Les aciers Dual-Phase constituent plus de 50% du poids des automobiles récentes. Ils associent une très bonne formabilité à une haute limite à rupture. Cet excellent compromis mécanique résulte de leur microstructure biphasée, constituée d’une phase martensitique dure englobée dans une matrice ferritique ductile. Ces aciers contiennent principalement du carbone et du manganèse. Les ségrégations chimiques formées lors de la coulée créent, à l’issue des traitements thermo-mécaniques ultérieurs, des structures en bandes ferrito-martensitiques néfastes aux propriétés d’endommagement. Les principaux objectifs de cette thèse étaient de comprendre les mécanismes de formation des bandes, et de relier leurs caractéristiques (intensité, topologie…) aux paramètres du procédé. Des cycles thermiques inspirés du procédé industriel ont été réalisés sur des échantillons d’une nuance représentative (Fe-0.15%C-1.5%Mn). Plusieurs techniques expérimentales (dilatométrie, microscopies, sonde électronique, EBSD…) ont été mises en oeuvre pour comprendre les mécanismes de développement des microstructures. Des outils de visualisation et de quantification de la topologie bidimensionnelle et tridimensionnelle des microstructures ont été développés, permettant d'évaluer l’influence des paramètres du traitement thermique sur la microstructure finale. Pour différentes topologies, les champs de contraintes locaux responsables de l’endommagement ont été estimés à l’aide de simulations par éléments finis. Les informations recueillies permettront d’alimenter des modélisations numériques visant à reproduire la genèse des microstructures et à prévoir leur comportement mécanique en grande déformation / Modern cars are composed in weight of more than 50% of Dual-Phase steels. They combine a very good formability and high level of strength. This excellent mechanical accommodation is due to their two-phase microstructure, composed of hard martensite phase in a ductile ferrite matrix. These steels contain principally carbon and manganese. Chemical segregations developed during the casting create, after subsequent thermo-mechanical treatment, banded structures of ferrite and martensite unfavorable for damaging properties. Main objectives of this thesis were to understand mechanism of bands formation, and link their characteristic (intensity, topology…) to the process parameters. Some heat treatment routes derived of the industrial process were realized on sample of representative grade (Fe-0.15%C-1.5%Mn). Several experimental techniques (dilatometry, microscopy, electronic probe, EBSD…) were operating to understand mechanism of microstructures development. Some tool of visualization and quantification of the two-dimensional and three-dimensional were developed, enable to evaluate the influence of heat treatment parameters on the final microstructure. For different topologies, the local stress fields liable of damaging were estimated with the support of finite elements simulations. The collected information will allow loading numerical modeling with the purpose to reproduce microstructures genesis and to predict their mechanical behavior in high strain

L’objectif de cette thèse était d’isoler de nouvelles glycoside-hydrolases à partir d’une souche de Bacillus issue d’un Biotope sud-tunisien. Cette souche a montré des potentialités à produire une amylase et une lichenase à 45°C et à pH 9. La production de ces deux hydrolases a été optimisée en fermentation solide sur millet, une agro-ressource de faible coût. Cette optimisation a été conduite en adoptant la méthodologie des plans d’expériences. Nous avons ainsi obtenu des niveaux de production de l’ordre de 540 Unités d’activités amylase par gramme de substrat solide et 503 U/g d’activité lichenase. Ces deux protéines ont été par la suite purifiées et caractérisées biochimiquement. L’amylase présente un pH et une température d’activité optimaux de 5 et 70°C, respectivement. La lichenase a montré une thermoactivité et une thermostabilité remarquables qui la distinguent des lichenases précédemment décrites. En effet, l’enzyme conserve plus de 20% de son activité à 100°C, et plus de 60% de son activité après une incubation de 30 min à 90°C. Le gène codant pour cette protéine a été isolé par la construction d’une banque fosmidique dans E. coli. La comparaison de sa séquence avec la banque de données NCBI a montré que le gène de la lichenase UEB-S possède une très forte homologie avec celle de Bacillus subtilis 168, avec les positions de deux acides aminés seulement qui divergent. Un modèle de la lichenase construit au cours de cette étude laisse supposer que l’un de ces deux acides aminés (Val 69) pourrait être impliqué dans sa thermostabilité, et ce en modifiant la géométrie du site de fixation au calcium / The aim of this thesis was to isolate new glycoside hydrolases from a Bacillus strain isolated from a Biotope in the south of Tunisia. This strain was able to produce a lichenase and an amylase at 45 ° C and pH 9. The production of these two hydrolases was optimized in solid state fermentaion using millet, a low cost. agro-resource as solid substrate. This optimization was carried out using response surface methodology (RSM) based on Doehlert design. We