L’obtention d’un nombre élevé de cellules souches hématopoïétiques (CSH) représente un enjeu majeur pour le développement de protocoles de thérapies cellulaires d’hémopathies ou de tumeurs solides. L’expansion ex vivo de ces cellules met en jeu différents acteurs (cytokiniques, environnementaux) et notamment les basses concentrations d’oxygène (O2), qui reflètent des conditions physiologiques retrouvées au sein de structures spécifiques de la moelle osseuse où résident les CSH et auxquelles notre équipe s’intéresse depuis plusieurs années. Les effets bénéfiques de ces basses concentrations d’O2 sur le maintien des CSH sont actuellement bien établis lors de courtes cultures de cellules de moelle osseuse, de sang placentaire ou mobilisées dans le sang. Nous avons cherché à confirmer et à étendre ces résultats à des cellules peu étudiées, les cellules souches de sang périphérique en situation d’homéostasie (CSSP-H). Ces cellules représentent en effet une source possible de CSH à usage thérapeutique, du fait de leur disponibilité et de leur facilité d’accès. Nos travaux ont permis d’établir et d’optimiser un protocole, rapide et simple, de purification de cellules CD34+ à partir de filtres de leucoréduction (LRF). La quantité et la pureté de ces cellules adaptées à la poursuite de nos travaux, ainsi que leur validation fonctionnelle, nous ont permis de les utiliser comme modèle pour l’étude des effets de cultures de 7 jours très faiblement oxygénées (0,1% d’O2). La détermination de combinaisons cytokiniques assurant le maintien et l’expansion des cellules primitives a révélé un rôle bénéfique de l’IL-3 et du SCF couplé à la TPO. Ces conditions de culture ont permis de révéler, comparativement à des cultures réalisées à 20% d’O2, le rôle majeur des faibles concentrations d’O2 dans le maintien de cellules quiescentes, indifférenciées, ne se divisant pas ou très peu et capables de reconstituer une hématopoïèse, suite à leur injection dans des souris NOG. Les mécanismes moléculaires et métaboliques intervenant dans ces processus restent, cependant, encore à établir. / Obtaining a high number of hematopoietic stem cells (HSCs) is a major challenge for developing cell therapies for blood diseases. Ex vivo expansion of HSCs involves various factors (cytokines, environment), including low oxygen (O2) concentrations, that reflect the physiological conditions found in specific structures of the bone marrow where HSCs reside. Our team is interested with the study of these low O2 levels for several years and their beneficial effects are currently well established during short-term cultures of cells from bone marrow, cord blood or mobilized in the blood. We sought to confirm and extend these results to poorly studied cells: stem cells from steady state peripheral blood (SSPB). Indeed, these cells represent a possible HSCs source devoted to the therapeutic use, because of their availability and their easy access. Our work has led to the establishment and the optimisation of a procedure, rapid and easy to set up, for CD34+ cells purification from leukoreduction filters (LRFs). The cell quantities and purities, adapted to our further work, together with their functional validation, led us to use these cells as a model for 7-days in vitro cultures performed at very low O2 concentration (0.1%). Cytokine combination assays, allowing the maintenance and the expansion of primitive cells, have revealed a beneficial influence of IL-3 or SCF + TPO additions. These cultures have revealed, comparatively to those performed at 20% O2, a major role of the very low O2 concentrations in the maintenance of quiescent and undifferentiated cells, showing an un- or low-cycling status and able to reconstitute hematopoiesis, consecutively to their injection into NOG mice. However, the molecular and metabolic mechanisms involved in these processes remain unknown.

Le plomb se distingue de ses homologues de la colonne IVB par une moindre stabilité des composés de degré d'oxydation 4+, la stabilité des composés de degré 2+ s'accroissant simultanément. C'est ainsi que les oxydes tétravalents du germanium et de l'étain possèdent une très grande stabilité thermique....

