the p27Kip1 protein might be regulated by GTN through an alternative ubiquitin-complex in Hep-3B cells. In addition to the quantitative reverse transcription -polymerase chain reaction, GTN-induced p21Cip1 protein level in SK-Hep1 cells could be traced back to mRNA level, by evidence of quantitative immunoprecipitation/chromatin immunoprecipitation assay with primer sets specific to two regions of the p21Cip1 proximal promoter. Taken together, GTN is able to induce the cell cycle arrest via stabilization of p27Kip1 protein and downregulation of CSK1B mRNA and subsequent protein levels in TP53-negative Hep-3B and TP53-positive SK-Hep1 cells, respectively. The GTN-repressed CKS1B transcription and thereafter, cell cycle arrest, was irrelevant to the p27Kip1 protein stability in Hep-3B cells.

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The goniothalamin (GTN) and related styryl-lactones were found to be cytotoxic and apoptotic to a variety of tumor cell lines including breast cancer MCF-7, cervical cancer HeLa and leukemia HL60. In HL60 cells, GTN triggers mitochondria dysfunction, caspase activation and eventually, apoptosis. In this study, we demonstrated that GTN was able to induce apoptosis in hepatocellular carcinoma derived cells, SK-Hep1 and Hep-3B cells via upregulation of the phorbol-12-myristate-13-induced 1 (PMAIP1) protein , alternation of mitochondrial membrane potentials (P < 0.05) via TP53-dependent and -independent transactivations. Treatment with GTN induced DNA damage, formation of reactive oxygen species (ROS, P < 0.05) and activated cleaved CASP8, CASP9, CASP3 and poly (ADP-ribose) polymerase 1 proteins. However, cleaved BH3 interacting domain (BID) death agonist protein was not identified, suggesting that an intrinsic cellular stress was produced after GTN treatments in both cell lines. A pan caspase inhibitor, z-VAD-FMK, suppressed GTN-induced apoptotic cell percentages (P < 0.05), demonstrating that GTN-induced apoptosis was mediated by the activation of the caspase cascade protein. The GTN induced ROS formation prior to DNA damage in SK-Hep1, yet in reverse order in Hep-3B cells. Moreover, GTN induced DNA damages through activation of the gamma H2A histone family member X (£^H2AFX, Ser139)/phospho-CHK1 checkpoint homolog (pCHEK1, Ser345)/phospho-CHK2 checkpoint homolog (pCHEK2, Thr68)/phosphos-tumor protein p53 (pTP53, Ser15), and £^H2AFX/pCHEK2 (Thr68), in SK-Hep1 and Hep-3B cells,respectively. Among five integral outer mitochondrial membrane proteins that blocks or induces apoptotic death, PMAIP1 protein and PMAIP1 mRNA levels were upregulated after GTN treatments for 4 to 6 h in both cell lines (P < 0.05). Transfection of shRNA interference plasmids targeting PMAIP1 gene downregulated PMAIP1 mRNA (P < 0.05) and PMAIP1 protein (P < 0.05) levels, as well as GTN-induced apoptotic cell percentages (P < 0.05) in both cell lines. In parallel, transfection of the shRNA interference plasmid targeting TP53 gene in SK-Hep1 cells, downregulated TP53 and PMAIP1 mRNA (P < 0.05) and TP53, pTP53, PMAIP1, cleaved PARP1 protein levels and apoptotic cell percentages (P < 0.05). Treatment with the TP53 inhibitor, PFT-£\ or transfection of a dominant negative TP53 plasmid, pTP53mt135, repressed TP53, pTP53 and PMAIP1 protein and/or TP53, PMAIP1 mRNA levels (P < 0.05), however, significantly augmented GTN-induced apoptotic cell percentages (P < 0.05). Cytosol/mitochondria fractionation identified that TP53, along with PMAIP1 proteins, were translocated to mitochondria after GTN treatment in time-dependent manners. Taken together, our studies demonstrated that GTN induced apoptosis via PMAIP1 via both TP53-dependent and -independent transactivation pathways. In TP53-positive SK-Hep1 cells, PMAIP1 and TP53 proteins conducted synergic effects.

