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Les canaux anioniques ont toujours été sous-estimés par rapport aux canaux cationiques principalement en raison des difficultés à caractériser leurs identités moléculaires et par l'absence d'inhibiteurs sélectifs puissants. C’est une classe comportant une grande hétérogénéité et une importante complexité comprenant entre autres le CFTR activé par l’AMP cyclique, les anoctamines activées par le calcium intracellulaire et les canaux VRAC activés lors d’un gonflement cellulaire. L’identité moléculaire d’une protéine essentielle aux courants ioniques déclenchés par le gonflement cellulaire a été découverte en 2014, permettant de pouvoir enfin investiguer le fonctionnement et le rôle de ces canaux. Dans une première partie, nous avons démontré l’absence de spécificité des inhibiteurs des principaux canaux chlorures. Cette étude met en exergue le besoin de développer de nouveaux inhibiteurs permettant de discriminer les différents canaux chlorures, mais aussi la nécessité de coupler l’approche pharmacologique à une approche génétique. Dans une deuxième partie, nous avons mis en évidence la perméabilité des canaux anioniques sensibles au gonflement cellulaire au glutathion, principal antioxydant cellulaire. Nos résultats suggèrent donc que les canaux VRAC pourraient être impliqués dans la régulation du stress oxydatif. Dans la troisième partie de ma thèse, nous avons montré que le facteur de croissance TGFβ1 stimule l’ouverture des canaux anioniques sensibles au gonflement cellulaire. Cette activation s’accompagne d’une perte de glutathion et d’une accumulation intracellulaire d’espèces réactives de l’oxygène. Cette dernière est à l’origine d’une transition épithélio-mésenchymateuse des cellules rénales. L’inhibition pharmacologique ainsi que la répression génétique des canaux VRAC réduit significativement les effets du TGFβ1. Enfin dans la dernière partie, nous avons caractérisé le rôle des canaux anioniques sensible au gonflement cellulaire dans la sécrétion de facteurs pro-inflammatoires par les macrophages stimulés par un choc hypotonique. En collaboration, nous avons montré que le blocage de la régulation du volume cellulaire, sous le contrôle de ces canaux, entraine une inhibition de l’activation de l’inflammasome et donc de la sécrétion des facteurs pro-inflammatoires. Bien que les mécanismes de signalisation cellulaire restent à déterminer, ces travaux mettent en lumière l’importance des canaux anioniques sensibles au gonflement cellulaire dans la transition épithéliomésenchymateuse et l’inflammasome. Il apparait que ces canaux pourraient être des cibles thérapeutiques prometteuses dans un certain nombre de pathologies et qu’il est primordial de poursuivre les investigations dans ce domaine. / Anion channels have always been underestimated compared to cationic channels mainly because of the difficulty in characterizing their molecular identities and the absence of potent selective inhibitors. It is a class with great heterogeneity and complexity, including CFTR activated by cAMP, anoctamines activated by intracellulaire calcium and VRAC channels activated by cell swelling. The molecular identity of an essential protein to the ionic currents triggered by cell swelling was discovered in 2014, allowing the scientist community to investigate the role of these channels. In a first part, we highlighted the lack of specificity of the inhibitors of different chloride channels. This study shed lights on the need to develop new inhibitors to discriminate the different chloride channels, but also the need to couple the pharmacological approach to a genetic approach. In a second part, we have demonstrated the glutathione permeability of Volume Regulated Anion Channels. Our results therefore suggest that VRAC channels might be involved in the regulation of oxidative stress as glutathione is the main antioxidant within the cell. In the third part of my thesis, we have shown that TGFβ1 growth factor stimulates the opening of Volume Regulated Anion Channels which is correlated with both a loss of glutathione and an intracellular accumulation of reactive oxygen species. The latter is at the origin of an epitheliomesenchymal transition of renal cells. The pharmacological inhibition as well as the genetic repression of the VRAC channels significantly reduces the effects of TGFβ1. Finally, in the last part, we characterized the role of Volume Regulated Anion Channels in the secretion of pro-inflammatory factors by macrophages stimulated by hypotonic shock. In collaboration, we have shown that blocking the regulation of cell volume, under the control of these channels, leads to an inhibition of the inflammasome and therefore of the secretion of pro-inflammatory factors. Although cell signaling mechanisms remain to be determined, this work highlights the importance of VRAC in the epithelial-mesenchymal transition and inflammasome. It appears that these channels could be promising therapeutic targets in a certain number of pathologies and that it is essential to continue the investigations in this field.

