Une zone de constriction dans un micro-canal fluidique peut générer, si le débit est suffisant, un écoulement bi-phasique. Ceci est l’origine de la cavitation hydrodynamique. Les échanges de chaleur latente générés par l’apparition et l’implosion des bulles impliquent une variabilité importante de la température dans les zones au-delà de la constriction. En ajoutant des sondes de température nanométriques dans le fluide et en utilisant un microscope confocal on peut déterminer la température en un point. Ainsi on a pu établir des cartographies thermiques en 2 et 3 dimensions à l’intérieur d’un écoulement stationnaire bi-phasique. La technique permet en outre d’avoir accès à la quantité de gaz ce qui permet de corréler les gradients de température avec les zones de transitions de phases. Des zones de très forts refroidissements sont observées après la constriction, là où les bulles apparaissent. Par contre on n’observe pas les zones d’échauffement attendu à cause de la condensation. Une méthode complémentaire, moins sensible, utilisant la spectroscopie Raman a aussi été utilisée pour confirmer ce résultat. Par ailleurs une nouvelle classe de matériaux luminescents sensible à la température et la pression a été étudiée. Enfin une étude de la production de radicaux lors de l’implosion des bulles a été menée en utilisant la chimiluminescence du luminol. La technique utilisée par comptage de photons a permis de quantifier cette production et une cartographie de l’émission du luminol a permis d’associer celle-ci avec la zone d’implosion des bulles / A constriction in the microchannel can be used to establish a two-phase flow, when a sufficient liquid flux is introduced. This is known as hydrodynamic cavitation. The latent heat resulting from the growing and collapsing vapor bubbles makes it interesting to observe the temperature conditions in the flow downstream of the constriction. Using fluorescence microscopy, with the addition of temperature sensitive nano probes into the working fluid, we can determine the temperature at a single point, averaged over the integration time. Coupled with a confocal microscope, we were able to produce two and three dimensional temperature maps of the steady state flow in the microchannel by the use of ratiometric intensity measurements. This technic allows us to observe temperature gradients in two-phase flow as well yielding the void fraction information. Areas of substantial cooling are observed downstream the constriction in the two-phase flow, linked to the bubble growth, while heating regions due to condensations are missing. A complementary, yet less sensitive probe-less technique using the inherent Raman scattering signal of the liquid, was used to confirm the findings. A separate study evaluating a new group of luminescent materials for optical temperature and pressure probes is performed and discussed herein. Finally, the luminol chemiluminescent reaction with radicals produced by the cavitating flow, is used to obtain a corresponding photon yield. By counting the photons produced, an estimate on the radical yield can be obtained. Additionally, rudimentary mapping of the chemiluminescence signal allows the localization of the bubble collapse regions

LES METHODES CLASSIQUES DISPONIBLES POUR MESURER L'ACTIVITE ENZYMATIQUE DE REPARATION DES LESIONS DE L'ADN PAR DES ADN N-GLYCOSYLASES SONT LONGUES ET LABORIEUSES A METTRE EN ŒUVRE (ANALYSE PAR ELECTROPHORESE SUR GEL COUPLEE AU MARQUAGE PAR UN ISOTOPE RADIOACTIF OU ENCORE PAR CHROMATOGRAPHIE LIQUIDE HAUTE PERFORMANCE). NOUS AVONS DEVELOPPE DANS LE PRESENT TRAVAIL, UNE NOUVELLE METHODE DE QUANTIFICATION PRECISE ET AISEE DES ACTIVITES DE REPARATION BASEE SUR UNE DETECTION UTILISANT LE PRINCIPE PHYSIQUE DU FRET (TRANSFERT PAR RESONANCE D'ENERGIE DE FLUORESCENCE). POUR CE FAIRE, UN SUBSTRAT D'ADN ORIGINAL A ETE CONÇU : UNE STRUCTURE AUTOCOMPLEMENTAIRE CONTENANT DES LESIONS SPECIFIQUES DANS LA SEQUENCE DOUBLE BRIN DE L'EPINGLE A CHEVEUX ET, AYANT LES DEUX EXTREMITES MARQUEES PAR DES CHROMOPHORES. L'EXCISION DE LA LESION PAR DES ADN N-GLYCOSYLASES CONDUIT A LA SEPARATION DES BRINS COMPLEMENTAIRES, INDUISANT UNE DIMINUTION DU PROCESSUS DE « QUENCHING » DE FLUORESCENCE. L'EXCISION EST DONC DETECTEE ET QUANTIFIEE PAR L'AUGMENTATION DE L'INTENSITE DU SIGNAL D'EMISSION DU FLUOROPHORE. APRES AVOIR ETABLI LA LINEARITE