Cette thèse porte sur l’étude et l’optimisation du refroidissement des convertisseurs électriques de puissance (CVS) utilisés dans les trains. Ces composants de grandes dimensions sont lourds, bruyants, et représentent un gouffre énergétique à cause de leur système de refroidissement composé de ventilateur. Nous analysons d’autres types de refroidissements économiques et efficaces. Nous étudions numériquement sous Comsol Multiphysics le refroidissement des CVS par convection naturelle en utilisant l’effet cheminée et par film liquide en exploitant le changement de phase pour évacuer le maximum de chaleur. Les résultats numériques sont validés avec les résultats issus de la littérature et ceux obtenus expérimentalement grâce à un dispositif réalisé pour cette étude. Les résultats obtenus ont permis de constater que la convection naturelle n’est pas suffisante pour évacuer la chaleur et que le refroidissement par film liquide représente une solution très efficace. Nous avons aussi étudié expérimentalement l’efficacité du refroidissement par caloducs. L’influence de la répartition de la chaleur a aussi été analysée pour optimiser l’emplacement des composants électroniques dans le CVS. Une comparaison générale de tous les résultats a permis de proposer le système le plus optimiser en fonction des paramètres choisis. / This thesis is about a study and optimization of the cooling electric power converters (CVS) used in trains. These components are heavy, noisy, and are not energetically efficient. We analyze other types of economic and efficient cooling. We used Comsol Multiphysics to study numerically CVS cooling by natural convection using the chimney effect and liquid film by exploiting the phase change to evacuate heat. The numerical results are validated with the results from literature and those obtained experimentally. The results have shown that natural convection is not sufficient to evacuate the heat and the cooling by liquid film represents an interesting solution. We also studied experimentally the effect of the heat pipe cooling. The influence of the heat distribution was also analyzed to optimize the location of the electronic components in the CVS. A general comparison of all results was proposed to optimize the cooling system.

La chromatographie bidimensionnelle préparative suscite de plus en plus d'intérêt dans l'élucidation d'échantillons complexes car elle permet de collecter un grand nombre de molécules à haute pureté et quantitée récupérée. Bien que la chromatographie liquide (LC) soit souvent choisie en deuxième dimension, la chromatographie de partage centrifuge (CPC) à de multiples avantages qui en font une technique de choix pour la première dimension. Dans le but de purifier plusieurs molécules d’intérêt dans les matrices végétales, le couplage «comprehensive» CPCxLC représente une technique à fort potentiel. Après avoir expliqué son intérêt et les enjeux liés à la séparation préparative en mode «comprehensive», le développement d’une telle séparation est étudiée selon trois axes. Tout d’abord, une purification de deux molécules d’intérêt dans la plante Edelweiss est réalisée à l’échelle industrielle grâce à la réalisation de cartographies 2D au laboratoire. Cette application permet de montrer l’intérêt du couplage et de mettre en évidence les verrous liés aux conditions de transfert total des fractions en deuxième dimension. Dans une deuxième partie, la séparation CPCxLC en mode « comprehensive » est développée avec le transfert total de l’échantillon en deuxième dimension pour la purification de cinq composés cibles présents dans la plante Edelweiss. Les points clés de la séparation CPCxLC, à savoir le temps d’échantillonnage et le transfert en deuxième dimension, sont étudiés au regard du couplage LCxLC afin de garantir une qualité de séparation permettant la récupération totale des composés. Enfin, la troisième partie consiste à la mise en place d’une méthodologie de sélection des systèmes CPCxLC basée sur l’évaluation quantitative du potentiel des systèmes bidimensionnels à apporter de la distance entre les pics. Cette procédure de sélection est développée sur l’échantillon Cyclopia