Ce travail de thèse rentre dans le cadre du développement de modèles multi‐échelles de simulation de colonne d’absorption gaz‐liquide pour des applications de captage de CO2 en vue d’optimiser leur design. Il est le fruit d’une collaboration entre IFP Énergies nouvelles et l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse. Les colonnes à garnissages représentent une technologie essentielle aux applications d’absorption gaz‐liquide. Dans les procédés de captage de CO2 aux amines, le solvant liquide s’écoule sur les parois du garnissage, idéalement sous forme de film ruisselant mouillant toute la surface disponible, le gaz, en régime turbulent, venant le cisailler à contre‐courant de manière à promouvoir un transfert de CO2 de la phase gaz vers la phase liquide. Un écoulement le plus homogène possible permet d’avoir les meilleures performances de transfert. Toutefois, l’expérience montre que des maldistributions, notamment de la phase liquide, peuvent apparaître même en cas de bonnes distributions en entrée de colonne. La distribution du liquide est régie par un phénomène de « dispersion » dont l’étude et la modélisation représentent le principal objet de cette thèse. Pour ce faire, ce travail de thèse s’appuie sur des travaux expérimentaux, réalisés sur une installation d’IFPEN à Lyon, et sur des travaux numériques réalisés dans l’équipe Interface de l’IMFT. Le premier axe de l’étude abordé a ainsi consisté en l’acquisition de données originales de distribution de liquide en partant d’une configuration d’alimentation sous forme d’un jet central en tête de colonne et ce pour deux types de garnissages métalliques : un garnissage structuré, le Mellapak 250.X et un garnissage vrac, l’IMTP. 40. La méthode de tomographie gamma a été mise en œuvre afin de mesurer l’atténuation d’un flux photonique par le liquide en mouvement ce qui permet d’établir des cartes de rétention locale de liquide sur une section de colonne. Les profils de rétention résultants ont été ensuite exploités afin de caractériser la dispersion de liquide dans le système pour des régimes d’écoulement allant des plus faibles aux plus fortes interactions gaz‐liquide. Ces résultats ont permis de développer un modèle simple d’advection diffusion faisant appel à un paramètre hydrodynamique clé qui est le « coefficient de dispersion », qui reproduit bien l’étalement du jet de liquide. Dans le cas du garnissage Mellapak 250.X nous avons pu mettre en évidence une dispersion qui est régie essentiellement par la géométrie du milieu. / This work is done within the framework of collaboration between IFPEN and l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT). It takes place in the general context of optimization of industrial gas‐liquid packed columns dedicated to CO2 capture using multi‐scale simulation approach of hydrodynamics and transfer. The main objective of this study is to develop predictive model for liquid dispersion in two‐phase flows in packed beds operating in the counter‐current mode. This model will help simulate the flow at the macro‐scale of a packed column. Packed columns are widely used for gas/liquid absorption processes since they generate subsequent exchange surface between phases with limited pressure drop. In the particular case of amine process, the two‐phase flow in the packing consists in thin trickling liquid films sheared by counter‐current gas flow that circulates in communicating tortuous channels. It is widely recognized that homogeneous flow ensures good separation performances. This is far from being the case at industrial scale since maldistributions, especially for liquid phase, do occur even with optimized liquid and gas distributors in the column inlets. Liquid distribution results from “dispersion” phenomenon which modelling is not fully handled in literature. Prediction of liquid dispersion has been the main objective of this Ph.D. research. This study is based upon two main approaches: an experimental study carried out using a 40 cm in diameter column operating in IFPEN (Lyon) and a numerical study carried out in Interface team in IMFT. The first part of this research focused on measuring spatial distribution of liquid hold‐up over different sections of the packed bed using a gamma ray tomography system. In order to focus into liquid dispersion phenomenon, a point source liquid feeding configuration was considered. Hold‐up maps obtained from photonic flux attenuation measurements were then used to characterize liquid dispersion from a source point for both packings (Mellapak 250.X and IMTP. 40) using a relatively simple advection‐diffusion model.

Entre 1998 et 2002, le gouvernement du Canada a développé, adopté et déployé une stratégie triaxiale visant à prévenir toute exportation d’eau en vrac au pays, spécialement à destination des États-Unis. Cette politique étrangère étonne 1) de par son ampleur (modification de la loi de mise en œuvre du traité sur les eaux limitrophes partagées avec les États-Unis; négociation d’un accord intergouvernemental pancanadien touchant à un champ de compétence provincial; renvoi conjoint avec les États-Unis à la Commission mixte internationale); 2) de par son intransigeance (refus de principe de l’exportation d’eau en vrac plutôt qu’une évaluation des projets au cas par cas); et 3) de par son caractère préventif (refus par avance d’une industrie au potentiel de développement presque nul à court et moyen termes). En effet, un tel effort pour contrer l’exportation d’une ressource naturelle paraît a priori contraire à l’intérêt national d’un pays dont l’histoire économique est marquée par la vente massive de ses ressources à l’étranger. Afin de déterminer comment il a été possible pour le Canada de mettre en place une politique étrangère allant de prime abord si clairement à l’encontre de son intérêt national, la présente thèse propose de délaisser la conception classique de cet intérêt, exprimée en termes utilitaires et objectivistes, pour une conception plus récente, dite discursive, et exprimée en termes identitaires et intersubjectifs. Sur la base d’un exercice de raisonnement contrefactuel; de l’analyse sémantique du débat public concernant l’exportation d’eau en vrac; et de l’étude des représentations historiques de l’eau et de la relation Canada-États-Unis dans la société canadienne, cette avenue permet de soutenir que la stratégie anti-exportation d’eau en vrac du Canada s’inscrit en fin de compte bel et bien dans son intérêt national. C’est-à-dire qu’elle donne l’occasion au Canada de mettre de l’avant la protection d’une ressource unique, considérée comme un élément vital, un patrimoine national et une composante de l’identité canadienne, identité qu’il convient d’affirmer vis-à-vis de l’Autre états-unien en refusant que le Canada ne soit réduit, presque littéralement, au statut de porteur d’eau de son puissant voisin du sud.