DE LA REPONSE DU TEST, NOUS AVONS UTILISE CETTE APPROCHE EXPERIMENTALE POUR ACCEDER AUX PARAMETRES CINETIQUES CARACTERISTIQUES DES ENZYMES DE REPARATION. LA VALIDITE DE CES PARAMETRES A ETE CONTROLEE PAR COMPARAISON AVEC LES DONNEES OBTENUES PAR ANALYSE SUR GEL D'ACRYLAMIDE (EGPA). LES POSSIBLES APPLICATIONS DE NOTRE TEST EN TANT QU'OUTIL DE SCREENING POUR LA DETECTION D'ACTIVITE DE REPARATION OU D'INHIBITION ENZYMATIQUE, SUR ENZYMES PURIFIEES OU A PARTIR D'EXTRAITS CELLULAIRES ONT ETE INVESTIGUEES. ENFIN, UN PROJET DE MINIATURISATION DU FORMAT DE LECTURE DANS UN MICROSYSTEME DE TYPE « LAB-ON-A-CHIP » A ETE MENE. L'ENSEMBLE DES RESULTATS OBTENUS PROUVE LA PERTINENCE DE NOTRE METHODE D'ANALYSE EN PHASE HOMOGENE, EN VUE D'EXTENSIONS A L'ANALYSE PARALLELISEE HAUT DEBIT POUR DES APPLICATIONS EN RECHERCHE FONDAMENTALE, BIOMEDICALE ET PHARMACEUTIQUE.

Dans le système nerveux central, le principal effecteur de la voie de transduction de l'AMPc<br />est la protéine kinase activée par l'AMPc (PKA). L'activation de la PKA est impliquée dans de<br />nombreux processus comme la modulation de l'excitabilité neuronale par phosphorylation de<br />canaux ioniques, de l'homéostasie cellulaire par phosphorylation de cibles cytosoliques et de la<br />régulation génique par phosphorylation de facteurs de transcription. La régulation de l'activité de la<br />PKA ainsi que son activation spatiale et temporelle sont des paramètres indispensables à la<br />compréhension des mécanismes cellulaires à l'origine des effets de cette voie de seconds messagers.<br />Faute d'approches méthodologiques adaptées, très peu d'études se sont intéressées à la dynamique<br />spatiale et temporelle, à la spécificité et à la régulation de l'activité de la PKA dans les neurones.<br />Grâce aux sondes fluorescentes codées génétiquement, il est possible maintenant d'avoir<br />accès à ces paramètres. A l'aide d'un vecteur viral, nous avons fait exprimer une sonde sensible à<br />l'activité PKA (sonde AKAR pour A-kinase activity reporter) dans des préparations de neurones en<br />tranches. Cette sonde utilise le principe du transfert d'énergie par résonance (FRET) et permet de<br />mesurer par imagerie ratiométrique l'activité kinase de la PKA. Nous avons montré que la sonde<br />AKAR2, exprimée dans les neurones, modifie son spectre d'émission en réponse à une stimulation<br />de la voie AMPc. L'utilisation d'une sonde mutante, dont le site de phosphorylation a été modifié,<br />démontre que les changements observés dans le spectre d'émission de la sonde AKAR2 sont bien<br />attribuables à une phosphorylation.<br />Dans une première partie, nous avons étudié la phosphorylation de protéines cibles de la<br />PKA dans différents compartiments subcellulaires en réponse à différentes stimulations<br />extracellulaires. La phosphorylation de la sonde AKAR2, nous a permis de suivre en temps réel<br />l'activité de la PKA dans le cytosol. Afin de mesurer l'activité de la PKA dans le noyau, nous avons<br />adressé la sonde AKAR2 en utilisant un signal de localisation nucléaire (NLS). Enfin, la mesure de<br />l'activité de la PKA à la membrane a été réalisée grâce à l'étude de la phosphorylation des canaux<br />responsables du courant de l'AHP lente (IsAHP). Nous avons montré que la phosphorylation des<br />canaux ioniques est plus rapide que la phosphorylation des cibles cytosoliques, elles-mêmes plus<br />rapide que la phosphorylation des protéines nucléaires. De plus, nous avons montré que l'activité de<br />la PKA stimulée par l'activation de récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) est différente de<br />l'activation directe des adénylyl cyclases (AC). En effet, l'activation de la PKA résultant de la<br />stimulation des RCPG produit des amplitudes de phosphorylation plus faible de la sonde AKAR2<br />dans le cytosol et le noyau.<br />Dans une deuxième partie, nous avons étudié le rôle des phosphodiestérases de type 4<br />(PDE4) dans la régulation des réponses β-adrénergiques. L'inhibition des PDE4 produit une<br />activation de la PKA dans les neurones traduisant ainsi une activité tonique des AC. Nous montrons<br />également que l'inhibition des PDE4 permet de potentialiser l'activité de la PKA en réponse à de<br />faibles concentrations d'agonistes β adrénergiques. Cette famille de PDEs, en dégradant l'AMPc,<br />participe donc à la régulation et la propagation des signaux PKA dans les neurones.