Le travail de recherche concerne l'électroreduction catalytique du dioxygène par des complexes de cobalt adsorbés à la surface d'électrodes de graphite. <br />Les systèmes bismacrocycliques étudiés se composent soit d'un corrole de cobalt(III) lié à une porphyrine de cobalt(II) soit de deux corroles de cobalt(III) maintenus face-à-face par un espaceur aromatique. En employant des espaceurs rigides tels que l'anthracène (A), le biphenylène (B), le 9,9-dimethylxanthène (X) ou le dibenzofurane (O), il est possible de varier la distance cobalt-cobalt entre les deux unités macrocycliques. L'étude des propriétés catalytiques de ces complexes à l'aide d'une électrode tournante disque-anneau indique que les porphyrin-corroles (PCY)Co2 et les biscorroles (BCY)Co2 (avec Y = A, B, X ou O) catalysent la réduction du dioxygène en eau selon un processus à 4 électrons et 4 protons avec une sélectivité plus élevée par rapport au processus de réduction à 2 électrons conduisant à la formation de H2O2. <br />L'activité catalytique de systèmes face-à-face monométalliques (PCY)H2Co et hétérobimétalliques (PCY)MClCoCl (avec M = Fe(III), Mn(III)) contenant un corrole de cobalt(IV) lié à une porphyrine de fer ou de manganèse ont été également examinés. La comparaison des quatre séries de complexes, (PCY)Co2, (PCY)H2Co, (PCY)FeClCoCl et (PCY)MnClCoCl, montre que les complexes dicobalt de porphyrin–corrole catalysent la réduction du dioxygène à des potentiels plus cathodiques d'environ 110 mV par rapport aux complexes contenant un corrole de cobalt lié à une porphyrine libre ou à une métalloporphyrine de fer ou de manganèse. Les valeurs de potentiels de demi-vague E1/2 correspondant à la réduction catalytique du dioxygène par les complexes (PCY)Co2, (PCY)H2Co, (PCY)FeClCoCl et (PCY)MnClCoCl sont en relation avec les processus redox des ions cobalt. Dans le cas du système (PCY)Co2, la réduction du dioxygene est induite par l'ion Co(II) de la porphyrine alors que dans le cas des complexes (PCY)H2Co, (PCY)FeClCoCl et (PCY)MnClCoCl, l'ion Co(III) du corrole catalyse la réduction du dioxygène. L'ensemble des données électrochimiques indiquent que la forme active du catalyseur (PCY)Co2 contient une porphyrine de cobalt(II) et un corrole de cobalt(IV).

Dans le domaine sidérurgique, l'ajustement des commandes de préréglage est un problème courant. L'objectif des systèmes de commande est d'obtenir des produits de qualité imposée. On observe cependant fréquemment des variations de comportement d'un lot à l'autre, ce qui nécessite de modifier les paramètres des modèles employés pour les préréglages suivants. Cela est particulièrement vrai pour le convertisseur à oxygène où les informations rassemblées pendant une coulée spécifique servent à ajuster les points de consigne de la coulée suivante. Dans cette thèse, nous présentons une méthode de validation de données s'appuyant sur un modèle incertain. Les incertitudes portant sur les mesures des variables et sur la connaissance des paramètres du modèle sont simultanément prises en compte pour fournir des estimées cohérentes qui pourront être mises à profit par le système de contrôle-commande du convertisseur à oxygène. L'estimation paramétrique étant sensible à la présence de mesures aberrantes , la méthode proposée a été rendue robuste à la présence de ces informations erronées par la prise en compte, dans la méthode d'estimation, de la notion de distribution statistique contaminée. Le modèle du convertisseur a été établi sur la base des principes de conservation de masse et d'énergie, mais aussi sur des relations d'équilibre chimique pour lesquelles certains paramètres sont assez mal connus ce qui justifie pleinement l'approche utilisée. Les estimations des variables et des paramètres fournissent une image plus juste de l'état réel du système ce qui en facilite la conduite. Appliquée au convertisseur à oxygène, cette méthode permet l'actualisation du modèle de calcul de charge utile au préréglage. De plus, le suivi de l'évolution de certains paramètres du modèle permet d'évaluer un niveau de dégradation du système (par exemple, l'endommagement du réfractaire de la poche).

