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Ce travail de thèse a démontré la possibilité de mesurer la relaxation d'un complexe biomoléculaire ainsi que son hétérogénéité structurale, en associant la microfluidique et la fluorescence résolue en temps (FRT). Je présente de quelle façon la FRT permet d'obtenir une information sur la structure d'une molécule et comment on la mesure, notamment grâce à une caméra à balayage de fente. J'introduis ensuite la microfluidique de gouttes, permettant de mélanger deux réactifs en quelques millisecondes et de suivre la relaxation du complexe au cours de la propagation des micro-réacteurs. Puis, la mesure d'une cinétique avec un couple de molécules modèle démontre la preuve de principe, faisant l'objet d'un article soumis. Enfin la mesure de FRT par comptage de photons uniques dans des gouttes uniques est décrite. Elle ouvre une perspective d'application pour le criblage à haut débit : un brevet a été déposé.

Ce travail de thèse a démontré la possibilité de mesurer la relaxation d’un complexe biomoléculaire ainsi que son hétérogénéité structurale, en associant la microfluidique et la fluorescence résolue en temps (FRT). Je présente de quelle façon la FRT permet d’obtenir une information sur la structure d’une molécule et comment on la mesure, notamment grâce à une caméra à balayage de fente. J’introduis ensuite la microfluidique de gouttes, permettant de mélanger deux réactifs en quelques millisecondes et de suivre la relaxation du complexe au cours de la propagation des micro-réacteurs. Puis, la mesure d’une cinétique avec un couple de molécules modèle démontre la preuve de principe, faisant l’objet d’un article soumis. Enfin la mesure de FRT par comptage de photons uniques dans des gouttes uniques est décrite. Elle ouvre une perspective d’application pour le criblage à haut débit : un brevet a été déposé. / This thesis has proven the feasibility of measuring the relaxation of a biomolecular complex as well as its structural heterogeneity, by associating microfluidics and time resolved fluorescence (TRF). I present in which way TRF allows for probing the structure of a molecule and how it is measured, in particular by using a streak camera. I then introduce droplet microfluidics, which enables to mix two reagents in a few milliseconds and to follow the relaxation of the complex, along propagation of the micro-reactors. Next, the measurement of a kinetics with test molecules validates the proof of concept, reported in a submitted article. Finally, the measurement of TRF by single photon counting in single droplets is described. It opens a perspective for an application in high-throughput screening: a patent has been registered.

Structural engineers interact daily with"black box" type software. These programs, which are more user-friendly than ever, are used to draw a structure and to define loads, material properties and dynamic properties. The program analyses and designs the structure in matter of seconds. All the calculation process is hidden from the engineer. Educational softwares are therefore required to teach the internal processes of theses blackboxes. This thesis presents LAS, which stands for Language for Analysis of Structures . LAS is a high-level programming language and a development environment (software) for learning matrix structural analysis, dynamics of structures and the finite elements method. LAS is a flexible learning environment for structural or numerical analyses because users must fully program their own solution to solve a problem. The programming language includes matrix variables, powerful operators, conditional branches, conditional loops, and several functions. These functions carry-out matrix manipulation, resolution of linear equations, eigenvalue problems, singular value decomposition, frequency analysis (fast Fourier transforms & spectrums), generation of finite element matrices, direct stiffness assembly of these matrices and static and dynamic analysis. The latter can be accomplished in the time domain, modal domain or frequency domain. The development environment is a program used to create, edit and execute LAS code as well as finite element postprocessing and data visualization. It contains a calculator module and a graphical user interface. The latter includes a code editor, an output viewer, a matrix manager, a finite element post-processor and a Fourier-analysis tool. At the time of writing, LAS was used in the"Dynamics of structures" course (graduate) and was scheduled to be used in"Structures II" course (undergraduate). The language and development environment will be updated according to the needs of their users.