<br />Enfin, au cours de ma thèse, je me suis également intéressé au γ-hydroxybutyrate (GHB)<br />composé qui est utilisé pour soigner certains troubles du sommeil et provoque chez le rat<br />l'apparition de signes comportementaux et de tracés encéphalographiques similaires à ceux observés<br />chez l'humain lors de crises d'épilepsie de type absence. L'ensemble de ces effets du GHB passe<br />probablement par une action sur la boucle thalamocorticale mais les mécanismes cellulaires à leurs<br />origines sont inconnus. Nous avons montré grâce à l'utilisation d'enregistrements<br />électrophysiologiques, que les courants post-synaptiques inhibiteurs sont beaucoup moins sensibles<br />au GHB que les courants post-synaptiques excitateurs et les courants potassiques à rectification<br />entrante (GIRK). Cette différence de sensibilité serait à l'origine d'un déséquilibre de la balance<br />excitation/inhibition reçue par les neurones thalamocorticaux ce qui participerait à la genèse d'une<br />activité oscillante du potentiel membranaire de ces neurones.

L'étude sur le terrain de l'infiltration des eaux de pluie, de leur cheminement à travers le sol, ou, à l'inverse, de l'assèchement du sol par évaporation constitue un point de rencontre de diverses branches du vaste domaine des sciences des eaux. Le point commun de tous ces domaines de recherche est de faire appel à la connaissance du comportement d'un fluide mis en présence d'un milieu solide poreux, et ne remplissant pas totalement ses interstices, qui restent en partie occupés par une phase gazeuse. Il s'agit là d'une branche très particulière de l'hydraulique, la dynamique des écoulements en milieux poreux non saturés, qui constitue le support théorique sur lequel s'appuient les études en question. Ce champ d'étude a fait, et fait toujours l'objet de travaux de laboratoire, qui aboutissent à des résultats fort complexes, comme nous aurons l'occasion de le noter. Le passage du laboratoire au terrain entraine cependant de nouvelles complications. Parmi les techniques utilisées sur le terrain, la tensiométrie est déjà ancienne, et sa pratique bien connue. Mais elle n'apporte pas la totalité des renseignements nécessaires, et doit être complétée par la mesure des teneurs en eau. A cet égard, les procédés gravimétriques exigent un lourd travail matériel et sont notoirement imprécises. La découverte des méthodes radioactives et de leur utilisation dans les conditions du chantier, par la commodité des mesures qu'elles permettent et surtout par leur caractère non destructif, a fait franchir aux études d'infiltration "in situ" une étape capitale, leur donnant un développement qu'elles n'auraient sans doute pas connu sans la mise en oeuvre de ce nouveau moyen de mesure. Mais il convient de souligner qu'il s'agit d'un domaine d'étude relativement récent qui en est encore à rechercher ses méthodes d'approche, et qui n'a pas définitivement réussi à assimiler et adapter les concepts et connaissances théoriques. En effet, l'hétérogénéité du sol en place, et le caractère aléatoire des conditions initiales et aux limites représente une difficulté considérable. Pour notre part, nous avons conduit cette étude avec le souci de ne rien modifier aux conditions naturelles, en excluant toute intervention artificielle, telle que l'arrosage, la submersion du terrain, ou le rabattement forcé de la nappe par pompage. Ces méthodes d'étude n'en présentent pas moins l'intérêt de rendre le chercheur maître, dans une certaine mesure, des conditions aux limites, et par là de simplifier les phénomènes, qui peuvent ainsi se prêter à une interprétation plus aisée. Le point de vue que nous avons adopté contraint à aborder les processus naturels dans toute leur complexité, et limite par conséquent les possibilités d'interprétation et de confrontation des résultats avec les données théoriques. Nous pensons cependant avoir tiré bon parti des mesures effectuées, compte tenu des moyens mis en oeuvre et de la complexité du site choisi. On notera cependant que le but recherché a été davantage de mettre au point une méthode d'interprétation des phénomènes naturels, et de vérifier son adéquation d'après les résultats de nos mesures, que d'obtenir des renseignements exploitables sur le site expérimental.

