La construction de cartes de génomes consiste à baliser les chromosomes par des repères : les marqueurs. Plus une carte est dense en marqueurs régulièrement espacés, plus elle est informative et donc plus les applications ultérieures sont nombreuses. Parmi les différentes stratégies de cartographie, celle exploitant les hybrides d'irradiation dite carte RH, présente de nombreux avantages. Ainsi, des marqueurs polymorphes tels que les microsatellites, utiles pour les analyses de liaisons génétiques et des marqueurs de gènes, polymorphes ou non polymorphes permettant d'établir des cartes comparées avec d'autres génomes et définir des zones de conservation ou de rupture de synténie, peuvent être localisés sur une carte RH. Ces cartes comparées sont utiles non seulement pour l'identification de gènes d'intérêts mais également pour l'étude de l'évolution des génomes. Parmi les nombreux vertébrés d’intérêt, nous nous sommes particulièrement attachés à la construction de cartes RH de poissons et de cichlidés en particulier. Ceux-ci constituent en effet un modèle génétique très intéressant du point de vue économique et évolutif. La réalisation de cartes des génomes de plusieurs poissons devrait aider à l'identification de gènes impliqués dans des traits phénotypiques ou pathologiques voire même des marqueurs liés aux stress et à la reproduction. Mon travail de thèse a consisté à construire une carte du génome du bar, un panel RH de tilapia et la carte RH attenante qui a été utilisée dans la phase finale de l’assemblage des données de séquence du génome de Tilapia. Par ailleurs nous avons construit un panel RH d’esturgeon et un autre d’huitre. La cartographie du génome de tilapia, réalisée dans le cadre d’un consortium international, nous a donné un accès privilégié aux données de séquences des génomes de cinq cichlidés (O. niloticus, P. nyererei, H. burtoni, N. brichardi et M. zebra) et nous a permis de participer à l’annotation de ces séquences génomiques en nous intéressant plus particulièrement à l’identification des répertoires des gènes codant pour les récepteurs olfactifs (OR) et les récepteurs connus sous le vocable de TAAR pour ‘ Trace Amine-Associated Receptors’. C’est ainsi que nous avons identifié et caractérisé 158, 88, 90, 69, 102 gènes OR et 45, 19, 23, 12, 20 gènes TAAR dans les génomes de ces cinq poissons (O. niloticus, P. nyererei, H. burtoni, N. brichardi et M. zebra) / The construction of genome maps consists in placing tags, called markers, on the chromosomes. The denser in evenly spaced markers is a map, the more it is informative, leading to the development of more future applications. Among the different mapping strategies, those using radiation hybrids (RH) have numerous advantages. Indeed, polymorphic markers such as microsatellites, useful for linkage analyses, as well as gene markers, polymorphic or not and allowing comparative mapping with other genomes and definition of synteny breaks and conservation, can be localized on a RH map. Not only these maps are useful to identify genes of interest but they are also essential tools to study genome evolution. Among numerous vertebrates of interest, we constructed RH maps of fishes and cichlids in particular. Indeed these fishes constitute interesting genetic models from economical and evolution points of view. Having genome maps of several of these fishes would help to identify genes implicated in phenotypical or pathological traits, or even markers linked to stress and reproduction. My thesis work consisted in the construction of a genome map of the sea bass, a tilapia RH panel and its RH map, a sturgeon RH panel as well as an oyster RH panel. The tilapia map was used for the assembly of the sequencing data of the tilapia genome. Thanks to this last work realized with an international consortium we had a privileged access to the sequencing data of five cichlid genomes (O. niloticus, P. nyererei, H. burtoni, N. brichardi and M. zebra). We then participated to the annotation of these genomic sequences. In particular we have identified and characterized the olfactory receptor gene (OR) repertoires and of the trace amine-associated receptor (TAAR) gene repertoires of these five cichlids. Which are then made of 158, 88, 90, 69, 102 OR genes and 45, 19, 23, 12, 20 TAAR genes respectively.

