Introduction : La détermination du délai postmortem dans les cas de découvertes de restes squelettisés est un élément clé de l’enquête judiciaire. Pour autant, face à la découverte de restes osseux, peu de méthodes sont applicables pour une estimation précise de ce délai. Cette étude taphonomique souhaitait s’inscrire dans une temporalité rejoignant les impératifs judiciaires appliqués en médecine légale. Ainsi, l’hypothèse principale de ce travail était constituée par une dégradation organique précoce de l’os en période postmortem, notamment sous la forme d’une dégradation collagénique. Celle ci a donc fait l’objet d’une évaluation prospective.Matériels et Méthodes : 6 dons de corps humains, sans pathologie osseuse connue ont été inclus et pour chaque sujet, le choix des os étudiés s’est orienté vers les côtes. Ces os ont été inclus dans un environnement de diagénèse et étudiés sur 2 ans. Une analyse macroscopique de perte de poids de l’os a été réalisée, et complétée par deux méthodes : l’une moléculaire (microspectrométrie Raman) et l’autre morphologique (histologie).Résultats : Ce travail, a permis de mettre en évidence certaines caractéristiques de l’altération temporelle des différentes phases osseuses via : une dessiccation mise en évidence par une perte de poids osseuse ; une diagénèse des fractions organiques et minérales. Ainsi, l’étude des paramètres physico-chimiques en microspectrométrie Raman a montré une tendance temporelle à la diminution des rapports phase minérale/phase organique ; la diminution de la carbonatation minérale ; l’augmentation de la cristallinité. L’analyse statistique multivariée des spectres Raman a permis : de distinguer des groupes temporels en les discriminant via leurs contributions organiques ; de construire l’ébauche d’un modèle statistique d’utilisation pratique. L’étude microscopique des prélèvements a montré l’absence de toute attaque microbienne en période postmortem précoce, mais un mécanisme d’altération organique collagénique de type hydrolyse chimique.Discussion : Notre travail, a permis d’identifier 3 paramètres fondamentaux du vieillissement osseux qui doivent être connus du praticien qualifié en anthropologie médico-légale, et cela même sur une période d’étude de 2 ans « courte » à l’échelle de l’anthropologie :- L’environnement influence fortement la diagénèse osseuse et doit être aussi bien étudié que l’os en lui même. En effet, l’étude de la perte de poids de l’os, a montré une altération de composition osseuse très précoce avec phénomène de dessiccation osseuse, comparable à la déshydratation globale du corps en période postmortem ;- La diagénèse osseuse est un phénomène global dans lequel les différentes altérations de phases minérales et organiques sont interdépendantes et peuvent être appréciées par la microspectrométrie Raman, qui outre son apport dans l’analyse de la dégradation chimique de l’os, permet par les outils statistiques qui y sont associés, d’identifier des classes temporelles de diagénèse. Ces classes, qui devront faire l’objet d’études supplémentaires, pourraient à terme être une aide pratique et servir de référence dans la datation précise d’un os ;- L’altération organique de l’os peut s’opérer selon des modes de dégradations chimiques ou bactériens en fonction de l’environnement et du délai postmortem. L’histologie peut permettre de faire ce distinguo. Sur ce délai d’étude, la dégradation collagénique de type chimique par hydrolyse est prédominante.Conclusion : Ces paramètres forment une unité structurelle indissociable qui est connue de longue date en anthropologie archéologique, et qui est parfaitement transposable en pratique médico-légale si des méthodologies adaptées sont développées. Les voies de recherche sur cette thématique ont un rôle essentiel à jouer pour que la médecine légale puisse répondre aux légitimes demandes exprimées par les victimes et leurs ayants-droits auprès de la justice. / Introduction: Determining the postmortem interval in cases of skeletonized remains is a key element of the judicial investigation. However, few methods are applicable for an accurate estimate of this period. This taphonomic study wanted to be performed in a temporality joining the legal requirements applied in forensics. Thus, the main hypothesis of this study was an early organic postmortem bone degradation, particularly a collagen degradation. The latter has been studied prospectively.Materials and Methods: 6 human bodies without known bone disease were included, and for each subject, the ribs were chosen. The bones were included in a diagenetic environment and studied over 2 years. Macroscopic analysis of bone weight loss was performed, and completed by two methods: one molecular (Raman microspectrometry) and the other morphological (histology).Results: This work has highlighted certain features of the temporary bone alteration on its different phases via: a desiccation highlighted by bone mass loss; a diagenesis of organic and mineral phases. Thus, the study of physicochemical parameters by Raman microspectrometry revealed a temporary