The swelling-activated chloride current, commonly referred to as ICl,swell, is an outwardly-rectifying anion current that plays an important role in cell volume regulation, among other capacities. Despite several decades of research, the molecular identity of the channel responsible for this chloride current remains controversial. Recent indications that key endogenous sulfhydryl groups are capable of modifying the current led us to assess the effects of several divalent cations, including zinc, on ICl,swell. Zinc is known to tightly associate with sulfhydryl groups such as in zinc finger proteins. We found that extracellular zinc irreversibly inhibited ICl,swell at a site downstream in the signaling cascade. Moreover, zinc blocking kinetics were voltage dependent, suggesting interaction with a site within the electric field, across the pore of the channel responsible for ICl,swell. The importance of sulfhydryl groups was confirmed by demonstrating irreversible block by N-ethylmaleimide, a sulfhydryl alkylating reagent. In contrast, nickel failed to block ICl,swell, and as noted in previous studies, cadmium preferentially blocked the time-dependent component of ICl,swell. These data confirm the importance of sulfhydryl groups in the function of ICl,swell. Moreover, by demonstrating the voltage-dependence of block, the data strongly suggest the critical sulfhydryl group is within the channel pore. These biophysical characteristics of native ICl,swell are markers that should be recapitulated in expressed proteins claimed to be responsible for ICl,swell.

Dans le cadre de ce projet, des nanoparticules à base d'oxyde de fer, de silice et de carbone (noir de carbone et différentes formes allotropiques de carbone) sont ajoutées à des mélanges de poudres métalliques de type FC0208 contenant également un lubrifiant dans le but d'étudier l'influence de la présence de ces nanoparticules sur l'écoulement des mélanges de poudres. Les travaux consistent à élaborer des mélanges en laboratoire contenant différentes teneurs en nanoparticules et de mesurer les caractéristiques propres à l'écoulement selon les normes MPIF définies. La séquence d'addition des constituants des mélanges de même que la quantité de nanoparticules et le temps de mélange sont les variables les plus importantes afin de contrôler la distribution des nanoparticules en surface des particules mères. Les mélanges sont élaborés dans des conditions contrôlées (température de mélange, humidité). Les propriétés mécaniques d'échantillons standards produits avec ces mélanges selon des conditions typiquement rencontrées en industrie sont également caractérisées. Il a été possible d'identifier un mélange, soit le mélange FC0208 avec graphite dopé (3,49%vol Monarch 880®) et 0,023%pds R812S® ajouté 5 minutes avant la fin (0.96%vol du lubrifiant) mélangé 30 minutes, permettant une nette amélioration de l'écoulement à 34,9 s/50 g et une densité apparente intéressante à 2,78 g/cm tout en montrant une bonne homogénéité par rapport à un mélange FC0208 conventionnel sans ajout de nanoparticules présentant un comportement cohésif

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Astrocytes need to preserve constant volume in the face of osmolarity perturbations to function properly. To regain their original volume after hyposmotically induced swelling, they extrude intracellular electrolytes and organic osmolytes, such as inorganic ions, excitative amino acids or polyols, accompanied by osmotically driven water. This process is termed regulatory volume decrease and is ensured by various ion channels and transporters. Recently, much attention has been focused on the ubiquitous volume-regulated anion channels activated by cell swelling. VRACs are moderately outwardly rectifying with intermediary conductance, permeable to inorganic anions and organic osmolytes and sensitive to broad-spectrum anion channels blockers. Using patch-clamp technique we aimed to characterize VRACs in cultured cortical astrocytes isolated from neonatal Wistar rats and to elucidate the effect of intracellular Na+ on VRAC activity. In addition, we also intended to characterize these channels in situ in brain slices of 10 - 12 days old rats, focusing mainly on hippocampal astrocytes. To induce astrocytic swelling, we exposed astrocytes to hypotonic solution (250 mOsm). In agreement with previous findings, we showed that cultured cortical astrocytes activate VRAC currents upon exposure to hypotonic stress, which...