Le transporteur d'ADP/ATP est une protéine de la membrane interne mitochondriale qui joue un rôle physiologique majeur en catalysant l'échange d'un ADP cytoplasmique contre un ATP néo-synthétisé dans la matrice mitochondriale. Cette protéine peut être inhibée de manière très spécifique par deux poisons naturels, le carboxyatractyloside (CATR) et l'acide bongkrekique (BA) qui stabilisent la protéine dans deux états conformationnels distincts adoptés au cours du mécanisme de transport. Afin de mieux appréhender cette dynamique fonctionnelle, une étude du transporteur d'ADP/ATP bovin en complexe avec le CATR ou le BA dans le détergent Triton X-100 a été réalisée par échange hydrogène/deutérium couplé à la spectrométrie de masse. Ces travaux se sont déroulés en 4 parties. La première a consisté à adapter cette technique à l'étude des protéines membranaires intégrales. En effet, la présence de détergents, nécessaires au maintien en solution de l'état natif de ces protéines, n'a pas permis jusqu'ici de les étudier par cette approche. Pour pallier cette difficulté, un protocole automatisé de chromatographie liquide permettant l'élimination du Triton X-100 a été mis au point. Les cinétiques de deutération des différents complexes ont alors pu être analysées dans le deuxième volet de cette étude. Les données obtenues ont permis de proposer des modèles conformationnels du transport de nucléotides à travers la membrane interne mitochondriale, dans lesquels le transporteur présenterait une cavité ouverte tour à tour vers l'espace intermembranaire et vers la matrice. Afin d'apporter d'autres éléments de réponse sur ce mécanisme de transport et de s'affranchir de différents problèmes liés à l'utilisation des détergents, des essais de deutération du transporteur d'ADP/ATP bovin dans les mitochondries ont été entrepris et représentent le troisième volet de ces travaux. Cette approche, qui nécessite encore plusieurs améliorations, a permis d'obtenir les premières données de deutération d'une protéine membranaire dans son environnement natif. Le transporteur d'ADP/ATP est aussi impliqué dans des pathologies humaines plus ou moins graves. Dans une dernière partie, l'étude de ces mutations a été abordée en réalisant chez la levure Saccharomyces cerevisiae une étude phénotypique et biochimique de plusieurs mutants du transporteur de l'amibe Dictyostelium discoideum correspondant aux mutations humaines. Cette étude a mis en évidence un problème dans le mécanisme intrinsèque de transport, induit par la mutation V291M, qui pourrait être à l'origine de la pathologie associée.

Ces dernières décennies sont marquées par l'émergence de formes architecturales caractérisées par une absence d'orthogonalité. Incités par le progrès de la représentation numérique, des architectes génèrent des projets aux formes complexes dits « non-standard » dont la réalisation soulève de nombreux problèmes. Cette étude vise à apporter des éléments de réponse en centrant la réflexion autour du paramètre de forme, de sa génération à sa réalisation, en assurant une meilleure opérabilité entre les acteurs du processus de conception (architectes/ingénieurs/entrepreneurs). La première partie du mémoire positionne cette tendance architecturale dans le contexte actuel et propose une classification des formes à partir de la morphologie structurale. Nous mettons ainsi en évidence les cas où la forme s'exclut des autres paramètres de conception et pour lesquels les outils de l'ingénierie révèlent leurs limites. La deuxième partie présente un nouvel outil de génération basé sur les formes pascaliennes ou pFormes. Cette approche géométrique des formes gauches utilise des règles génératives simples, ce qui assure une compréhension et une maîtrise de leur génération tout en conduisant à des potentialités opérationnelles. La troisième partie propose un panel d'outils basés sur l'exploitation des propriétés géométriques pour élaborer des solutions d'ordres mécanique et technique. La quatrième partie étend cette démarche aux formes immergées. La pertinence et l'efficacité de ces propositions sont discutées à partir d'études de cas. Par ailleurs, des développements sur des alternatives morphologiques innovantes sont présentés et soulignent leur richesse sur le plan structurel, mécanique et technologique.