trend of declining mineral / organic ratios; decreasing carbonation; increasing crystallinity. Multivariate analysis of Raman spectra allowed: to distinguish temporal groups by discriminating via their organic contributions; to design a statistical model of practical use. The microscopic study of the samples revealed no microbial attack in the early postmortem period, but an alteration of collagen by chemical hydrolysis.Discussion: Our study identified three basic parameters of bone diagenesis that must be known to the forensic anthropologist, even over a period of 2 years which is \\\"short\\\" on the scale of anthropology:- The environment strongly influences bone diagenesis and should be studied as well as the bone itself. Indeed, the study of weight loss of the bone, revealed a phenomenon of bone drying, similar to the overall dehydration of the body in the postmortem period;- Bone diagenesis is a global phenomenon in which the various alterations of inorganic and organic phases are interdependent and can be evaluated by Raman microspectrometry. Also its contribution in the analysis of the chemical degradation of the bone, Raman spectroscopy and statistical tools associated with it, allows the identification of diagenesis classes. These classes will require additional studies, eventually to be a practical support in dating a bone;- The organic alteration of the bone may be due to chemical or bacterial degradation, according to the environment and the postmortem period. Histology can make this distinction. On this period of study, the collagen degradation by chemical hydrolysis is predominant.Conclusion: These parameters form a structural unit, which is well known in archaeological anthropology, and is absolutely transposable in forensic practice if appropriate methodologies are developed. Research on this topic has an essential role as forensics can respond to legitimate requests from victims and their relatives towards justice.

Lors de la fabrication de tubes composites (carbone/epoxy), des défauts apparaissent (délaminage, fissuration). Le problème est alors de décider si un tube est apte au service. Ce travail consiste à mettre en place un outil numérique dédié permettant l'utilisation d'un méso-modèle d'endommagement à l'échelle du pli.

Ce travail de thèse s’est déroulé dans le cadre du projet de nanolanceur à propulsion hybride PERSEUS du CNES. La performance de ce concept est influencée par l’allègement de la structure du lanceur. La voie de développement qui a été choisie est de supprimer le liner du réservoir composite cryogénique. Elle repose sur trois exigences fonctionnelles : la compatibilité du matériau composite avec l’oxygène liquide (LOX), l’étanchéité du réservoir, et la résistance aux sollicitations thermomécaniques.L’étude de la compatibilité LOX des matériaux composites met en évidence l’importance du transfert de chaleur au sein du composite et plus précisément de la conductivité thermique des fibres. Ce résultat théorique est conforté par l’expérimentation.Le verrou scientifique principal du travail de thèse concerne l'influence de l’endommagement du composite sur la perméabilité de ce dernier. La conception de dispositifs expérimentaux a permis de déterminer l’évolution des endommagements (fissuration transverse, micro-délaminage, ouverture de fissure) et celle de la perméabilité. Un modèle complet de prévision de la perméabilité d’une paroi composite sollicitée thermo-mécaniquement est proposé. Il s’articule autour d’un modèle d’endommagement à l’échelle du pli, d’un modèle de prédiction de l'ouverture des fissures, et d’un modèle d’écoulement en milieu poreux. La pertinence du modèle développé est testée à travers la réalisation d’un démonstrateur technologique sans liner et d’une campagne d’essais d’endommagement et de mesure de perméabilité. / This thesis deals with hybrid propulsion launcher systems studied by the CNES (Centre National d'Etudes Spatiales). The performance of the launcher implies its lightening and in this work, the use of a cryogenic composite linerless tank is evaluated. Three functional requirements must be satisfied: the compatibility between the composite material and the liquid oxygen (LOX), the tank gas-tightness and the strength under pressure.The LOX compatibility of composite materials implies high thermal conductivity of the composite, and consequently of the fiber reinforcement. This theoretical result is confirmed by experiments.The main scientific challenge concerns the damage influence on the composite permeability. Specific experimental devices allow determining the damage evolution (transverse cracking, delamination, opening crack) and the composite permeability. A predictive composite permeability model is applied to a composite wall under thermomechanical load: this model includes a ply-scale damage model, a predictive opening crack model and a model of flow through porous media. The relevance of the model is validated through the realization of a linerless prototype tank and the associated tests which correlate damage and permeability.