La demande énergétique mondiale toujours en croissance, combinée aux préoccupations environnementales, constitue le moteur qui anime la recherche de nouvelles énergies. La fusion thermonucléaire est une des technologies qui offrent la possibilité d'une production d'énergie abondante, sûre et non polluante ; cependant son apprivoisement n'est pas encore au point ! La présence d'impuretés dans les plasmas est un des obstacles majeurs à vaincre pour atteindre les conditions nécessaires pour que la fusion thermonucléaire devienne suffisamment efficace. Leur densité dans le plasma dépend des matériaux de revêtement des parois et du contrôle des conditions aux limites, conditions qui définissent leur processus de génération et leur diffusion dans la région centrale. Les pertes énergétiques ont été considérablement réduites par l'utilisation de revêtements à basse charge nucléaire (Z), principalement ceux à base de carbone (comme le graphite). Ainsi, les chercheurs se sont intéressés aux effets des impuretés hydrocarbonées se dégageant des parois des réacteurs, à savoir leur structure et les voies de leur fragmentation, en particulier, les caractéristiques de leurs processus collisionnels avec les autres constituants du plasma. L'ion moléculaire est un composant essentiel de nombreux plasmas astrophysiques où l'ionisation et la dissociation se font principalement avec des électrons ; sa concentration est élevée dans l'ionosphère, région de l'atmosphère située à une altitude comprise entre 90 et 250 Km. Le rôle important joué par cet ion dans la modélisation ionosphérique nous a mené à réaliser une série de mesures des sections efficaces de ses différents processus collisionnels par impact d'électrons. La majorité des travaux expérimentaux antérieurs ne concernait que la molécule neutre . Ce travail de thèse a porté sur l'étude expérimentale de l'ionisation simple, de l'excitation dissociative et de l'ionisation dissociative par impact d'électrons des ions hydrocarbonés polyatomiques et et de l'ion diatomique . Nous avons utilisé la technique des faisceaux croisés et animés pour mesurer les sections efficaces absolues de ces processus. Nous avons d'abord mesuré les distributions d'énergie cinétique des produits de ces processus dans le référentiel du laboratoire, en fonction du champ magnétique d'analyse, pour différentes valeurs d'énergie d'électrons. Ensuite, nous avons mesuré les sections efficaces apparentes pour les mêmes processus en fonction de l'énergie des électrons. Concernant les processus dissociatifs, la mesure des distributions d'énergie cinétique des fragments dans le référentiel du laboratoire a montré que ces fragments sont, généralement, distribués dans des gammes angulaires et énergétiques larges et que leurs divergences angulaires, dans la plupart des cas, excèdent l'ouverture de la fente d'analyse et en conséquence, leur transmission n'est que partielle. Nous avons alors calculé leurs coefficients de transmission en fonction de l'énergie des électrons, et nous avons corrigé les sections efficaces apparentes, pour chacun des processus dissociatifs. Nous avons ainsi pu obtenir les sections efficaces absolues de plusieurs voies dissociatives. Nous avons identifié leur seuil d'apparition en tenant compte des structures de l'ion moléculaire primaire et des ions produits. Nous avons déterminé aussi les distributions d'énergie cinétique des fragments produits dans le référentiel du centre de masse à partir des distributions énergétiques observées dans le référentiel du laboratoire, nous avons ainsi pu estimer l'énergie maximale libérée lors de chacun des processus dissociatifs. Les résultats ont montré que la section efficace de l'ionisation simple est faible en comparaison avec les sections efficaces d'excitation et d'ionisation dissociative. Celle-ci dépend du nombre, généralement réduit, des états liés stables de l'ion doublement chargé. Ils ont montré aussi que les courbes des sections efficaces des processus d'excitation dissociative et d'ionisation ont une allure très différente. Dans le premier cas, elle augmente abruptement au voisinage du seuil alors que dans le second cas, elle augmente progressivement avec l'énergie des électrons. Pour les processus de dissociation, nous avons besoin d'une analyse angulaire et d'une détection en coïncidence des fragments produits, permettant ainsi de déterminer la nature exacte du mécanisme et d'identifier avec plus de précision l'état ou les états moléculaires impliqués dans chacune des réactions. Les résultats obtenus sont concluants et ont permis d'améliorer l'étude théorique semi-classique menée par Probst et Märk (2004) concernant l'ionisation de . Ils ont montré aussi que les prédictions empiriques de Janev et Reiter (2002) relatives aux familles d'hydrocarbures ne sont pas encore au point. Elles sont en désaccord avec nos résultats, montrant ainsi qu'il y a grand besoin d'autres études expérimentales des processus collisionnels des hydrocarbures et d'autres ions moléculaires avant de pouvoir formuler une quelconque loi d'échelle ou une théorie capable de prédire le comportement de tels ions moléculaires.