Cette thèse a pour objectif de développer une modélisation robuste pour l’endommagement ductile. En raison de l’adoucissement et du niveau de déformation élevé, les principales difficultés pratiques dans la simulation de l’endommagement ductile sont la dépendance au maillage et le verrouillage volumique. Dans ce travail, on choisit tout d’abord le cadre de grandes déformations en se basant sur un formalisme logarithmique. Puis, partant de la loi de Gurson-Tvergaard-Needleman transcrite en grandes déformations, on adopte une formulation non locale à gradient d’une variable interne qui permet de contrôler la localisation du dommage et traiter ainsi la dépendance au maillage. Ensuite, le modèle non local est couplé avec des éléments finis mixtes pour limiter le verrouillage volumique relatif à l’incompressibilité plastique. On aboutit ainsi à la construction d’un cadre de modélisation de l’endommagement ductile, indépendant du maillage et exonéré du verrouillage volumique. Les propriétés mathématiques et la performance numérique du modèle sont étudiées avec attention. Enfin, après une identification des paramètres sur un acier nucléaire, on réalise des simulations sur des éprouvettes (AE, CT, SENT) et sur une tuyauterie de réelle dimension afin de les confronter à des résultats d’essais. / The major goal of this dissertation is to develop a robust model for ductile damage simulation. Because of the softening behavior and the significantly large deformation in ductile damage, two principle difficulties should be dealt with carefully: mesh-dependency and volumetric locking. In this thesis, we adopt a logarithmic finite strain framework in which the Gurson-Tvergaard-Needleman constitutive law is reformulated. Then a non-local formulation with regularization of hardening variable is applied so as to solve mesh dependency and strain localization problem. In addition, the non-local model is combined with mixed “displacement-pressure-volume variation” elements to avoid volumetric locking. Thereby we establish a mesh-independent and locking-free finite strain framework for ductile damage modelling. Attention is paid to mathematical properties and numerical performance of the model. Finally, after an identification work of a nuclear steel,we carry out simulations on normalized specimens (NT, CT, SENT) as well as an industrial tube in order to compare with experimental results.

Une des difficultés majeures dans le traitement des cancers est l’acquisition de résistance par les cellules tumorales vis-à-vis de la mort induite par les différentes chimiothérapies. Au sein du laboratoire, nous nous intéressons aux propriétés anti-tumorales d’un donneur de monoxyde d’azote (NO), le Glycéryl TriNitrate (GTN), fréquemment utilisé dans le traitement de l’angine de poitrine. Au cours de ce travail, nous avons étudié les mécanismes moléculaires par lesquels le GTN sensibilise les cellules tumorales de plusieurs types de cancer (colique, mammaire, prostatique) à la mort impliquant des voies de signalisation régulées par des cytokines telles que le TNFα, l’IL-6 ou encore le GDF-15.Une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents à l’action anti-tumorale du GTN permettrait de potentialiser son utilisation comme nouvelle thérapie anti-cancéreuse.Modèle colique : le GTN, en présence de la cytokine pro-inflammatoire TNFα, sensibilise les cellules cancéreuses coliques et mammaires à l’apoptose. Du point de vue mécanistique, le GTN induit la S-nitrosylation de cIAP1, inhibant ainsi son activité ubiquitine E3 ligase. Ce qui abroge la voie de signalisation classique NF-кB de survie cellulaire activée par la voie TNFα/TNFR1 en faveur d’une voie de signalisation pro-apoptotique.Modèle mammaire : le GTN intervient au niveau de la migration cellulaire en altérant la voie de signalisation Jak2/STAT3 activée par la cytokine pro-inflammatoire IL-6, dans un modèle de cancer du sein triple négatif. En présence de dérivés du platine (carboplatine) générant de l’IL-6, le GTN freine la migration des cellules en induisant la S-nitrosylation, et probablement l’inactivation, de la kinase Jak-2, indispensable pour l’activation de la voie.Modèle prostatique : le GTN sensibilise à la mort les cellules cancéreuses prostatiques résistantes au docétaxel en modulant le taux de deux marqueurs de résistance à cette chimiothérapie : la clusterine (CLU) et le growth differentiation factor 