Utilisés dans le traitement de nombreuses pathologies osseuses bénignes (ostéoporose) et malignes (myélome, métastases osseuses), les biphosphonates ont une action inhibitrice sur la résorption et le remodelage osseuse. Ils permettent d’augmenter la masse et la densité de minéralisation osseuse. Ils présentent une forte affinité pour l'os notamment pour les sites à fort remodelage. Les conséquences moléculaires de leur incorporation, en particulier dans les sites osseux à fort remodelage, restent encore à élucider. Ce travail se propose donc d’étudier à l’échelle moléculaire l’impact des biphosphonates sur la composition et la structure du tissu osseux à partir de deux modèles de forte accumulation : la néoformation osseuse chez le rat et l’ostéonécrose des maxillaires liée aux biphosphonates. Nos résultats indiquent que, dans ces conditions, les biphosphonates sont à l’origine de modifications importantes du contenu minéral du tissu osseux et provoquent des altérations structurales concernant les phases minérale et organique. En particulier, une hyperminéralisation est mise en évidence dans le contexte physiopathologique spécifique de l’ostéonécrose des maxillaires liée aux biphosphonates. Cette altération résulterait de processus de minéralisation secondaire avancés liés à l’inhibition du remodelage continu des maxillaires par les biphosphonates. De plus, les modifications de la structure cristalline observées dans les deux modèles témoignent d’un effet direct des biphosphonates lié à la fixation/interaction à la maille cristalline. Enfin, une perturbation des phénomènes de stabilisation de la matrice collagénique osseuse au cours de la néoformation osseuse est suggérée et peut être attribuée à un effet potentiel des biphosphonates sur les cellules ostéoblastiques. Ce travail permet ainsi d’appréhender les conséquences moléculaires d’une accumulation de biphosphonates sur la qualité osseuse. / Biphosphonates are known for their anti-resorptive effects in benign (osteoporosis) and malignant bone diseases (myeloma, bone metastasis). Their clinical properties are based on the net increase of bone mass and mineral density. Their strong affinity for biominerals allows them a targeting for specific bone remodeling sites and a prolonged storage within bone. Little is known about molecular changes upon bisphosphonates uptake in high turnover bone sites. Therefore, the aim of the present work was to examine intrinsic bone material properties in a high cumulative bisphosphonates context such as newly-formed bone and bisphosphonates-related osteonecrosis of the jaws. Our results show that bisphosphonates could be linked to the overmineralization reported in jaw bones. In addition, bisphosphonates cause ultrastructural disorders of both mineral and collagenic components. These modifications could be attributed to: i) bisphosphonates effects on the duration of mineralization processes, ii) to its mineral binding/interaction consequences, and iii) interestingly to its potential contribution on the osteoblastic function. This work contributes to clarify the molecular impacts of high cumulative bisphosphonates uptake on bone quality.