La complexité du système climatique nécessite de recourir à une grande variété d'indicateurs pour reconstruire ses variations passées. A ce titre, les glaces polaires constituent un outil d'investigation privilégié compte tenu de la grande diversité d'informations qu'elles recèlent. Dans cette étude, nous nous intéressons plus particulièrement au forage antarctique côtier de DSS, sur le site du Law-Dome et aux indicateurs climatiques que constituent les teneurs isotopiques et la teneur en air de la glace. Le nombre d'analyses et la précision des mesures isotopiques requises pour l'étude d'un forage polaire demandent une adaptation et une mise en oeuvre spécifique des techniques classiques de spectrométrie de masse. Notre étude présente une technique nouvelle et originale d'injection des échantillons mise au point sur l'un des spectromètre de masse du laboratoire; elle a permis d'accroître sensiblement le rendement de l'appareil en conservant la précision expérimentale. Récemment de nouvelles études ont remis en cause l'interprétation quantitative classique des isotopes en termes de température. L'analyse de nouveaux échantillons de neige de surface sur la zone de l'Antarctique de l'Est nous permet de discuter la validité de la relation spatiale isotope/température et de proposer une estimation de l'erreur associée. L'utilisation de l'excès en deutérium et d'un modèle isotopique simple apportent une information supplémentaire sur l'origine des précipitations actuelles. Face aux interrogations sur l'impact des activités humaines sur le climat, il est essentiel de replacer les fluctuations récentes dans la cadre de la variabilité climatique naturelle. L'unique résolution temporelle offerte par le forage de DSS nous permet d'étudier en détail le climat des 4000 dernières années. L'analyse spectrale des enregistrements suggère l'existence de modes oscillatoires à rapprocher des phénomènes ENSO et/ou de l'onde circumpolaire antarctique. L'analyse de la teneur en air des échantillons de DSS nous apporte enfin une information sur les variations d'altitude probablement subies par le LawDome au cours de la dernière transition climatique.

En présence d'une atmosphère riche en oxygène, à haute pression, un composant métallique porté au-delà d'une certaine température seuil, subit dans certaines conditions un processus de combustion ou d'inflammation rapide, qui peut endommager plus ou moins sérieusement, voire détruire complètement, le composant en question. Les problèmes liés à l'inflammabilité des métaux concernent tout domaine d'ingénierie mettant en jeu des métaux en contact avec de l'oxygène à forte concentration et/ou sous pression (industrie aéronautique et spatiale, secteur médical, industrie gazière etc.) Il existe depuis les années 70 un test standard pour l'évaluation de la compatibilité à l'oxygène des matériaux métalliques. Ce test standard consiste à allumer un barreau cylindrique de métal sous oxygène afin de déterminer la pression ou concentration seuil d'oxygène menant à la destruction totale de l'échantillon et la vitesse de propagation de la combustion qui s'ensuit. Ce test présente plusieurs inconvénients : la phase d'initiation est généralement mal étudiée, soit parce que son étude est rendue impossible par la technique d'allumage utilisée (amorce pyrotechnique), soit parce qu'il a été obtenu dans une configuration correspondant assez peu aux conditions réelles des accidents (chauffage en volume). Par ailleurs, très peu d'attention a été donnée jusqu'à présent à l'influence d'écoulements d'oxygène à la surface de l'échantillon sur la propagation de la combustion. Cette thèse propose une approche originale d'étude de la combustion du fer et des aciers au carbone et inoxydable sous atmosphère d'oxygène, afin de comprendre et de définir les conditions d'initiation et de propagation de la combustion de pièces métalliques en utilisant un laser focalisé comme source d'initiation. À cette fin, les mécanismes successifs de l'initiation par laser de la combustion puis sa propagation ont été étudiés. Le travail de cette thèse s'articule en deux parties. Dans la première partie, une étude expérimentale de l'influence des paramètres d'initiation de la combustion par laser, des conditions de soufflage d'oxygène, et de pression statique sur l'initiation et la propagation a été réalisée dans une configuration expérimentale