<p align='justify'>Le fameux centre monumental de Pachacamac a fait l'objet d'investigations incessantes depuis la fin du siècle dernier, mais c'est surtout depuis les années '60 que l'intérêt des chercheurs s'est porté sur les pyramides à rampe. Les pyramides à rampe sont des édifices monumentaux construits en briques d'adobe et en tapia sur le même modèle architectonique général. On compte quatorze pyramides à rampes sur le site de Pachacamac, et d'autres dans la vallée du Lurin et les vallées voisines. La plupart des auteurs considèrent que ces constructions remontent à la période Intermédiaire récent (ca AD900-I470), le site portait alors le nom de la divinité principale de la Côte centrale, Ychsma, rebaptisé Pachacamac par les Incas à l'Horizon récent. Le consensus s'est fait autour du modèle explicatif de la "théorie des ambassades", que l'on peut résumer de la façon suivante : lors de la période Intermédiaire récent, une série de sanctuaires dédiés chacun à un membre de la parentèle mythique du dieu auraient été établis dans divers paliers écologiques. Ces sanctuaires auraient eu chacun leur correspondant, leur "ambassade", dans l'enceinte du centre cérémoniel. Le tribut récolté dans les "provinces" était ainsi concentré à Pachacamac-Ychsma, où il faisait l'objet d'échanges entre les différentes "ambassades".</p> <p align='justify'>Celles-ci, du point de vue architectural, comprendraient un certain nombre d'éléments structurels communs permettant de les ranger sous un même patron désigné sous l'appellation de "pyramide à rampe". Ce modèle aux bases discutables a été largement commenté et étoffé. En réalité, la révision des données disponibles indique que les hypothèses relatives au fonctionnement, au développement et à l'influence du site nécessitent une réévaluation. Celle-ci a constitué l'objectif principal des recherches menées par l'auteur sur le terrain durant quatre campagnes successives comprenant des prospections, des ramassages de surface, des relevés planimétriques et des fouilles à Pachacamac et dans l'ensemble du bas-Lurin.</p> <p align='justify'>Les résultats des fouilles indiquent qu'à l'Intermédiaire récent, ces structures étaient occupées par une élite restreinte, qui y donnait des banquets et présidait vraisemblablement à des cérémonies. L'ensemble des données convergent vers l'hypothèse selon laquelle les pyramides seraient avant tout des palais, occupées par des personnages de haut statut auxquels les structures servent de tombeau. Chaque pyramide correspondrait au palais d'un chef qui la construit, l'occupe de son vivant et y est enterré à sa mort. La pyramide en tant que siège du pouvoir serait alors abandonnée au profit d'une autre, construite par le successeur du chef défunt. Le modèle de succession dynastique fournit une explication plausible à la multiplication des pyramides à rampe dans le site de Pachacamac mais s'avère difficilement compatible avec la théorie des ambassades. Ainsi, la distribution des pyramides à rampe montre qu'un site spécifique entretenait des relations privilégiées avec Pachacamac dans le Lurin : Pampa de las Florès. Les autres sites comprenant des pyramides à rampe centrale dans le Lurin fonctionnaient par paires selon le même principe, mais à un niveau d'autorité inférieur. Certains sites d'élite sans pyramides à rampe faisaient également partie de la chefferie. Celle-ci englobait vraisemblablement le bas Lurin, une partie du moyen Lurin, le moyen Chilca (au sud du Lurin) et peut-être le bas Chilca.