L’objectif principal de cette thèse était d’identifier et de quantifier les protéines de la matrice organique qui contrôlent le type polymorphique et la morphologie des cristaux présents dans la coquille d’oeuf de poule à différents stades du processus de minéralisation afin de mettre en évidence les composants impliqués dans la calcification à chacun de ces stades. Au total, 64 et 175 protéines différentiellement abondantes durant le processus de minéralisation ont été identifiées dans le milieu de formation (fluide utérin) et la matrice organique. Parmi celles-ci, les fonctions de 24 protéines du fluide utérin et de 77 issues de la coquille sont potentiellement reliées au processus de minéralisation. Nous décrivons plus particulièrement 20 protéines du fait de leur abondance et de leurs fonctions directe ou indirecte sur le processus de calcification. Des études complémentaires sur ces candidats permettront de confirmer leur implication dans la minéralisation de la coquille d’oeuf. / The aim of this PhD was to identify and quantify eggshell organic matrix proteins which control polymorphic type and morphology of crystals at different time points of the eggshell mineralization process in order to highlight particular components involved in calcification at each calcification stage. A total of 64 and 175 proteins differentially abundant during mineralization process were identified in the forming milieu (uterine fluid) and in the eggshell organic matrix respectively. Out of them, 24 uterine fluid and 77 eggshell proteins are functionally related to the mineralization process. We paid particular attention to 20 overabundant proteins with direct or indirect functional evidences related to calcification. Further studies will be necessary to confirm their involvement in the chicken eggshell mineralization.

Chez les métazoaires, la coquille des mollusques constitue un objet d'étude de référence pour comprendre les phénomènes de formation des biominéralisations carbonatées. La coquille, sécrétée par l'épithélium minéralisant du manteau, est constituée à plus de 95% de carbonate de calcium - calcite et/ou aragonite, et de moins de 5% d'une matrice organique composée de protéines, de glycoprotéines et de polysaccharides. Cette matrice calcifiante est directement impliquée dans les processus de formation du biominéral. Ce travail de thèse consiste en l'étude de la matrice organique associée à la couche nacrée. Chez les mollusques, la nacre est présente dans les coquilles de certains représentants actuels des bivalves, des gastéropodes, des céphalopodes, mais aussi des monoplacophores. La très grande majorité des données publiées sur les constituants macromoléculaires des matrices associées à la nacre concerne exclusivement les genres Pinctada et Pinna, pour les bivalves, et le genre Haliotis, pour les gastéropodes. Ce travail met en œuvre une approche comparative de ces composés à travers la caractérisation biochimique des matrices de deux nouveaux modèles. Nous considérons que cette approche comparative nous permettra de proposer de nouvelles hypothèses quant aux mécanismes de formation de la nacre, mais également quant à l'évolution de ces constituants organiques au sein des mollusques nacriers. Le premier modèle étudié est le mollusque d'eau douce Unio pictorum, un bivalve à coquille nacro- prismatique très commun des cours d'eau bourguignons. La matrice organique acido-soluble extraite de la couche nacrée présente une activité enzymatique de type anhydrase carbonique, une enzyme essentielle aux processus de calcification, déjà observée par ailleurs chez Pinctada sp.. Des électrophorèses réalisées en conditions dénaturantes sur cette matrice acido-soluble montrent la présence de cinq protéines majoritaires de masses moléculaires apparentes 95, 50, 29, 16 et 12 kDa. L'étude de la glycosylation de ces protéines nous a montré que les protéines de masses moléculaires 95, 50 et 29 kDa, étaient des glycoprotéines fortement glycosylées et que leurs ramifications saccharidiques étaient directement impliquées dans les processus de minéralisation. Notamment, la glycoprotéine de 95 kDa, spécifique de la couche nacrée, porte une quantité remarquable de sucres sulfatés qui sont impliqués dans sa capacité à lier les ions Ca2+ ou à interagir avec la précipitation du CaCO3 in vitro. Des séquences partielles internes ont pu être obtenues pour les différentes protéines de la matrice acido-soluble de la nacre grâce à des analyses par spectrométrie de masse. Le second modèle est le céphalopode Nautilus macromphalus dont la coquille nacro-prismatique est entièrement composée d'aragonite. Des électrophorèses de la matrice acido-soluble ont montré qu'elle est composée de polysaccharides de haut poids moléculaire, de glycoproteines migrant aux alentours de 60-50 kDa et de 3-4 protéines de masses moléculaires apparentes comprises entre 20 et 10 kDa, capables de lier le calcium in vitro. Sur gel d'électrophorèse à deux dimensions, les différents constituants organiques de la matrice acido-soluble migrent soit à des valeurs de pI très acides (inférieur ou égal à 3 unités), soit à des pI très basiques (supérieur à 9), alors que chez les autres mollusques non céphalopodes, les protéines de nacre sont faiblement acides ou neutres. Des séquences partielles de ces protéines ont été obtenues par séquençage de novo à partir de protéines purifiées par électrophorèses 2-D et de matrice complète analysées par spectrométrie de masse après digestion trypsique. Les nouvelles séquences observées présentent des similitudes avec des protéines de nacre décrites chez les bivalves Pteriomorphia, mais aucune homologie n'a pu être détectée avec les protéines décrites chez les gastéropodes. Nous avons également décrit, dans une étude préliminaire, les matrices acido-solubles extraites des coquilles de brachiopodes Rhynchonelliformea. Ce travail montre que, chez ce groupe externe aux mollusques, les mécanismes moléculaires de calcification impliquent également la production d'une matrice calcifiante composée de macromolécules aux propriétés biochimiques diverses.