genistoides avec l’objectif d’isoler huit composés cibles / Preparative two-dimensional chromatography is gaining interest in the elucidation of complex samples as it allows the collection of a large number of molecules with high recovered purity and quantity. While the second dimension is often selected to be liquid chromatography (LC), centrifugal partition chromatography (CPC) is a technique with multiple advantages representing a suitable first dimension. In order to purify several molecules of interest in plant matrices, the comprehensive CPCxLC represents a technique with high potential. After explaining its interest and the issues related to the preparative separation in comprehensive mode, the development of such a separation is studied according to three axes. Firstly, a purification of two targeted molecules in Edelweiss plant is carried out at industrial scale thanks to the realization of 2D-contour plot. This application allows to expose the interest of the separation and to highlight the locks related to the conditions of total transfer of the fractions in second dimension. In a second part, the comprehensive CPCxLC separation is developed with the total transfer of the sample in second dimension applied to the purification of five target compounds from Edelweiss plant. The key points of the CPCxLC separation, namely the sampling time and the second dimension transfer, are studied with regard to the LCxLC separation in order to ensure a separation quality allowing the total recovery of the compounds. Finally, the third part consists in the implementation of a CPCxLC system selection methodology based on the quantitative evaluation of the potential of two-dimensional systems to generate distance between peaks. This selection procedure is developed on the sample Cyclopia genistoides with the objective of isolating eight target compounds

Cette thèse a été conduite afin d’explorer le potentiel d’une nouvelle méthodologie utilisant la pyrolyse, la chromatographie gazeuse et la spectrométrie de masse pour la caractérisation et l’identification des fibres papetières utilisées dans la fabrication des papiers asiatiques traditionnels à partir de la caractérisation des métabolites de ces fibres. Cette méthodologie utilise un processus d’échantillonnage facilité nécessitant une très petite quantité d’échantillons (de l’ordre de quelques dizaines de µg). Après la pyrolyse des échantillons de papiers et la séparation chromatographique des composés formés, des distributions caractéristiques pour les métabolites des fibres papetières (considérant leur présence et leur intensité) ont été observées dans une région définie comme région d’intérêt dans les chromatogrammes: ces distributions se sont révélées spécifiques pour la caractérisation des papiers fabriqués à partir de différents types de fibres et ont été utilisées pour distinguer l’origine des différentes fibres papetières couramment utilisées dans la fabrication de papiers asiatiques traditionnels. Premièrement, les problèmes rencontrés dans l’étude des papiers faits à la main ont été présentés, comme l’origine de la fabrication du papier, l’incohérence de certains résultats dans l’identification des fibres (reportés dans différentes études scientifiques), les limites de la microscopie pour l’identification des fibres papetières d’origines botaniques similaires et les risques d’imprécision dans le référencement des échantillons. Tous ces problèmes montrent la nécessité d’explorer de nouvelles méthodes pour (1) améliorer la fiabilité de l’identification des fibres papetières des papiers asiatiques traditionnels, (2) valider et confirmer les résultats obtenus par l’analyse microscopique. À cette fin, dans un premier temps, des papiers asiatiques de référence ont été étudiés. Les résultats expérimentaux ont montré que les différentes fibres papetières utilisées pour la fabrication des papiers étudiés montraient des différences dans les distributions de leurs marqueurs spécifiques : par exemple, les fibres d’origine de la famille Moraceae montrent une distribution caractéristiques de composés triterpèniques alors que les fibres d’origine de la famille