</p> <p align='justify'>L'hypothèse selon laquelle les pyramides constitueraient autant de palais successifs de chefs locaux permet d'expliquer aussi bien, sinon mieux, le fonctionnement du site. En effet, si l'on accepte de considérer l'idée que les seigneurs ychsma résidant à Pachacamac exerçaient leur autorité sur l'ensemble de la chefferie et recevaient une part des surplus de production locaux, il n'est pas nécessaire de faire appel à d'hypothétiques foules de fidèles "étrangers" (?) pour justifier la construction des diverses pyramides du site et l'entretien de leurs occupants. Les ressources humaines locales suffisaient largement à construire et à entretenir une pyramide par génération (voire même plusieurs pyramides dans l'éventualité d'une autorité bi-partite ou quadri-partite). Il ressort également des recherches que le développement spatial de Pachacamac suit un processus complexe que l'on ne saurait réduire à une simple croissance centrifuge ou à une addition des complexes pyramidaux les uns aux autres au cours du temps. Il est vraisemblable que ce processus a été dicté à la fois par des critères physiques, sociaux et conjoncturels. En ce qui concerne l'influence du site, Pachacamac présente davantage de points communs avec certains établissements et cultures de la Côte centrale-sud et centrale-nord qu'avec sa propre vallée haute, pourtant plus proche dans l'espace. Il est possible de situer la limite supérieure de l'influence du site vers 1000-1200m. Sous l'impulsion des peupIades issues des hautes terres à la fin de l'Intermédiaire récent et à l'Horizon récent, cette limite a sans doute reculé jusqu'en vallée moyenne, vers 450-700m. D'autre part les éléments archéologiques semblent confirmer les données ethnohistoriques évoquant l'existence de la seigneurie de Ychsma dans la zone Rimac-Lurin et l'appartenance des diverses chefferies qui la composaient à une même culture, dont la spécificité reste à définir.</p> <p align='justify'>Lors de la conquête inca de Pachacamac, le pouvoir local ychsma est relégué à un rôle subalterne. L'occupation inca se manifeste sous différentes modalités : les anciens palais, abandonnés depuis une période plus ou moins lointaine, sont utilisés comme campements et dépotoirs par les pèlerins. Les autorités incas ne réoccupent pas les pyramides à rampe mais construisent leurs propres structures administratives et résidentielles. La situation est différente dans le reste de la zone d'étude, où l'on observe que les structures locales d'autorité et de production continuent de fonctionner à l'Horizon récent, mais sous le contrôle plus ou moins direct de l'Empire. Tout cela sera radicalement bouleversé au XVIe s. lors de la colonisation du Pérou par les Espagnols.

Des études morphologiques, phylogénétiques et des analyses phytochimiques ont été menées sur neuf espèces de lichens fruticuleux du genre Stereocaulon à partir d'échantillons provenant de zones tropicales (Indonésie, Île de la Réunion) et de zones tempérées (France, Italie). Les divers résultats et la comparaison des observations ont permis de préciser certains éléments pour la classification et la diagnose très délicate de ces lichens et de sélectionner deux espèces pour une analyse plus approfondie de leurs métabolites secondaires. L'étude phytochimique a été conduite sur S. halei et S. montagneanum, qui ont été récolté dans l'île de Sumatra. Parmi la quinzaine de métabolites isolés, certains sont communs à ces deux espèces et correspondent à un depside abondant, l'atranorine et des dérivés mono-aromatiques associés. Des depsidones différencient les deux espèces comme l'acide lobarique et des dérivés dans S. halei, l'acide lobariolcarboxylique étant isolé pour la première fois et caractérisé sous forme de conformères. Dans S. montagneanum, ce sont l'acide stictique et des dérivés qui ont été identifiés. Ces profils métaboliques différents rejoignent les résultats de l'étude phylogénétique qui distingue respectivement S. halei et S. montagneanum dans les sous-genres Aciculisporae et Holostelidium. Malgré des activités inégales, aucun des 6 composés obtenus en quantité suffisante pour des test à visée photoprotective ne montre de résultat remarquable. Certains composés de type mycrosporine ont été caractérisés dans diverses parties du pseudopodétion et pourraient aussi présenter un intérêt pour la compréhension des répartitions métaboliques au sein des lichens tripartites.