Cette thèse est consacrée à l'étude de la déstabilisation structurale du dioxyded' uranium monocristallin. L'irradiation avec des ions Xe de 470 keV, Ce de 500 keV et La de 500 keV (correspondant à un parcours projeté Rp 85 nm et à l'écart type delta Rp 40 nm selon le code de calcul SRIM) ont été réalisées pour étudier la déstabilisation du monocristal induit, d'une part, par la création de défauts dû au processus de ralentissement nucléaire des fragments de fission à la fin de leur parcours (contribution balistique),et, d'autre part, par l'incorporation de produits de fission à forte concentration (contribution chimique). L'énergie cinétique des éléments incorporés a été choisie de sorte que leurs parcours dans le solide soient identiques afin de comparer directement les effets induits par des espèces solubles (La et Ce) et insolubles (Xe) dans le dioxyde d'uranium.La Spectrométrie de Rétrodiffusion Rutherford en canalisation (RBS/C) a été appliquée pour caractériser et quantifier les défauts générés par l'irradiation. Les données ont été analysées par simulation Monte-Carlo en considérant un modèle original comportant de deux-type de défauts (i) des atomes aléatoirement déplacés dans le cristal (RDA) et (ii) des distorsions des ranges atomiques (BC). L'accumulation de la fraction d'atomes déplacés RDA avec l'augmentation de la fluence conduit à une forte augmentation du nombre dedéfauts observé entre 4 et 7 dpa, indépendamment de la nature des ions. Une seconde augmentation spectaculaire est observée à partir de 300 dpa (correspondant à une concentration excédant 5 % atomique d'ions implantes) pour le cas spécifique des cristaux irradiés avec des ions Xe. Un comportement différentié est clairement observé pour les espèces solubles par rapport à leurs homologues insolubles. Cette différence se traduit d'une part par l'augmentation spectaculaire de RDA lorsque le cristal est implanté à très haute concentration dans le cas d'espèce insolubles, et, d'autre part, par un endommagement plus prononcé entre 7 et 300 dpa. Ce phénomène est notamment la conséquence des différences de taille entre les rayons atomiques de La et de Ce, très inférieure à celles du Xe. A contrario, l'accumulation de défauts de type distorsion des rangées atomiques BC avec l'augmentation de la fluence conduit à une évolution très similaire quelle que soit la nature de l'élément incorpore. Cette augmentation se produit principalement entre 10 et 100 dpa - correspondant à un plateau pour l'évolution des défauts de type RDA – et traduit une importante évolution structurale du dioxyde d'uranium irradie, explorée pour la première fois dans ce travail de thèse. / This thesis is dedicated to the investigation of the structural destabilisation of UO2 single crystal. Irradiations with 470-keV Xe, 500-keV Ce and 500-keV La ions (with corresponding ion range of Rp 85 nm and range straggling of Delta Rp _ 40 nm according to SRIM calculation) have been performed to investigate the destabilisation of UO2 single crystals induce by (i) the radiation damage effects due to the nuclear stopping process of a fission fragment at the end of their trajectories (ballistic contribution) and by (ii) the incorporation of a fission product at high concentration (chemical contribution). The energies and masses of bombarding ions were deliberately chosen so that they would have very similar projected range in UO2 in order to compare the effects induced by solubles (La and Ce) versus non soluble Xe species in UO2. Rutherford Backscattering Spectrometry in channelling geometry (RBS/C) was applied to study the defects induced. Channelling data were analysed afterwards by Monte-Carlo simulation with McChasy code assuming a two-class model of defects comprising (i) the randomly displaced atoms (RDA) and the bent channels (BC) defects. The accumulation of RDA with increasing ion fluence leads to a steep increase (build-up of defects) observed from 4 to 7 dpa regardless of nature of ions and a dramatic increase observed from 300 dpa (corresponding to _ 5 at. % of implanted ions) only for Xe irradiated crystal. The difference due to the soluble versus insoluble species was clearly observed. Such a difference was observed via the dramatic increase of RDA when the crystal is implanted at very high concentration only for crystal implanted with insoluble species. Moreover, the difference is also observed via the higher fraction of RDA created in the crystal irradiated with insoluble element. This phenomenon is mostly due to the size of implanted species in the matrix. Insoluble Xe atoms have the atomic radius which is larger than twice the atomic radius of U sub-lattice while soluble La and Ce atoms have the atomic radii of similar size as compared to U atom. Xe creates a much stronger stress field in UO2 crystal in comparison to La or Ce; a higher fraction of RDA is thus created. Conversely, the accumulation of BC with increasing ion fluence leads to very similar evolution versus ion fluence in all crystals implanted with the three elements .