15 (GDF-15). Au niveau moléculaire, le GTN diminue le taux de l'isoforme cytoprotectrice soluble de la CLU (sCLU) et augmente le taux de l'isoforme cytotoxique nucléaire (nCLU) dans les cellules prostatiques résistantes au docétaxel. Plus particulièrement, en présence de GTN, nous avons établi un lien entre le GDF-15 et la modulation du taux des isoformes de la CLU. / One of the main difficulties in the treatment of cancers is the acquisition of resistance by the tumor cells vis-à-vis the death induced by the different chemotherapies. In the laboratory, we are interested in the anti-tumor properties of a nitric oxide (NO) donor, Glyceryl TriNitrate (GTN), frequently used in the treatment of angina pectoris. In this work, we investigated the molecular mechanisms by which GTN sensitizes tumor cells of several types of cancer (colonic, mammary, prostate) to death involving signaling pathways regulated by cytokines such as TNFα, IL-6 or GDF-15.A better understanding of the mechanisms underlying the GTN's anti-tumor action would make it possible to use it as a new anti-cancer therapy.Colon model: GTN, in the presence of the pro-inflammatory cytokine TNFα, sensitizes colon and mammary cancer cells to apoptosis. From a mechanistic point of view, GTN induces S-nitrosylation of cIAP1, thus inhibiting its ubiquitin E3 ligase activity. This abrogates the classical NF-κB signaling pathway of TNFα / TNFR1 activated cell survival in favor of a pro-apoptotic signaling pathway.Mammary model: GTN intervenes at the level of cell migration by altering the Jak2 / STAT3 signaling pathway activated by the pro-inflammatory cytokine IL-6, in a model of triple negative breast cancer. In the presence of platinum (carboplatin) derivatives generating IL-6, GTN inhibits cell migration by inducing S-nitrosylation, and probably inactivation, of Jak-2 kinase, essential for the activation of the way.Prostate model: GTN sensitizes prostatic prostate cancer cells to death by modulating the level of two markers of resistance to this chemotherapy: clusterin (CLU) and growth differentiation factor 15 (GDF-15). At the molecular level, GTN decreases the level of the soluble cytoprotective isoform of CLU (sCLU) and increases the level of nuclear cytotoxic isoform (nCLU) in prostatic cells resistant to docetaxel. More particularly, in the presence of GTN, we have established a link between GDF-15 and the modulation of the isoform rate of the CLU.

Erstmalig wird das Forschungsziel, für Magnesiumfeinblech einen experimentell validierten, gefüge- und mechanismenbasierten Parametersatz für die numerische Verformungs- und Schädigungssimulation unter Berücksichtigung der anisotropen Verfestigung zu ermitteln, erreicht. Damit wird dem ansteigenden Bedarf anwendungsrelevanter Werkstoffmodelle für die Entwicklung von Mg-Blechbauteilen entgegengekommen. Besonders die Formulierung von gekoppelten Schädigungsmodellen scheitert bis jetzt an der lückenhaften experimentellen Ermittlung von Schädigungsparametern. Daher sieht die vorliegende Arbeit vor, ein numerisches Modell für die Anwendung in der FEM-Simulation zur Verfügung zu stellen. Es wurden speziell für Feinblech relevante Charakterisierungsmethoden für die Parametrisierung eines gekoppelten Schädigungsmodells unter Berücksichtigung der Orthotropie eingesetzt. Die Anwendung erfolgte anhand von 1,0 mm dünnem AZ31 Feinblech eines über das Gießwalzverfahren mit anschließendem Warmwalzprozess hergestellten Coils. / For the first time the research goal of determining an experimentally validated, microstructureand mechanism-based parameter set for the numerical deformation and damage simulation under consideration of anisotropic hardening has been achieved for magnesium thin sheet. This will meet the increasing demand for application-relevant material models for the development of Mg sheet metal components. In particular, the formulation of coupled damage models has so far failed due to the incomplete experimental determination of damage parameters. Therefore, the present thesis provides a numerical model for the application in FEM simulation. Characterization methods relevant for thin sheet metal were used for the parameterization of a coupled damage model under consideration of the orthotropy. The application was based on 1.0 mm thin AZ31 sheet metal of a coil produced by the twin-roll casting process with subsequent hot-rolling process.