Thymelaeaceae montrent une distribution caractéristiques de composés de type stigmastanes. De leur côté, les fibres des plantes appartenant au groupe Ma montrent peu de métabolites caractéristiques. Les différences observées dans la distribution de ces métabolites ont été attestées par la comparaison entre distributions obtenues à partir des fibres végétales et celles des papiers faits à la main attestant de l’origine commune de ces métabolites issus des tissus végétaux d’origine. Ainsi, la méthodologie étudiée se révèle prometteuse en tant que méthode de chimiotaxonomie pour l’identification des fibres inconnues de papiers faits à la main. Avec les exemples d'applications fournies au cours du travail expérimental, le couplage de la pyrolyse, de la chromatographie en phase gazeuse et de la spectrométrie de masse (avec l’utilisation de la Py-GC/MS et de la Py-GCxGC/MS) a montré sa capacité à distinguer les fibres d'une même famille (qui peuvent présenter des caractéristiques similaires en microscopie) et peut ainsi constituer une méthode efficace d'identification des fibres et de validation des résultats d'identification obtenus par l'observation microscopique. Dans la présente thèse, les caractéristiques de la chromatographie gazeuse intégralement bidimensionnelle GCxGC, ses avantages pour les applications dans le domaine du patrimoine culturel et son apport potentiel pour le traitement des données 1D ont été discutées (...) / This study was conducted to explore a new methodology for handmade fiber characterizationand identification using pyrolysis, gas chromatography and mass spectrometry. It employseasy sampling process with minor quantity of samples required. After pyrolysis of handmadepapers, a featured metabolites distribution patterns (presence plus intensity) eluting in the defined region of interest (ROI) was observed to be characteristic for handmade papers of different material origins. The method utilizes these metabolites distribution patterns as markers to discriminate different fiber origins. Firstly, the problems encountered in the investigation of handmade papers were introduced such as the origin of papermaking, the inconsistency in the fiber identification results sometimes gained by different scholars, the limits of microscopy in identifying fibers from similar species and the likely imprecision of the reference sample labeling. All these problems showed the necessity to explore a new method in order to (i) make precise fiber identification of handmade papers and (ii) to validate or confirm the identification results obtained by microscopy. Then, modern reference handmade papers were firstly studied. The result revealed that different plant fibers used for papermaking have different marker distributions in the ROI, forinstance, the Moraceae family with a featured distribution of terpene compounds and theThymelaeaceae family with a featured distribution of stigmasta compounds. The fibers fromthe ma group usually revealed few compounds in the ROI. This metabolites difference in theROI was attested from the plant tissues with their similar distribution in handmade papers and plant raw fibers. Thus, the chosen methodology offers promise as a method of chemotaxonomy for unknown handmade paper fiber identification. With the examples ofapplications provided during the experimental work, the coupling of pyrolysis, gaschromatography and mass spectrometry (through the use of Py-GC/MS and Py-GCxGC/MS)showed its ability to distinguish fibers from the same plant family (that may present similar microscopic features) and thus, can constitutes an effective method for fiber identification as well as to validate the identification results of the microscopic observation. In the present thesis, the features of GCxGC and the benefits for cultural heritage applications and its help for the ID data treatment were discussed. The tested Py-GCxGC/MS methodology has been for the first time proposed in the cultural heritage field and it harbors the potential to promote the research in this domain, enhancing our capacity to handle small quantities of complex samples while providing an exhaustive response on its composition.