obtained production levels of around 540 units of amylase activity per gram of solid substrate and 503 U / g of lichenase activity.Both proteins were subsequently purified and characterized biochemically. The amylase has a pH and a temperature optimum of activity of 5 and 70 ° C, respectively. The lichenase showed a remarkable thermostability which distinguish it from described lichenases. Indeed, the enzyme retained more than 20% of its activity at 100 ° C, and more than 60% of its activity after incubation for 30 min at 90 ° C. The gene encoding this protein was isolated by the construction of genomic a library in E. coli. Comparison of its sequence with the NCBI database showed that the gene coding for UEB-S lichenase has a very high homology with that of Bacillus subtilis 168, with a difference in the position of only two amino acids A model for UEB-S lichenase built during this study suggests that one of these two amino acids (Val 69) could be involved in its thermostability probabely by changing the geometry of the calcium binding site

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Cette étude est consacrée au développement d'une pile à combustible à oxyde solide (SOFC) de type monochambre. Contrairement à une pile SOFC conventionnelle, le système monochambre fonctionne dans un mélange de gaz hydrocarbure/air ce qui permet de s'affranchir des contraintes d'étanchéités. Le principe de fonctionnement est basé sur la différence d'activité catalytique entre l'anode et la cathode : l'anode doit être sélective à l'oxydation des hydrocarbures et la cathode à la réduction de l'oxygène. La configuration monochambre implique cependant de nouvelles contraintes concernant notamment la stabilité des matériaux sous mélange hydrocarbure/air à haute température.L'objectif de cette thèse est d'optimiser les performances d'une pile monochambre fonctionnant sous mélange méthane/oxygène et d'améliorer la compréhension de ce système.Les différents éléments d'une pile (électrolyte, cathode, anode) ont été caractérisés sous mélange méthane/oxygène. Quatre matériaux de cathodes (LSM, BSCF, SSC, LSCF) ont été comparés au niveau de leur activité catalytique, stabilité, conductivité électrique et résistance de polarisation. Une étude catalytique de l'anode a été réalisée afin d'identifier les réactions chimiques qui se produisent. Une étude de pile complète en géométrie électrolyte support a permis de sélectionner le matériau de cathode LSCF. Cette étude a également mis en évidence la nécessité de diminuer l'épaisseur de l'électrolyte, la géométrie anode support a donc été étudiée. La première pile anode support a présentée une anode inhomogène et un électrolyte poreux. Des travaux ont été menés afin d'homogénéiser l'anode et de diminuer la porosité de l'électrolyte. En optimisant les conditions de fonctionnement (température et rapport CH4/O2), une densité de puissance maximale de 160 mW.cm-2 a été obtenue.

Le cuivre et des diélectriques à faible permittivité, appelés diélectriques « low-k », ont remplacé l'aluminium et l'oxyde de silicium dans les interconnexions, ce qui permet de diminuer le temps de réponse des circuits submicroniques. Cependant, les problèmes de fiabilité mécanique risquent<br />d'augmenter. Il est nécessaire de comprendre le comportement de ces structures lors de sollicitations thermomécaniques. Ce travail repose sur un couplage entre la modélisation par éléments finis, des caractérisations mécaniques et des analyses microstructurales. Tout d'abord, les caractéristiques mécaniques du film diélectrique SiOxCyHz (k = 3,0) et de la barrière SiCxNyHz ont été déterminées et<br />comparées respectivement à celles du film SiO2 et de la barrière SiNyHz. La tenue mécanique des différentes interfaces rencontrées dans les interconnexions a été mesurée. Un modèle par éléments finis a ensuite été développé afin d'évaluer les contraintes thermomécaniques dans les interconnexions. La loi de comportement des différents films a été déterminée en couplant des mesures de l'évolution de la courbure en fonction de la température, réalisées sur des films minces et des empilements, à des<br />modélisations par éléments finis. Elle permet de tenir compte de la déformation intrinsèque des films ainsi que de la déformation élasto-plastique du film de cuivre. Une modélisation séquentielle a été réalisée afin de prendre en compte les différentes étapes du procédé de fabrication des interconnexions. Le comportement mécanique, évalué grâce à des mesures de l'évolution de la courbure, au cours de<br />cycles thermiques, et microstructural, observé par microscopie électronique à transmission, de réseaux de<br />lignes cuivre / diélectrique « low-k », de différentes largeurs, a été étudié puis modélisé. Lorsque la largeur des lignes diminue, la loi de comportement du cuivre doit être ajustée : le film est élastique entre 50 et 400°C et l'effet de son orientation cristallographique sur ses caractéristiques mécaniques doit être considéré. Le modèle par éléments finis développé a ainsi permis d'étudier le comportement des différents films constituant les réseaux de lignes mais il pourra être utilisé pour modéliser des géométries plus complexes et anticiper les problèmes de fiabilité mécanique.