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Le pop-in est un phénomène d’instabilité de propagation de fissure observé lors d’essais de ténacité sur certains matériaux. Ce phénomène a été observé sur l’alliage d’aluminium 6061-T6 qui a été identifié pour constituer des éléments de structure essentiels du cœur du réacteur de recherche Jules Horowitz. Cette thèse a été initiée pour comprendre l’origine de ce phénomène sur l’aluminium 6061-T6 et en proposer une modélisation à bases physiques qui pourra être utilisée pour l’exploitation et l’interprétation des essais de ténacité, notamment à l’état irradié.Les différentes pistes identifiées dans la littérature ont été testées expérimentalement. Des revenus (4/8/12/16 h) ont été appliqués afin d’obtenir différents comportements mécaniques. Des essais de traction avec corrélation d’images ont montré que les pop-ins observés ne sont pas dus à un effet PLC. Ils ne correspondent pas non plus à une hétérogénéité microstructurale ; ils ne sont pas liés à des mécanismes d’endommagement, car la rupture est typiquement ductile, qu’un pop-in soit intervenu ou non. Ces mécanismes et les différentes microstructures ont été comparés par le biais de plusieurs techniques (MEB, EBSD, EDS, Sonde Atomique Tomographique, tomographie, laminographie et nanolaminographie par rayonnement synchrotron). Les pop-ins sont donc uniquement le résultat d’une accélération de la rupture ductile.En réalité, ils sont dus à une interaction entre deux paramètres : une résistance réduite du matériau à la propagation de fissure (i.e. un faible module de déchirement) et une complaisance importante du dispositif d’essai (i.e. une faible raideur). Afin d’investiguer ce deuxième paramètre, un dispositif innovant a été conçu, permettant de faire varier la raideur de la machine d’essai lors d’essais de ténacité. Deux critères analytiques, l’un basé sur la courbe force-ouverture, l’autre sur l’intégrale J, ont été établis, permettant de quantifier les conditions d’amorçage et d’arrêt de pop-in de façon fiable.Pour prendre en compte le rôle central du durcissement vis-à-vis de la propagation ductile, un nouveau critère de germination piloté par les contraintes a été introduit dans un unique modèle GTN. Cela permet de simuler et de reproduire par éléments finis les différentes courbes de ténacité J-Δa en modifiant uniquement la loi élastoplastique. En rajoutant des ressorts dans les modélisations et avec un pilotage adapté, les pop-ins sont simulés avec succès, et restent exploitables avec les critères analytiques.Des études sur éprouvettes irradiées réalisées dans des enceintes blindées ont montré que l’augmentation des pop-ins avec l’irradiation résultait de la diminution du module de déchirement, elle-même due au durcissement. De même qu’à l’état non irradié, les pop-ins apparaissent donc à cause de l’interaction du module de déchirement avec le dispositif d’essai, et non pas à cause d’une gamme d’élaboration industrielle non maitrisée. / Pop-in is a phenomenon of crack propagation instability observed during toughness tests on some materials. This phenomenon has been observed on the 6061-T6 aluminum alloy, which has been identified as an essential structural element of the core of the Jules Horowitz research reactor. This thesis was initiated to understand the origin of this phenomenon on 6061-T6 aluminum and to propose a physics-based modeling, usable for the exploitation and interpretation of toughness tests, especially in the irradiated state.The different origins identified in the literature have been experimentally tested. Different aging times (4/8/12/16h) were applied to obtain different mechanical behaviors. Tensile tests with image correlation have shown that the observed pop-ins are not due to a PLC effect. Nor do they correspond to microstructural heterogeneity; they are not linked to different fracture mechanisms, because the rupture is typically ductile, whether a pop-in is involved or not. These mechanisms and the different microstructures were compared using several techniques (SEM, EBSD, EDS, Atom Probe Tomography, tomography, synchrotron