L'assemblage par collage est un moyen de concevoir des structures optimales, car il autorise l'emploi de matériaux distincts pour chaque pièce à unir. Le collage peut aussi être combiné à une autre technique d'assemblage, afin d'en cumuler les avantages. Les enjeux de l'optimisation des couples de matériaux et des techniques d'assemblage sont, dans les cas naval et aéronautique traités, un gain en masse et un gain d'indice constructif. Les matériaux mis en oeuvre sont de natures diverses : bois, composite, alliage d'aluminium, colles polyuréthane et polysulfure. Le cas d'étude naval vise à classer des géométries de liaison cloison intérieure/coque de bateau en termes de raideur et de résistance. Le cas aéronautique s'attache à comprendre les mécanismes en jeu dans un assemblage hybride boulonné‐collé et à simuler sa déformation sous traction. La démarche adoptée consiste à passer successivement de l'échelle élémentaire à la maquette de structure industrielle par des boucles essais/calculs, en validant les modélisations par des essais sur des éprouvettes de complexité croissante. Pour la colle polyuréthane, des caractérisations élémentaires ont permis d'observer sa viscoélastoplasticité et, au moyen du dispositif de sollicitation multiaxiale Arcan‐Mines, l'influence de la pression hydrostatique sur l'entrée en plasticité. La loi de comportement développée pour représenter ces effets intègre un modèle de viscoélasticité original et un critère de Drucker‐Prager modifié. Ce dernier, assorti de règles de calcul, est proposé comme critère de comparaison de résistance entre géométries. Il a été déterminé dans le cas de l'assemblage hybride que la colle polysulfure employée a bien un rôle structural : elle augmente sensiblement la raideur de la fixation par rapport à une liaison simplement boulonnée. Une simulation par éléments finis permet de reproduire la phase de déformation élastique jusqu'au niveau d'effort de qualification en fatigue de la structure. L'ensemble de ces travaux a permis de doter les bureaux d'étude d'éléments de choix et de justification pour la conception de leurs assemblages.

L'ensemble qu'il est convenu de nommer "Dora Maira" se développe entièrement dans ce cadre de transition. Ainsi est-il loin d'avoir le droit de figurer dans les guides touristiques qui ne le décriront jamais sous la dénomination flatteuse de "Massif". En fait Dora Maira ne doit son individualité qu'aux géologues. Depuis longtemps, ceux-ci ont en effet remarqué, dans une région comprise entre la vallée de la Dora Riparia au Nord et celle de la Maira au Sud, les roches gneissiques grossières qui s'opposent foncièrement aux schistes plus fins mêlés de roches vertes des alentours. C'est à cet ensemble lithologique particulier, d'environ 1500 km2 , allongé en une grossière ellipse, longue du Nord au Sud d'environ 75 km et large d'une vingtaine de kilomètres en moyenne que l'on a coutume de donner le nom de "Massif Dora Maira". Cette entité ainsi définie, appartient aux contreforts orientaux, entièrement piémontais, de l'immense unité géographique franco-italienne des Alpes Cottiennes dont le Viso est le sommet le plus représentatif, mais en fait il est très artificiel de la séparer d'un ensemble comme si elle en était vraiment indépendante. Le Massif Dora Maira apparait ainsi comme un édifice complexe où sur un socle hercynien ou plus ancien se sont déposées, après une érosion considérable, des séries détritiques intermédiaires avant l'envahissement par les sédiments du géosynclinal alpin. Avant d'aborder l'histoire de l'évolution structurale et métamorphique du massif, compte tenu des observations résumées ci -dessus et des diverses théories, au sujet des nappes de recouvrement, il faut d'abord faire le point des données essentielles: - Le Massif Dora Maira est dans la zone de courbure maximale des Alpes occidentales, - Dans ce massif, la structure qui prédomine est celle en écailles ou plis déversés vers le Nord Est dans sa partie méridionale, vers l'Est dans sa partie médio-occidentale, vers le Sud Est ou le Sud, dans sa partie septentrionale. - Métamorphisme et structure y sont indissolublement liés, Les cristallogenèses sont dirigées et induites par les plis, à tel titre que la foliation régionale est plan axial de plis isoclinaux, grossièrement transversaux à l'allongement du massif, homologues des grandes