Résumé confidentiel / Résumé confidentiel

Infection fongique opportuniste, l’aspergillose pulmonaire invasive reste redoutée au sein des services hospitaliers d’onco-hématologie, de réanimation ou de transplantations d’organes. Le diagnostic, tant clinique que biologique, souffre globalement d’un manque de sensiblité et de spécificité. De ce fait, le développement de nouveaux marqueurs d’infection semble nécessaire pour améliorer la prise en charge des patients à risque. Dans ce sens, nous avons d’abord mis au point un modèle murin nous permettant d’explorer la maladie aspergillaire avec reproductibilité. Nous avons ensuite étudié le compartiment pulmonaire des rats grâce à deux techniques permettant l’exploration protéomique de leurs liquides de lavages broncho-alvéolaires (LBA). La spectrométrie de masse MALDI-TOF a premièrement dessiné des profils protéiques reproductibles, spécifiques de l’état infecté. L’électrophorèse bidimensionnelle, suivie d’une étude comparative statistique, a ensuite sélectionné 20 spots protéiques surrepreséntés au cours de l’aspergillose expérimentale. Leur caractérisation en spectrométrie de masse a abouti à l’identification de 16 protéines, dont une présentait un intérêt tout particulier car jamais décrite jusqu’ici : ITIH4. Une analyse par western blotting a confirmé la surabondance de cette protéine dans tous les LBA de rats malades, ainsi que son augmentation relative dans le sérum après initiation de l’aspergillose expérimentale. De même, une tendance similaire a été observée dans des LBA d’origine humaine. / Opportunistic fungal infection, invasive aspergillosis is still much feared in the hematologyoncology departments, intensive care units and organ transplant centres. Diagnosis globally suffers from a lack of sensibility and specificity. Therefore, the development of new markers of infection seems necessary to improve the management of patients at risk. In this sense, we first developed a rat model which closely mimics the human disease. We were then able to study the pulmonary compartment of infected rats by the means of two proteomic techniques carried out within their bronchial-oalveolar lavage fluids (BALF). MALDI-TOF mass spectrometry first designed reproducible protein profiles of infected BALF, like a finger print. Two-dimensional electrophoresis, followed by a comparative statistical study, then selected 20 spots overrepresented in experimental aspergillosis. Their characterization by mass spectrometry led to the successful identification of 16 proteins. One of them was of a particular interest because never described so far: ITIH4. Analysis by western blotting confirmed the overabundance of this protein in all infected rat BALF, as well as a relative increase in the serum after initiation of the experimental aspergillosis. Likewise, a similar trend was observed in BALF of human origin.

La chromatographie en phase liquide bidimensionnelle est une technique à fort potentiel, offrant un grand pouvoir de séparation. Après avoir démontré son intérêt dans l’industrie pharmaceutique et présenté les enjeux liés à l’analyse quantitative, une attention particulière est portée sur le développement de méthodes. Dans l’idée de développer une stratégie d’analyse générique, la première étape est de sélectionner un set de trois systèmes 2D par le biais d’une approche développée au laboratoire. La deuxième étape est d’évaluer le potentiel de ces systèmes pour l’analyse quantitative. Ces deux étapes ont conduit à la proposition d’une stratégie d’analyse applicable à l’analyse pharmaceutique dans un contexte industriel. Enfin le potentiel du couplage RPLCxSFC est envisagé dans deux cas de figure différents. Premièrement, dans le but de comparer ce couplage aux séparations RPLCxRPLC développées dans le cadre d’une stratégie analytique générique, en termes de pouvoir de séparation. Deuxièmement, dans le cadre de l’analyse de composés chiraux, en développant un couplage sRPLCxSFC permettant une analyse achirale/chirale simultanée. Les avantages d’une telle approche ont été mis en avant en la comparant aux approches conventionnelles / Two-dimensional liquid chromatography (2D-LC) is a powerful technique considering its high separation power. After showing the advantage of 2D-LC in the pharmaceutical area and presenting the challenges related to quantitative analysis, special attention was paid to method development. With the aim of developing a generic analytical strategy for pharmaceuticals, the first step of our approach consisted in selecting a set of three 2D-systems with the help of a methodology previously developed. In a second step, the potential of these 2D-systems was evaluated for the purpose of quantitative analysis. An analytical strategy able to be applied to pharmaceutical analysis in an industrial context was proposed. Finally, the potential of RPLCxSFC was investigated in two different cases. Firstly, for comparing this on-line two dimensional technique to on-line RPLCxRPLC with respect of the separation power. Secondly, for chiral compounds by developing a selective RPLCxSFC method for simultaneous achiral-chiral analysis. The advantage of such method was highlighted by comparing to conventional approaches

Wolbachia est une bactérie Gram(-) intracellulaire symbiote de nombreux arthropodes. Chez A. vulgare, elle entraîne la féminisation des mâles (souche wVul). Nous avons caractérisé le chromosome de wVul (ADN circulaire de 1.75 Mb) qui semble comporter de façon atypique plusieurs opéron rrn et dont les profils de restriction sont différents de ceux des autres souches de Wolbachia. La purification de l'ADN bactérien a permis d'amorcer le séquençage de ce génome. Un système de sécrétion de type IV caractérisé par deux opérons vir a été mis en évidence. L'expression de ces gènes dans les ovocytes et l'étude des protéines impliquées révèlent que ce système pourrait être fonctionnel. Des cartographies bidimensionnelles de profils protéiques de tissus d'individus infectés ou non indiquent des différences d'expression correspondant à des protéines du métabolisme et du cytosquelette de l'hôte surexprimées, et à une RNA hélicase qui pourrait interagir avec le déterminisme du sexe de l'hôte.