Ce travail est une contribution à l’étude de la dégradation des propriétés mécaniques des matériaux métalliques irradiés, dans le contexte de la production d’énergie nucléaire. Cette thèse porte en particulier sur l’étude du comportement des dislocations dans les matériaux ferritiques irradiés, à l’aide de simulations de dynamique des dislocations (DD).L’évolution de la microstructure des défauts d’irradiation est tout d’abord analysée à l'aide d’un code nodal (code NUMODIS). Le Chapitre 2 traite en particulier de la diffusion et l’interaction de boucles prismatiques, en utilisant la dynamique des dislocations dite «stochastique». Ces calculs reproduisent les forces d’interaction élastiques boucle/boucle et les forces stochastiques associées aux fluctuations thermiques ambiantes. Il est ainsi montré que la réorientation des boucles (tilt) a un fort effet sur leur dynamique, en ce qui concerne notamment le taux d’évolution du confinement élastique boucle/boucle.L'effet du glissement dévié sur l’interaction entre dislocation/boucle est ensuite examiné au Chapitre 3. Cette étude fait appel à une configuration initiale spécifique, associée à un changement du plan de glissement d'une source de dislocation vis. De cette manière, il est montré que le glissement dévié réduit considérablement la résistance des défauts/obstacles. Cet effet confirme le rôle critique du glissement dévié durant la déformation plastique post-irradiation.La déformation plastique post-irradiation est étudiée à l’échelle du grain, au Chapitre 4, à l’aide de simulations DD à base de segments (code TRIDIS). Ces simulations traitent les mécanismes de glissement dévié et de glissement thermiquement activé (vis). Chaque condition d’irradiation simulée peut être caractérisée par un «décalage de la température apparente induite par des défauts d’irradiation» (ΔDIAT). Cette quantité est proportionnelle aux évolutions statistiques de la mobilité effective des dislocations. Le ΔDIAT calculé est pratiquement équivalent au décalage de la température de transition fragile à ductile (ΔDBTT) obtenu expérimentalement, pour une taille et densité de défauts d’irradiation donnée. Cette corrélation ΔDIAT/ΔDBTT peut être interprétée à partir de mécanismes de déformation plastique élémentaires, faisant appel à la théorie des dislocations. / The interplay between radiation-generated defects and dislocation networks leads to a variety of changes in mechanical properties and results in a detrimental effect on the structural reactor component lifetime. The present PhD work focuses on studying elementary and collective dislocation mechanisms in irradiated iron-based materials, by means of dislocation dynamics (DD) simulations.Evolutions of the radiation-induced defect microstructure are studied first. Namely, the 1D diffusion of interacting prismatic loops is analyzed using the stochastic dislocation dynamics approach, accounting for the elastic forces acting between the loops and the stochastic forces associated with ambient thermal fluctuations. It is found that the interplay between stochastic forces and internal degrees of freedom of loops, in particular the loop reorientation, strongly influences the observed loop dynamics, especially the reaction rates resulting in the elastic confinement of loops.The cross-slip effect on the dislocation/loop interactions is then examined using a specific initial configuration associated with the glide plane change of a screw dislocation source, due to a single and well defined cross-slip event. It is shown that cross-slip significantly affects the effective strength of dislocation/defect interactions and therefore, post-irradiation plastic strain spreading.Lastly, post-irradiation plastic strain spreading is investigated at the grain scale using segment-based dislocation dynamics simulations, accounting for the thermally activated (screw) dislocation slip and cross-slip mechanisms. It is shown that each simulated irradiation condition can be characterized by a specific “Defect-Induced Apparent Straining Temperature shift” (ΔDIAT) level, reflecting the statistical evolutions of the effective dislocation mobility. It is found that the calculated ΔDIAT level closely matches the ductile to brittle transition temperature shift (ΔDBTT) associated with the corresponding, experimentally-observed defect size and number density. This ΔDIAT/ΔDBTT correlation can be explained based on plastic strain spreading arguments.