Ce manuscrit traite de l'étude expérimentale du transport de particules dans la région de bord du tokamak Tore Supra. La première partie du manuscrit introduit les motivations énergetiques, le principe du confinement magnétique ainsi que les éléments de physiques essentiels à la description de la dynamique du plasma à l'interaction avec la paroi du tokamak. A partir des données de sondes de Langmuirs et d'imagerie rapide, nous demontrons que le transport de particules est dominé par la convection de filaments plasmas, structures alongées le long du champ magnétique. Ces filaments presentent un nombre d'onde parallèle fini, responsable de la forte localisation du flux de particules coté faible champ du tokamak. Il en resulte l'apparition de forts écoulements parallèles le long des lignes de champs, ainsi qu'une geométrie complexe de ces filaments contrainte par le cisaillement magnétique.

La détection de séquences génétiques par la technologie des puces à ADN se heurte à des problèmes de fiabilité et de reproductibilité, dus en grande partie à des problèmes de mélange. Dans toute cette thèse, nous montrons à quel point le mélange par advection chaotique améliore les performances de ces puces. Pour cela nous comparons, par une étude principalement numérique, l'efficacité de deux protocoles de mélange basés sur le principe d'injection alternée et périodique de fluide (modèle puits/sources) : l'un utilise des seringues réversibles, l'autre des pompes recyclant le fluide extrait, conduisant globalement à un mélange bien plus efficace et rapide. En outre, nous mettons en évidence le rôle important de la géométrie de la chambre. Dans un second temps, nous introduisons un modèle de capture chimique entre les monobrins d'ADN libres en volume (cibles) et ceux fixés sur la puce (sondes). Nous montrons alors numériquement que la réaction est généralement grandement limitée par la diffusion, mais que l'advection chaotique améliore les choses de manière très significative grâce au mélange. Ceci nous permet d'estimer les constantes de vitesses dans le cas statique (où la diffusion agit seule) et le cas dynamique (avec mélangeur). Enfin, profitant de l'opportunité d'un stage à l'Université de Sherbrooke, j'ai effectué un premier suivi en temps réel par SPR d'une cinétique de type "cibles en solution/sondes sur support" pour tenter de comparer les vitesses d'hybridation statique et dynamique.

La marée interne contribue au maintien de la circulation méridienne de renversement. Il existe, à l'heure actuelle, une controverse sur la nature exacte des mécanismes pilotant cette circulation. Une meilleure quantification des apports énergétiques associés aux ondes internes permettrait d'apporter quelques clés de compréhension de ce mécanisme complexe. Dans cette thèse, différents régimes d'ondes internes topographiques inspirés par des congurations océaniques sont étudiés an d'évaluer quantitativement les transferts énergétiques associés. L'utilisation complémentaire des outils numériques et expérimentaux permet de détailler la dynamique de ces régimes de manière exhaustive. La première partie de la thèse porte sur la génération d'ondes internes linéaires par l'oscillation d'un mont Gaussien dans un fluide linéairement stratifié. L'approche choisie s'appuie sur un jeu d'expériences de laboratoire pour lesquelles la pente relative du rayon d'onde interne par rapport à la pente maximale du mont varie. Nous montrons qu'un maximum énergétique est atteint dans le régime critique pour lequel les pentes du rayon et du mont sont similaires. Dans la suite de la thèse, la dynamique d'ondes internes de forte amplitude se propageant dans des régions de fort gradient de densité, comme la pycnocline océanique, est étudiée. Nous utilisons dans un premier temps le modèle numérique Symphonie-NH pour décrire leur génération et leur dynamique, sur une configuration académique bidimensionnelle. Tout d'abord, la génération primaire d'ondes internes interfaciales est étudiée. On s'intéresse en particulier à des régimes fortement non-linéaires pour lesquelles des ondes solitaires sont observées. Elle sont induites par l'interaction directe entre la marée barotrope et la topographie et est observée dans des régimes de pycnocline de forte intensité dans l'océan, comme en mer de Sulu. La structure des ondes internes solitaires est étudiée avec des modèles