Les plantes perçoivent et enregistrent les stimuli environnementaux. Du fait de leur immobilité, elles y répondent principalement par des modifications de leur croissance et de leur morphogenèse. La modification transitoire de la concentration du calcium libre dans divers compartiments cellulaires semble avoir un rôle fondamental dans les mécanismes de perception. Les systèmes de transduction des signaux font aussi intervenir des kinases pour véhiculer l'information jusqu'au noyau cellulaire et générer une réponse spécifique. Dans ce travail nous avons étudié l'effet de stimuli abiotiques (stress mécaniques, de froid ou exposition à des micro-ondes de fréquence 0.9 et 105 GHz à une puissance non thermique) chez le lin (Linum usitatissimum L.) et Arabidopsis thaliana. Chez le lin, le modèle de la production de méristèmes épidermiques hypocotylaires nous a permis d'analyser les effets des différents stimuli en l'absence ou en présence d'inhibiteurs de canaux calciques et de chélateur du calcium. En parallèle nous avons développé l'analyse protéomique de l'hypocotyle de lin. Ainsi, nous avons établi un critère statistique permettant d'améliorer la fiabilité de détermination des changements observés sur une carte protéique obtenue par 2-DE. De plus, afin de déterminer si certains changements observés correspondent à des phosphorylations, nous avons mis au point une nouvelle technique d'analyse par spectrométrie de masse d'ions secondaires permettant de détecter directement la présence de phosphore dans un spot après une séparation électrophorétique et qui pourrait permettre la mise en évidence de phosphorylations difficiles à observer par les méthodes conventionnelles. L'analyse protéomique chez le lin a révélé que 4 protéines au moins interviennent dans la réponse rapide aux stimuli mécaniques, 7 à un choc de froid et 3 à une irradiation à 0.9 GHz. Les effets des inhibiteurs de canaux calciques et de l'EGTA portent sur 5 protéines et ceux d'une déplétion calcique (nécessaire pour induire la formation de méristèmes) sur 7. Cependant 5 parmi ces protéines sont affectées de la même façon par deux à quatre de ces stimuli et ont probablement un rôle fondamental dans le traitement des signaux abiotiques chez le lin. Parmi ces protéines une seule impliquée dans la réponse à un choc de froid a été identifiée comme étant la saccharopine déshydrogénase. L'absence de bases de données sur le lin rend difficile l'identification des protéines modifiées par les stimuli. Ainsi en utilisant le modèle Arabidopsis thaliana nous avons mis en évidence des modifications concernant quatre protéines après un choc de froid et outre ces quatre, deux autres après une irradiation de 2 h à 0.9 GHz. Parmi les protéines modifiées par ces deux stimuli, 2 ont été identifiées : l'anhydrase carbonique et la spermidine synthase. De plus l'une des protéines affectées spécifiquement par le rayonnement à 0.9 GHz est une protéine homologue aux phérophorines. Nous avons ainsi apporté des données nouvelles permettant d'avancer dans la compréhension des phases précoces du traitement des signaux abiotiques chez les plantes. En particulier nous avons montré que, de façon inattendue, les plantes perçoivent le rayonnement électromagnétique dans le domaine des GHz en utilisant probablement les voies de transduction des signaux abiotiques.