structures . Ce fait est général dans toutes lesroches, y compris dans les calcschistes de l'enveloppe occidentale et aussi dans les pincées mésozolques qui jalonnent la base des cisaillements principaux. Il faut souligner enfin que le "climat" permettant la cristallogenèse sévissait encore lors des écaillages subméridiens des parties occidentales du massif, mais que ceux-ci évoluent en même temps que disparaissent les conditions favorables aux recristallisations. On doit considérer le Massif Dora Maira, y compris les formations siliceuses du Trias de la base des calcschistes, comme la partie sommitale d'un socle relatif, comportant une superstructure métamorphique (les Schistes lustrés) peut être elle-même recouverte d'une" super-superstructure" non métamorphique (le Flysch à Helmintholdes). Ce socle porte uniquement des traces de "rétroécaillages" alors que les superstructures se sont d'abord écoulées en nappes vers l'Ouest puis à leur tour, sur leurs arrières se sont également rétro écaillées vers l'Est. On peut donc imaginer, que le moteur de cette architecture est un affaissement en bascule d'un coin de socle ouvert vers l'Est et dont la pointe se situerait dans l'axe du cours inférieur du Pellice. Les failles bordières de ce coin de socle fonctionnant en failles inverses, seraient ou verticales ou pentées respectivement vers le Sud Ouest et vers le Nord Ouest. L'affaissement initial doit débuter par l'Ouest et être plus important à la pointe du coin, que vers l'Est. Il en résulterait nécessairement, si l'on admet le principe de l'écoulement par gravité, un glissement des superstructures vers l 'Ouest, Dans leurs parties profondes, ces superstructures en marche vers l'ouest, se heurtent aux marges externes restées plus stables, du coin de socle, Il en résulte, aux mêmes temps, dans cette partie profonde, une sorte de reflux, formant des écaillages inverses, qui étant donnée la forme du coin vont avoir tendance à se refermer sur eux -mêmes vers la partie orientale, en éléments se chevauchant les uns les autres, Il s'ensuit un serrage avec formation d'écailles et plis d'accumulation couchés, axés à peu près selon les bords du coin de socle (Nord Ouest - Sud Est et Ouest Sud Ouest - Est Nord Est) et déversés vers le Nord Est au Sud et vers le Sud Est au Nord, Pendant ce plissement isoclinal couché, se produit le métamorphisme qui peut affecter aussi une partie de la superstructure toujours en marche vers l' avant -pays, Ces événements peuvent se clore par un affaissement général du coin de socle, en particulier vers l'Est (effondrement padan) ce qui entrafne une exagération des écaillages les plus orientaux, la naissance des failles bordières de la plaine et une remontée relative des bords externes du coin. L'arrêt de l'écoulement des nappes suit, avec rétrocharriage ultime de toute leur masse par une sorte de bourrage de leurs parties arrières, s'effectuant encore dans un climat permettant les cristallisations minérales ultimes et renversant un peu plus les failles initiales du socle vers l'Est, pendant que leurs parties frontales, parties loin en avant peuvent être coupées de leurs origInes. Un réajustement isostatique, corrélatif à l'effondrement padan peut être envisagé comme une surrection ultime mineure du massif en un bombement qui accuse la symétrie de ses terminaisons septentrionales et méridionales, et les failles bordières orientales. L'érosion va immédiatement s'installer sur ce bâti, en se calquant d'ailleurs sur les structures qui viennent d'être construites. Dans un tel schéma, on ne peut que souligner l'échec du cylindrisme tectonique de type argandien et il est même possible de conclure que l'image proposée rend vaine toute recherche de synthèse à l'échelle de la chaîne alpine, du moins si l'on tient compte des détails. Quant à la zonéographie du métamorphisme d'âge alpin, on est bien obligé d'admettre la complexité de son évolution. Elle apparaft en effet soumise au développement successif de multiples serrages et écaillages qui remettent constamment en question l'équilibre des paragenèses minérales qui vient tout juste de s'établir. Ces phases successives d'un même cycle métamorphique peuvent même aller jusqu'à simuler un polymétamorphisme Ce serait retomber dans un autre "cylindrisme" que de vouloir imposer une limitation trop rigide aux zones de ce métamorphisme syntectonique,