originale (propagation de haut en bas), grâce à la mise en oeuvre de divers outils d'instrumentation : visualisation par caméra rapide, pyrométrie optique, thermocouples, analyses métallographiques. Une attention particulière a été donnée à la notion de seuil en énergie (laser) menant à l'initiation de la combustion, à la propagation ou à la destruction totale de l'échantillon, qui ont été déterminés dans différentes conditions de soufflage. Sur la base des données expérimentales précédemment obtenues, la deuxième partie de ce travail de thèse a consisté en la mise au point de simulations numériques (sous le logiciel commercial COMSOL Multiphysics) de ces expériences (limitée au démarrage de la combustion). Des paramètres inconnus liés à la réaction ont été ajustés afin de reproduire au mieux l'évolution des divers phénomènes observés (les champs thermiques, la dynamique d'inflammation, le comportement du bain liquide, la déformation géométrique etc.). L'ensemble de ce travail a permis de formuler une phénoménologie de l'initiation et de la propagation de la combustion par laser ainsi qu'une interprétation physique de celle-ci.

Dans l'optique de leur valorisation en carburants alternatifs, il s'avère important d'acquérir une connaissance plus étendue des liquéfiats de charbon et des huiles de biomasse, notamment d'élucider la composition chimique des oxygénés présents en relativement forte concentration. L'objectif de cette thèse est donc de développer des systèmes analytiques résolutifs permettant de séparer les molécules oxygénées présentes dans ces produits. L'analyse des liquéfiats de charbon (0,5-5%m/m O) a été permise par la chromatographie en phase gazeuse bidimensionnelle et a mené à une quantification inédite des alcools et des phénols. Les autres familles chimiques oxygénées ont été quantifiées par une approche analytique multi-technique faisant appel à la spectrométrie de masse très haute résolution (FT-ICR/MS), à la spectroscopie RMN et à la spectroscopie UV-visible. Au total, 70%m/m et 86%m/m de l'oxygène élémentaire a été quantifié. L'optimisation des conditions en GC×GC a aussi permis de quantifier 60%m/m de l'oxygène élémentaire présent dans les bio-huiles upgradées (10-20%m/m O), mais cette technique reste tout de même limitée en termes de résolution face à la complexité de ces huiles. Une troisième dimension de séparation par chromatographie en fluide supercritique a été couplée en ligne, en amont de l'analyse par GCxGC (SFC-GCxGC). Ce système permet une analyse quantitative détaillée des phénols, benzènediols, guaiacols et naphthols dans ce type de matrice. A travers l'analyse de ces deux produits, des considérations théoriques sur les notions d'orthogonalité et sur les mécanismes de rétention régissant les séparations ont été déduites

Les techniques modernes d'imagerie fonctionnelle du cerveau utilisent le métabolisme cérébral comme marqueur d'activité neuronale. En effet le cerveau dépend intimement des apports sanguins en métabolites pour son fonctionnement. Cependant les mécanismes de régulation du métabolisme sont encore mal connus. Dans cette étude nous avons utilisé le modèle du bulbe olfactif chez le rat anesthésié pour caractériser la consommation d'oxygène en réponse à une stimulation physiologique. La quantification précise de la vascularisation du bulbe olfactif a pu mettre en évidence que la couche glomérulaire, très dense en synapses, est l'une des zones les plus vascularisées du cerveau. Cette couche est aussi le lieu d'une intense consommation d'oxygène lors du traitement de l'information olfactive. Par contraste, la couche du nerf, complètement dénuée d'interactions synaptiques et très peu vascularisée, consomme peu d'oxygène. L'étude pharmacologique de ces réponses métaboliques nous a permis de montrer que le compartiment post-synaptique du glomérule est le siège de cette intense activité métabolique. Cette dernière est aussi dépendante du traitement de l'information olfactive qui est effectué à la fois dans le bulbe olfactif et à la périphérie, dans la cavité nasale. Ceci nous a permis de caractériser l'effet de l'adaptation périphérique sur la consommation d'oxygène et le traitement local de l'information olfactive. Enfin, nous avons décrit en détail l'importance des phénomènes de diffusion au niveau du réseau microvasculaire dans le rééquilibrage transitoire du taux d'oxygène local.