analytiques simples comme l'équation KdV. En modifiant la forme du mont, un contrôle topographique important de la génération primaire d'ondes internes solitaires est observé. Un paramètre adimensionné est proposé pour décrire ce contrôle. Ensuite, la génération secondaire d'ondes internes solitaires induites par l'interaction de rayons d'ondes internes émis sur une topographie avec une pycnocline d'intensité modérée, comme dans le Golfe de Gascogne, est étudiée. Des simulations numériques directes sont effectuées pour décrire la dynamique des ondes internes solitaires, et leur atténuation par radiation d'énergie dans la couche inférieure. L'évolution de la structure des modes normaux en fonction de l'intensité de la pycnocline, et le rôle joué par la forme du mont sont détaillés. Des expériences sont menées pour étudier la génération primaire et la génération secondaire d'ondes internes solitaires dans le grand canal du CNRM-GAME. Une configuration expérimentale utilisant un mont sinusoïdal oscillant dans la couche inférieure, stratifée ou non, d'un fluide bicouche est adoptée. Cette configuration, inspirée des simulations numériques précédentes, permet d'explorer une gamme plus large de régimes d'ondes interfaciales. Des mesures de déplacement interfacial avec des sondes à ultrasons d'une part, et avec des mesures optiques d'autre part, permettent de discuter la dynamique, et la structure tridimensionnelle de ces ondes. La structure des ondes internes solitaires dans le cas de la génération primaire apparaît plus stable que pour la génération secondaire. Dans ce deuxième cas, des structures transverses régulières sont mesurées.

La première partie de ce travail traite de la modélisation et de la simulation de l'hydrodynamique et du transfert de matière dans les réacteurs à lit fixe arrosés. Le milieu poreux a été considéré comme un continuum par prise de moyenne des équations de transport microscopiques. Différents modèles prenant en compte l'effet de paroi de notre système ont été proposés, résolus et confrontés à des résultats expérimentaux. Les résultats obtenus sont assez satisfaisants, et ont permis de choisir les modèles les plus appropriés. Des modèles plus complexes, établis grâce aux résultats expérimentaux, devraient permettre d'améliorer la qualité des simulations. Dans une seconde partie, l'étude locale de l'hydrodynamique a été menée, essentiellement à l'aide de microélectrodes insérées dans un pore, qui permettent la mesure par voie électrochimique des gradients de vitesse. En écoulement de liquide seul, les limites des régimes d'écoulement ont été déterminées. On a pu confirmer le comportement turbulent à fort débit et caractériser l'écoulement du fluide au sein d'un pore, notamment à l'aide des auto- et intercorrélations des mesures. Enfin, nous avons utilisé un modèle de renouvellement de surface couplé à la méthode VITA (Variable Interval Time Averaging) pour calculer le gradient de vitesse moyen. En écoulement gaz-liquide, la technique électrochimique est moins intéressante. Nous avons par contre pu caractériser les écoulements pulsés à l'aide de sondes de pression en paroi.

La phase aigue de l'inflammation sytemique est une periode de transition subsequente au trauma, coordonnee par des mediateurs telles les cytokines. Ces dernieres ciblent ma joritairement le foie, lequel regule alors principalement la production des APPs et des APRIPs. <br />Ce travail montre d'abord la creation d'une plate-forme a puces a ADN dediee a l'etude du transriptome hepatique humain et fondee d'une part sur le developpement de la puce elle-meme par la designation des sondes ADNc qui la definissent, d'autre part sur la creation d'une base de donnees standardisee et ́egalement sur l'ecritre de programmes d'analyse statistique. <br />Il montre enfin comment cette plate-forme a permis de mettre en evidence d'une part une correlation entre 134 transcripts et le degre de l'inflammation et d'autre part une liste de genes repartis en 12 groupes fonctionnels subissant une alteration de leur transcription, de leur stabilite post-transcriptionnelle et de leur traduction durant la phase aigue de linflammation.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Microondes et microtechnologies : Lille 1 : 2006. / N° d'ordre (Lille 1) : 3891. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. à la suite de chaque chapitre.