Au cours de ce travail nous nous sommes intéressés à la caractérisation de nanoparticules magnétiques anioniques et cationiques en électrophorèse capillaire (CE). Dans le cadre de l'analyse de particules cationiques, différentes stratégies de modification du capillaire ont été envisagées de sorte à supprimer les phénomènes d'adsorption et ainsi permettre une mesure précise de la mobilité électrophorétique de ces particules. Il a été montré l'influence de différents paramètres inhérents au choix de l'électrolyte de séparation, dont la force ionique, la nature et la concentration des co-ions et contre-ions ainsi que le pH, sur la mobilité et la dispersion électrophorétique des particules. Une séparation en taille a été obtenue pour des populations de particules de maghémite dont les diamètres moyens (< 10 nm) diffèrent de seulement 2 nm et expliquée à la lumière des théories d'Overbeek-Booth qui tiennent compte de l'effet de relaxation. Une caractérisation précise de la charge de surface de particules cœur/coquille bifonctionnalisées amino-PEG a également été réalisée sur des populations de particules de taille uniforme (~ 40 nm), et corrélée à un taux de greffage effectif. Enfin un protocole de mesure du coefficient de diffusion collectif des particules a été développé, basé sur la théorie de la dispersion de Taylor, permettant de (i) distinguer des populations de particules dont les diamètres moyens (< 10 nm) diffèrent de seulement 2 nm, (ii) mettre en évidence l'existence d'interactions répulsives de nature électrostatique entre particules de même signe de charge, (iii) quantifier ces interactions en fonction de la force ionique du milieu de dispersion. Ces nouvelles méthodes de caractérisation à la fois simples et rapides devraient s'avérer cruciales pour l'optimisation de la conception de nanoparticules fonctionnalisées destinées à des applications biomédicales.

Cette HDR est l'occasion pour moi de présenter les travaux que je mène depuis plus de 10 ans dans le cadre du développement de l'activité en biomécanique au CEMEF. Ces travaux se structurent autour de deux axes : le comportement des tissus vivants et la modélisation numérique en biomécanique. Axe " caractérisation du comportement mécanique des matériaux vivants " Une partie de mon activité de recherche a consisté à mettre en place une méthodologie de caractérisation des matériaux, notamment biologiques. Concernant les tissus mous, mes collaborations étroites avec des praticiens hospitaliers m'ont permis de mettre au point un protocole de recueil de données au bloc opératoire et dans le service d'imagerie médicale. Ce protocole a nécessité la conception et la réalisation d'un dispositif expérimental d'indentation portable (" la pince Rhéobiol "), permettant l'acquisition de données au plus proche du bloc opératoire. Cet outil original - utilisé maintenant dans d'autres laboratoires de recherche - a permis de caractériser le comportement mécanique de plusieurs tissus, comme l'utérus, les trompes de Fallope et le placenta. Axe " développement de modèles numériques pour la biomécanique " La modélisation du comportement mécanique du corps humain recèle toutes les difficultés liées à la modélisation de structures complexes et hétérogènes. Je présenterai ici la démarche mise en œuvre, partant de modèles simplifiés monocorps, homogènes, élastiques linéaires, faiblement déformés, pour parvenir finalement à des modèles multicorps, hétérogènes, visco-hyperélastiques et soumis à de grandes déformations. Une attention toute particulière a été portée aux protocoles d'imagerie médicale dans le but de construire le plus fidèlement possible les modèles géométriques des organes et tissus étudiés. Les modèles éléments finis obtenus à l'issue de ces différents étapes ont été appliqués à de nombreuses problématiques biomédicales ou chirurgicales parmi lesquelles la modélisation d'une suite d'opérations chirurgicales en gynécologie et en ophtalmologie, l'aide à la conception de dispositifs médicaux (prothèses mammaires, implants dentaires) ou encore l'évaluation des conséquences d'une intervention en chirurgie maxillo-faciale. Outre une synthèse de mon parcours scientifique, de mes activités en termes d'enseignement et d'encadrement de formation à la recherche, cette soutenance d'Habilitation à Diriger les Recherches est l'occasion pour moi de passer en revue un certain nombre de résultats issus de travaux personnels, de collaborations avec d'autres chercheurs - tant du monde de la mécanique que du monde médical - et de travaux des étudiants que j'ai eu le plaisir d'encadrer et de former et qui ont largement contribué au succès de cette activité.