laminography and nanolaminography). Pop-ins are therefore only the result of an acceleration of the ductile fracture.In fact, they are due to an interaction between two parameters: the reduced material crack growth toughness (i.e. the low tearing modulus), and the significant compliance of the test device (i.e. the low stiffness). In order to investigate this second parameter, an innovative setup has been designed to vary the machine stiffness during toughness tests. Two analytical criteria, one based on the load-opening curve, the other on the J-integral, have been established, making it possible to reliably quantify the conditions for initiation and arrest of pop-in.To take into account the central role of hardening for ductile propagation, a new stress-controlled nucleation criterion has been introduced into a single GTN model. This makes it possible to simulate and capture by finite elements the various J-Δa toughness curves by modifying only the elastoplastic law. By adding springs in the models and with an adapted control, the pop-ins are successfully simulated, and remain exploitable with the analytical criteria.Studies on irradiated specimens carried out in hot cells have shown that the increase in pop-ins with irradiation results from the decrease in the tearing modulus, itself due to hardening. As in the non-irradiated state, pop-ins thus appear solely because of the interaction between the tearing modulus and the test device stiffness, and not because of a range of industrial development not mastered.

L'objectif de ce travail est la mise en oeuvre de la mécanique de la rupture et d'un modèle d'endommagement afin de vérifier l'intégrité du réservoir cryotechnique d'ARIANE 5 en présence de défauts. Ces derniers sont généralement assimilés à des fissures surfaciques semi-elliptiques. L'approche globale basée sur l'analyse FAD fournit une prédiction trop conservative lorsque cette méthode utilise le facteur d'intensité K et la ténacité KIc. Ce conservatisme peut toutefois être partiellement levé à condition d'introduire la notion d'intégrale J et d'utiliser une ténacité dérivée de la courbe JR - ∆a afin d'autoriser une légère avancée de la fissure dans le cas d'un matériau ductile. Cette courbe JR - ∆a s'obtient à partir d'essais sur des éprouvettes fissurées de différentes géométries (CT, SENT et SCT). L'approche locale de la rupture constitue cependant la seule alternative possible afin de statuer sur l'acceptabilité d'un défaut suffisamment important pour générer une plasticité étendue. Cette approche nécessite alors de décrire précisément les champs de contrainte et déformation en pointe de fissure. Par conséquent il est nécessaire de tenir compte du caractère anisotrope de la plasticité, lié au procédé de laminage, lors de la modélisation du comportement élasto-plastique del'alliage d'aluminium 2219 T87. Dans cette étude un critère phénoménologique est utilisé pour modéliser la plasticité dont l'anisotropie est décrite par différents coefficients. L'optimisation de ces paramètres repose sur la comparaison entre les résultats issus de simulations numériques et ceux obtenus par des essais sur des éprouvettes lisses et entaillées. L'approche local de la rupture repose également sur la compréhension des micromécanismes de rupture. L'alliage d'aluminium 2219 T87 étudié dans le cadre de cette thèse présenteune rupture ductile dont la phase de germination s'effectue sur les inclusions Al2Cu et constitue le mécanisme prépondérant de la rupture. L'endommagement est modélisé par le modèle de Gurson modifié par Needleman et Tvergaard (GTN). L'anisotopie de rupture est simulée par deux lois de germination différentes selon le sens de laminage et le sens transverse. / The purpose of this work is to use fracture mechanics and damage model to assess the structural integrity of the ARIANE 5 tank containing defects. These flaws are usually assumed to be semi-elliptical surface cracks.This situation can be analysed using the FAD (Failure Assessment Diagram) approach. This method is based on the stress intensity factor K and a material fracture