Cette étude s'inscrit dans le domaine de la compréhension du comportement en fatigue de matériau composite à matrice organique (CMO) tissés interlock, utilisé dans l'industrie aéronautique pour répondre aux exigences de compétitivité. Ces travaux ont consisté à mettre en place une méthodologie de prévision de la durée de vie en fatigue et des performances résiduelles (rigidité ou résistance après un nombre donné de sollicitations), de pièces technologiques en CMO interlock. Pour cela, un modèle de fatigue a été développé à partir d'observations expérimentales comme une combinaison du modèle statique Onera Damage Model (ODM) avec une loi d'endommagement cumulé. Ensuite, un protocole d'identification a été proposé et appliqué en se concentrant sur le comportement mécanique en traction. Enfin, la méthodologie mise en place pour évaluer la durée de vie en fatigue de matériau composite interlock a été appliquée sur des pièces technologiques. La méthode proposée met en évidence trois conclusions principales. Premièrement, la prise en compte de l'influence des dommages matriciels sur l'évolution des ruptures de torons est indispensable pour estimer les transferts de charge induisant des ruptures prématurées en fatigue. Deuxièmement, une loi de cumul est suffisante pour étendre le modèle statique corrigé à des sollicitations de fatigue. L'expression proposée pour cette loi de fatigue permet de prendre en compte des chargements de fatigue complexes (par exemple, multiaxiaux et/ou multi-niveaux de chargement). Enfin, la combinaison statique/fatigue du modèle proposée rend son identification possible à partir d'essais statiques principalement (courts devant des essais de fatigue).

Depuis 1987, la palourde japonaise est sujette à une infection récurrente : la Maladie de l'Anneau Brun (MAB), provoquée par la bactérie Vibrio tapetis. Cette infection est caractérisée par la formation d'un anneau brun sur la face interne des valves et provoque souvent la mort de la palourde, suite à l'invasion de son système circulatoire par la bactérie. Cependant, quelques spécimens peuvent guérir de cette infection en sécrétant une nouvelle couche minéralisée qui recouvre l'anneau brun. Le but du travail de cette thèse est de comprendre et caractériser comment les palourdes japonaises sont capables de résister à la MAB, principalement en étudiant le mécanisme de réparation coquillière. Pour ce faire, des techniques comme la Microscopie Electronique à Balayage (MEB), la micro-spectrométrie confocale Raman, la microsonde WDS (Wave-length Dispersive Spectrometry), ainsi que des colorations cellulaires, la biochimie et la sérologie ont été utilisées. La couche de réparation est composée d'aragonite, de polyènes, de molécules luminescentes au Raman et de molécules sulfatées. La microstructure de la couche de réparation est souvent différente de celle de la couche interne saine et montre une grande variabilité. De plus, la matrice organique coquillière de la couche de réparation est quantitativement et qualitativement différente de celle de la couche interne saine et montre également une grande variabilité. Ces différences saines-réparées et ces variabilités pourraient être expliquées par une modification du régime sécrétoire des cellules calcifiantes du manteau, ainsi que par une mobilisation d'hémocytes préalablement chargés en sels insolubles de carbonate de calcium au niveau des sites de réparation coquillière.