Les recherches en biologie cellulaire ont été fortement marquées au cours des deux dernières décennies par la prise en compte accrue des propriétés mécaniques des cellules vivantes. Le développement remarquable d'un nouveau champ disciplinaire, la mécanobiologie, et l'étude des voies de signalisation associées, ou mécano-transduction, en sont des signes tangibles. Dans ce contexte, cette thèse est une contribution à la caractérisation des propriétés mécaniques actives et passives de cellules adhérentes à partir de leur réponse à des sollicitations imposées. <br />Cette approche, qui se définit formellement comme la résolution d'un problème inverse, a été développée dans une première partie de notre travail pour identifier le module d'élasticité intrinsèque de cellules adhérentes sollicités mécaniquement par pinces optiques ou pinces magnétiques. Ces techniques de micromanipulations permettent en effet de déformer le cytosquelette de la cellule par l'intermédiaire de billes fonctionnalisées accrochées aux récepteurs transmembranaires de la cellule. Cependant, l'analyse directe du couple sollicitation/réponse ne permet d'accéder qu'au module d'élasticité apparent de la cellule. L'originalité de notre travail est de proposer une amélioration significative de l'estimation du module d'Young de la cellule grâce à la prise en considération de plusieurs facteurs géométriques qui sont : (i) l'angle d'imprégnation de la bille dans la cellule, (ii) la hauteur sous bille de la cellule et (iii) la courbure de l'interface bille/cellule. Nous proposons notamment des fonctions explicites de ces paramètres permettant de corriger l'erreur commise lorsque la rigidité cellulaire est estimée sous l'hypothèse d'un milieu infini ou semi-infini. <br />La seconde partie de notre travail concerne la caractérisation, plus complexe, des propriétés mécaniques actives de cellules contractiles observées par vidéo-microscopie. Dans ce cas, l'illumination de la cellule est la fonction d'entrée, tandis que le champ de déplacement observé au cours du temps constitue la réponse cellulaire. Le problème inverse consiste ici à remonter au champ de contraintes intracellulaires à l'origine du champ de déplacement observé. Afin de mieux comprendre la dynamique contractile spontanée de cardiomyocytes isolés, nous avons dans un premier temps développé un algorithme de flot optique performant, basé sur la corrélation d'images, qui nous a permis de quantifier précisément l'évolution des déformations intracellulaires à l'échelle des sarcomères. A partir de ce champ de déformation spatio-temporel, nous avons pu reconstruire de façon originale la propagation des contraintes intracellulaires calcium-dépendantes qui gouvernent la périodicité et l'amplitude de la contraction du cardiomyocyte. <br />Nous montrons enfin en perspective l'intérêt de cette approche au niveau du tissulaire en présentant différents résultats obtenus en élastographie des artères coronariennes.

Les travaux de recherche de ce manuscrit s'inscrivent dans le cadre d'une coopération scientifique avec la société STMicroelectronics de Tours concernant les interconnexions des prochaines générations de circuits intégrés. L'intégration de nanotubes de carbone comme connecteurs en microélectronique de puissance, limiterait sévèrement les effets d'échauffements dans les empilements de puces, permettant une meilleure dissipation de la chaleur. Ce travail de thèse avait pour objectif de déterminer un procédé de croissance reproductible de nanotubes de carbone d'au moins 20 dm de long, en tapis perpendiculaire au substrat, peu pollué par du carbone amorphe afin de réaliser un véhicule test permettant de mesurer les propriétés thermiques et électriques du tapis de nanotubes obtenu. Le dispositif expérimental présenté utilise l'ablation laser pour le dépôt de catalyseur (fer) la méthode de CVD assistée par plasma radiofréquence d'éthylène et d'hydrogène pour la croissance de nanotubes de carbone. Des conditions optimales d'obtention des tapis répondant aux critères de réalisation des démonstrateurs, ont été définies à la suite d'une étude paramétrée. Pour les mesures électriques, des plots d'or servant d'électrodes, sont déposés sur les tapis de nanotubes. Lors des tests électriques 4 pointes sur le démonstrateur réalisé, le comportement ohmique des tapis de nanotubes a été mis en évidence. Une puissance de 300 mW/mm2 est déposée sur les plots sans aucun dommage pour les nanotubes, et une résistivité de l'ordre de 10-3 L.m a été estimée. Pour les tests thermiques, une couche mince de titane absorbant l'énergie d'un faisceau laser UV pulsé représentant la source de chaleur, est déposée sur le tapis de nanotubes. Des valeurs de conductivité thermique apparente de 200 - 300 W/m/K et intrinsèque de 660W/m/K ont été déterminées par méthode de pyrométrie infrarouge résolue en temps.