toughness (Kmat) which can be the plane strain fracture toughness (KIC) for a conservative prediction. A more realistic prediction is achieved by employing the integral J and a material parameter derived from crack resistance curve JR - ∆a . This curve is obtained by using cracked test samples with different geometries (CT, SENT and SCT). The local approach to fractureis an alternative method to assess failure in particular in the case of large scale plasticity. In this case, the previous method is not able to give accurate predictions. Analyses based on local approach concepts requirean accurate evaluation of strain and stress fields near the crack tip. It is therefore important to take plastic anisotropy into account to model the plastic behavior of the rolled sheets. In this work this is done using amacroscopic phenomenological model. The parameters of this model are determined by minimizing of the difference between the simulation results and the test measurements for smooth and notched tensile test samples. The local approach to fracture is also based on the understanding of the failure micromechanismsof materials. Ductile fracture of metallic materials can be described as a three stage process. The first is void initiation at inclusions, the second is void growth and the third is void coalescence. Nucleation of defectsat Al2Cu inclusions is the main damage mechanism. In this work, the proposed model for ductile fracture is based on the Gurson model modified by Needleman and Tvergaard (GTN). This model is extended to account for fracture anisotropic by considering two nucleation gaussian laws respectively for rolling andtransverse directions.

ARKEMA s'intéresse à la conception de matériaux thermoplastiques renforcés au choc en incorporant des particules dans le polymère pur au moment de la mise en forme et à l'effet du vieillissement hydrolitique sur ces mêmes matériaux. L'ajout d'une seconde phase de type élastomère est une technique souvent utilisée dans le but d'améliorer la résilience d'un polymère, celle-ci étant testée par essais Charpy. La présence de particules modifie les mécanismes d'endommagement par germination, croissance et coalescence de cavités soit en coeur des particules de renfort, soit à l'interface matrice-particule. La matrice des polymères renforcés de l'étude consiste en du PolyAmide 11 (PA11), un thermoplastique semi-cristallin. Ce matériau, qui possède une porosité initiale mesurée de l'ordre de 1% blanchit sous charge. Ce blanchiment est dû à une augmentation de la porosité par croissance de cavités, qui engendre une variation de volume. On s'intéresse donc aux phénomènes d'endommagement par cavitation dans les matériaux polymères, ceux-ci pouvant conduire jusqu'à la rupture finale. Dans la thèse, la compréhension des mécanismes d'endommagement est analysée aussi bien pour la matrice de PA11 neuf, pour la matrice de PA11 plastifiée et vieillie que pour deux matériaux renforcés. <br>Cette thèse montre qu'une nouvelle fois le modèle de Gurson-Tvergaard-Needleman, modèle initialement développé pour l'étude de la rupture ductile des matériaux métalliques, s'applique dans le cas d'un matériau polymère semicristallin. Le modèle s'avère pertinent pour décrire le comportement endommageable du matériau. Tout comme dans le PVDF, deux critères d'amorçage apparaissent : un critère en coalescence de cavités et un critère d'élongation des fibrilles. Les polymères se déformant rarement dans des conditions d'isothermie, l'auto-échauffement du matériau a été pris en compte en rendant les paramètres intervenant dans le modèle dépendant de la température ; les résultats s'avèrent intéressants et concordent bien avec ceux obtenus expérimentalement. La thèse met également en lumière la préservation de la ductilité par l'ajout d'une seconde phase de caoutchouc en dépit du vieillissement hydrolitique, dans une zone de température inférieure à la zone de température de transition vitreuse. Cependant nous montrons que, selon les caractéristiques de cette seconde phase, les mécanismes d'endommagement peuvent varier et ainsi le critère d'amorçage changer.