Les matériaux composites à matrice organique sont de plus en plus utilisés par l'industrie des transports pour la réalisation d'éléments structuraux. Afin de permettre un dimensionnement optimal de ces structures, il est nécessaire d'améliorer la compréhension et la modélisation du comportement de ces matériaux sur une large gamme de vitesses de sollicitation et de températures d'environnement. Pour cela, plusieurs campagnes expérimentales ont été réalisées sur le T700GC/M21, un composite stratifié à matrice organique, dans le cadre de ces travaux. Tout d'abord, des essais dynamiques sur un vérin hydraulique, ainsi que des essais de fluage, ont été menés afin de caractériser la dépendance à la vitesse du comportement de ce matériau. Ensuite, la dépendance à la température a été mise en évidence à l'aide d'essais à basse température sur vérin hydraulique, complétés d'essais DMA.Les résultats de ces essais ont été utilisés afin de justifier physiquement le développement d'un modèle visco-élastique bi-spectral pour la description de la dépendance à la vitesse du T700GC/M21 sur une large gamme de vitesses de déformation. L'influence de la température d'environnement sur le comportement a quant à elle été introduite à l'aide d'une loi d'Arrhénius. Ce modèle thermo-visco-élastique permet finalement de rendre compte du comportement du stratifié T700GC/M21 sur une large gamme de vitesses et de températures

Ce travail de thèse, en partenariat avec l’entreprise ALSTOM, s’inscrit dans une logique de remplacement de pièces industrielles en alliage métallique par des pièces composites pour l’allègement des structures. L’objectif est de contribuer à l’écriture de règles de dimensionnement permettant au partenaire industriel de certifier des pièces structurales annulaires réalisées en composite à matrice thermoplastique thermostable (TPTS) renforcée par des fibres de carbone pour des applications embarquées sur machine tournante. Il s’agit plus exactement de déterminer la durée de vieen fatigue de ces pièces, en particulier en présence d’endommagement, et lorsque celles -ci sont soumises aux chargements inertiels et thermiques de service.Au cours de ce travail de thèse, une méthodologie a été développée afin de répondre à cette demande. La stratégie a consisté à reproduire,à l’échelle d’éprouvettes de laboratoire, l’état de contrainte multi-axial et l’endommagement auxquels la structure industrielle est soumise, et ce en développant et optimisant un essai de traction sur des éprouvettes annulaires entaillées. Les essais multi axiaux plus classiques mettant en œuvre des sollicitations par pression interne présentent effectivement de nombreux problèmes techniques et sécuritaires lorsqu’ils doivent être mis en œuvre à chaud.Une fois la configuration d’essai sur anneau optimisé par simulation numérique, des essais ont été réalisés afin de confirmer l’apparition des endommagements escomptés à l’aide de techniques de contrôle non-destructif. Les essais cycliques réalisés dans cette configuration ont montré une excellente résistance du matériau en fatigue, en particulier pour un ratio de chargement R de 0.5, proche des conditions de service. Les résultats ont également soulignés le fort potentiel restant de ces structures, même après un grand nombre de cycles de chargement. / The objective of this thesis work, in partnership with ALSTOM Company, is to contribute to the writing of design rules in order to qualify and certify annular structures made of thermostable thermoplastic matrix composite reinforced by carbon fibre. These structures are used in rotating machines for embedded applications.This work proposes an innovative methodology to achieve this goal. It consists in reproducing, at the scale of a laboratory specimen, the multiaxial stress and damage states to which the industrial structure is subjected in-service byoptimizing a tensile test on annular notched specimen. More conventional multiaxial tests, based on internal pressureand tensile loading are particularly unsafe and difficult to be performedwhen implemented at elevated temperature.After the optimisation of the ring configuration by numerical simulation, experimental tests were performed to validatethe appearance of the expected damage under loading. Damage was characterized using non-destructive techniques suchas acoustic emission and infrared thermography. The cyclic tests achieved using this configuration showed high fatiguestrength of this material, in particular for a ratio R of 0.5 (equivalent to thein-service ratio). The results also highlight thegreat remaining strength and rigidity of these structures, even after a large number of cycles.