La seiche commune Sepia officinalis est un Mollusque Céphalopode présent sur les côtes Normandes. En Baie de Seine, elle représente la troisième espèce visée par les flottilles hauturière et côtière, ce qui en fait une ressource économique importante pour la région. Dans un contexte de protection de la ressource, l’étude et la compréhension des mécanismes liés à la reproduction représentent un objectif majeur. Cette étude est donc focalisée sur les mécanismes régulateurs de la ponte, et en particulier sur les facteurs impliqués dans l’émission des ovocytes. Des recherches antérieures effectuées au laboratoire ont mis en évidence un contrôle multifactoriel du processus de ponte, avec trois niveaux de régulation. (i) Les neuropeptides sont impliqués dans la perception des paramètres environnementaux, (ii) les facteurs ovariens assurent la régulation paracrine du tractus génital, et (iii) les phéromones sexuelles, tout en interférant avec la ponte, sont suspectées de jouer un rôle important dans le comportement des géniteurs associé à la reproduction. Cette thèse met en lumière le rôle de 2 familles de neuropeptides identifiées récemment : les CCAPs et les FLGamides (ou So-orcokinines B). Ces deux familles participent au transport de l’ovocyte et à la sécrétion capsulaire en agissant sur l’activité contractile du complexe oviducte/glande de l’oviducte et des glandes nidamentaires principales. Ces neuropeptides sont par ailleurs suspectés de jouer un rôle dans la biosynthèse des protéines vitellines et des protéines capsulaires. Parallèlement, des phéromones sexuelles sont exprimées par la glande de l’oviducte et sécrétées avec les protéines capsulaires. Des travaux antérieurs ont permis de caractériser des produits d’expression issus de clivages de type prohormone convertase. Dans cette nouvelle étude, un second mode de clivage a été mis en évidence avec l’identification de produits de clivage de masse moléculaire supérieure à 20 kDa. L’un de ces produits, la phéromone beta, a été produit en système recombinant mais son activité biologique sur l’appareil génital mâle et sur l’oviducte n’a pas été démontrée. Quant aux tests comportementaux, ils n’ont pu être exploités du fait d’un nombre d’animaux testés trop restreint. Enfin, une approche transcriptomique comparative et différentielle réalisée à partir de l’organe olfactif mâle et du pavillon de l’oviducte a permis d’identifier un récepteur candidat à la liaison avec les phéromones sexuelles / The common cuttlefish (Sepia officinalis) is a Cephalopod mollusk found on the Normandy coasts. In the Bay of Seine, it is the third species targeted by offshore and coastal fleets, so it is an important economic resource for the whole region. In a context of resource protection, the study and understanding of its reproductive mechanisms is a major objective. This study is therefore focused on the regulatory mechanisms of egg-laying, and in particular on the factors involved in the release of oocytes. Previous research in the laboratory demonstrated multifactorial control of the egg-laying process, with three levels of regulation: (i) neuropeptides involved in the perception of environmental cues, (ii) ovarian factors providing paracrine regulation of the genital tract, and (iii) sexual pheromones, which are implied in egg-laying and are suspected to play a determining role in the reproductive behavior. This thesis highlights the role of two families of recently identified neuropeptides called CCAPs and FLGamides (or So-orcokinins B). These two families participate in oocyte transport and in egg capsule secretion by acting on the contractile activity of the oviduct/oviduct gland complex and of the main nidamental glands. These neuropeptides are also suspected to play a role in the biosynthesis of yolk and capsular proteins. At the same time, sex pheromones are expressed by the oviduct gland and secreted along with capsular proteins. Previous work made it possible to characterize expression products resulting from cleavages of the prohormone convertase type. In this new study, a second mode of cleavage is highlighted, evidenced by the identification of cleavage products with MWs greater than 20 kDa. One of these products, beta pheromone, was produced in a recombinant system but its biological activity on the male reproductive system and on the oviduct was not demonstrated. As for behavioral tests, they were not exploited because the number of animals tested was too small. Finally, a comparative and differential transcriptomic approach of the male olfactory organ and the oviduct pavilion evidenced a candidate receptor expected to bind to sex pheromones