Le globule rouge a une grande faculté à se déformer, notamment lorsqu?il traverse des capillaires dont le diamètre peut être inférieur au sien. Cette résistance au cisaillement est attribuée à sa membrane particulière. Celle-ci est constituée d?une bicouche lipidique sur laquelle est fixé un réseau bidimensionnelle de protéines : le squelette. Ce squelette est principalement constitué de longs filaments de spectrine (~200 nm) reliés entre eux et à la bicouche lipidique par des complexes de jonction. Dans la première partie de ce travail, nous avons mesuré le module de cisaillement µ de la membrane (bicouche lipidique + squelette) à l?aide de deux pinces optiques. Deux billes de silice attachées à la membrane sont utilisées pour lui appliquer des forces connues. Le module de cisaillement est déduit de la déformation mesurée en fonction de la contrainte appliquée. Nous avons trouvé µ = 2.5 +/- 0.4 µN/m, valeur du même ordre de grandeur, mais inférieure, à celles obtenues par d?autres techniques. Dans une seconde partie, nous mesurons les modules d?extension KC et de cisaillement µC du squelette seul. Un globule rouge avec trois billes un piégé, et une solution de détergent est injectée afin de dissoudre la bicouche lipidique. Le squelette reste attaché aux billes et il est ensuite déformé en déplaçant les billes les unes par rapport aux autres. Les modules élastiques sont déduits de la mesure des contraintes et des déformations. Nous trouvons KC = 4.8 +/- 2.7 µN/m et µC = 2.4 +/- 0.7 µN/m dans une solution d?osmolarité égale à 25 mOsm/kg. De ces mesures, nous pouvons déduire la longueur de persistance de la spectrine, ici 5 nm. Ces valeurs sont en bon accord avec des prédictions théoriques et numériques réalisées sur des réseaux bidimensionnels de ressorts. L?influence de la force ionique et du vieillissement du squelette après l?extraction sont étudiés dans la dernière partie.

Le caramel liquide, obtenu par le traitement thermique des sucres, est couramment utilisé pour modifier le goût ou la couleur des produits agroalimentaires.Parmi les promoteurs de caramélisation autorisés, l'ammoniaque (pour les caramels colorants de classe III) et les sels d'ammonium (pour ceux de classe IV) sont source de composés néoformés indésirables (CNI) comme le 2-acétyl-4-(1,2,3,4-tétrahydroxybutyl)imidazole (THI), immunosuppresseur, et le 4-méthylimidazole (4MeI), agent convulsif. Ces molécules ont des teneurs limitées par la réglementation Européenne à 10 et 250 ppm respectivement. Pour améliorer la connaissance de la chimie du caramel et la qualité des caramels colorants en contrôlant la formation des CNI, il est nécessaire de développer des méthodes analytiques fiables, rapides et faciles à mettre en œuvre. Ce travail de thèse présente le développement de nouvelles méthodes basées sur la chromatographie en phase liquide à deux-dimensions (LC-LC). Ces méthodes très sélectives permettent de minimiser le temps d'analyse puisque la préparation de l'échantillon se réduit à une simple dilution dans l'eau et les deux séparations chromatographiques en cascade sont réalisées sur un système totalement automatisé. La validation des méthodes par les profils d'exactitude a permis d'assurer que 90 % des résultats sont à moins de 20 % de la valeur vraie dans le domaine de concentration 10 à 50 ppm pour le THI, 20 à 500 ppm pour le 4MeI, 200 à 2500 ppm pour le fructose, saccharose, lactose, maltose et maltotriose et 500 à 2500 ppm pour le glucose.Ces méthodes sont enfin appliquées au suivi de la réaction de caramélisation et au contrôle qualité des produits finis.