Cette étude a été menée afin de mieux comprendre l'influence de l'herbier à Zosteranoltii du Bassin d'Arcachon, herbier affecté par une sévère régression depuis les années2000, sur la dynamique biogéochimique des sédiments intertidaux de cette lagune. Dans cet environnement côtier dynamique, il s'agissait de caractériser cette influence sur demultiples échelles spatiales (i.e. de la racine à l'écosystème) et temporelles (i.e. tidale, diurne, saisonnière et interannuelle). Des mesures par voltammétrie in situ de la composition des eaux porales des sédiments intertidaux non végétalisés ont montré que (i) les distributions verticales des espèces réduites variaient avec les marées et que (ii) la dynamique de l'oxygène dissous en réponse aux cycles tidaux et diurnes était contrôlée par l'activité photosynthétique et les migrations verticales du microphytobenthos. L'étude de l'influence de l'herbier sur cette dynamique via des pertes d'oxygène au niveau des racines a été initiée en mesurant les variations des concentrations en oxygène à l'intérieur des lacunes aérifères de ces plantes. L'organisation des lacunes de Zostera noltii est présentée pour la première fois dans cette étude. La distribution verticale de nutriments dans les eaux porales de sédiments végétalisés et de sédiments nus a été caractérisée pendant la période de croissance de l'herbier. La présence de Zostera noltii a induit une zonation verticale marquée de cette distribution qui reflète l'évolution avec la profondeur de l'équilibre entre la production de nutriments résultant de l'exsudation de matière organique labile par les parties souterraines de la plante (source) et le pompage de ces nutriments par les racines (puits). L'existence d'un pompage de carbone inorganique dissous et de silice dissoute par les racines de l'herbier a été mise en évidence. Des mesures d'échanges benthiques d'oxygène dissous sur des sédiments nus et colonisés par Zostera noltii ont permis de caractériser la saisonnalité et l'hétérogénéité spatiale du métabolisme benthique (respiration et production primaire brute) en relation avec les distributions d'herbier et/ou de macrofaune benthique. Dans les sédiments végétalisés, la forte variabilité spatio-temporelle de ce métabolisme benthique était largement contrôlée par la biomasse de feuilles d'herbier. A l'échelle de la lagune, nos calculs ont montré que la regression de l'herbier à Zostera noltii entre 2005 et 2007 a induit une diminution significative des taux de respiration et de production de la zone intertidal de la lagune. L'évolution interannuelle de la biogéochimie de sédiments colonisés par Zostera noltii a été étudiée en 2006 et en 2010/2011 sur une zone située dans une partie du Bassin d'Arcachon particulièrement affectée par le déclin des herbiers (secteur de Cassy). Contrairement aux observations réalisées sur l'herbier bien portant en 2006, l'herbier en déclin augmenterait le relargage de nutriments dans les sédiments via la stimulation de la production d'ammonium ou de la dissolution du phosphore particulaire. La régression des herbiers fournirait un apport significatif de phosphore vers la colonne d'eau de la lagune, d'une magnitude comparable aux apports par les rivières ou à ceux liés au pompage tidal.