Depuis son introduction dans les années 1970, le scanner est devenu une technique d’imagerie médicale incontournable grâce à son excellente performance pour le diagnostic de nombreuses pathologies. Toutefois, le scanner est un examen d’imagerie irradiant. Compte-tenu des risques potentiels de cancer radio-induit liés aux faibles doses de rayons X, la réduction de la dose d’irradiation au scanner est primordiale. Dans ce travail, nous avons étudié plusieurs facteurs techniques et comportementaux qui permettent d’optimiser et de réduire la dose d’irradiation au scanner, tout en préservant une excellente performance diagnostique. Du côté des facteurs comportementaux, la sensibilisation des équipes médicales et paramédicales est fondamentale dans une démarche d’optimisation de la dose d’irradiation au scanner. De même, la limitation du nombre de phases d’acquisition et la réduction de la couverture d’acquisition sont deux manières simples pour réduire les doses délivrées. Du côté des facteurs techniques, nous avons montrés que l’utilisation des reconstructions itératives, par rapport aux reconstructions standards en rétroprojection filtrée, permet de réduire de moitié la dose d’irradiation des scanners, à qualité d’image équivalente. L’acquisition en mode volumique pour les scanners avec une faible couverture d’acquisition et l’utilisation de la modulation automatique du milliampérage permettent aussi de réduire et d’optimiser les doses. Enfin, nous nous sommes intéressés à l’optimisation de protocoles de scanner en pratique clinique courante en se focalisant sur les scanners réalisés pour la recherche d’une colique néphrétique et pour les scanners en imagerie ostéo-articulaire. Dans ce dernier domaine, nous avons aussi proposé des protocoles de scanner pour des applications cliniques avancées comme le scanner dynamique des articulations ou le scanner de perfusion tumorale / Since its introduction in the 1970s, computed tomography (CT) has become the technique of reference in medical imaging for many diseases due to its high diagnostic performance. Its main limitation is the radiation dose delivered to the patient. Considering the potential risks of radiation-induced cancer caused even with low dose exposure, dose reduction in CT is essential. In this work, we studied several technical and behavioral factors that allow for CT radiation dose reduction and optimization, without modifying the diagnostic performance. Among the behavioral factors studied, education and awareness of radiologists and radiology technicians are important elements for CT radiation dose reduction. Limiting CT scan coverage and the number of acquisition phases is also a straightforward and effective way to reduce dose exposure. Regarding technical factors, we have shown that iterative reconstruction algorithms can reduce in half the radiation dose in comparison with standard filtered back projection, while maintaining equivalent image quality. The use of wide volume mode for acquisitions with a short coverage and the use of the automatic tube current modulation can also be used to reduce and optimize CT radiation dose. Finally, we provide guidelines to optimize CT radiation dose in some clinical settings such as renal colic and musculoskeletal CT. We also propose practical guidelines for advanced clinical applications of joint dynamic CT and perfusion CT in musculoskeletal disease

Une signature spécifique des dommages d’irradiation dans le dioxyde d’uranium, le combustible nucléaire le plus utilisé, dénommé « triplet de défauts » a été récemment mis en évidence par spectroscopie Raman. Ce travail vise à savoir comment cette signature peut être utilisée afin de caractériser les combustibles nucléaires irradiés qui sont entreposés sous eau. Pour cela, trois études à effets séparés sont menées. Tout d’abord, une expérience d’irradiation aux électrons montre que le triplet de défauts est dû à des interactions balistiques et est associé aux déplacements dans le sous-réseau d’uranium. Après l’irradiation aux électrons, l’échantillon d’UO2 s’oxyde de manière accélérée, ce qui a été attribué à la migration des lacunes d’oxygène créées par l’irradiation vers la surface. Ensuite, la cinétique de formation du triplet de défauts dans de l’UO2 exposé à des environnements inerte (Ar) et réactif (eau aérée) a été mesurée grâce à un dispositif Raman in-situ. Dans tous les cas, la cinétique peut être décrite par un modèle d’impact direct, mais avec des coefficients numériques différents. Enfin, de manière à simuler le combustible irradié industriel en laboratoire, l’étude de différents composés d’oxydes mixtes a montré le rôle du dopage chimique sur la formation du triplet de défauts. Ces informations seront mises à profit dans les études futures de combustibles défectueux entreposés sous eau. / A specific signature characteristic of irradiation damages in uranium dioxide, the most used nuclear fuel, referred as « triplet defect bands» has recently been evidenced by Raman Spectroscopy. The objective of this study is to determine how this signature can be used to characterize actual spent nuclear fuel stored in pools. For that purpose, three separate effect studies were carried out. Firstly, an electron irradiation experiment shows that the triplet defect bands are due to ballistic interactions and result from the formation displacements in the uranium sub-lattice. Post electron irradiation, the enhanced oxidation of UO2 samples is observed and attributed to the migration of irradiation induced oxygen vacancies towards the surface. The formation kinetics of the triplet defect bands in UO2 when exposed to an inert (Ar) and a reactive (aerated water) contact medium is then investigated through the use of an in-situ Raman installation. Both kinetics can be fitted using a direct impact model, but with different numerical values. Finally, to simulate actual spent nuclear fuels in laboratory conditions, the study of different mixed oxide compounds shows that chemical doping impacts the apparition of the Raman triplet defect bands. The experimental results obtained in this work will be used as complementary data for the interpretation of Raman results of actual defective spent nuclear fuels stored in pool conditions.

Ce travail de thèse s’intéresse à l’évolution de la microstructure sous irradiation d’alliages de titane, en vue de leur potentielle utilisation dans le domaine du nucléaire. Une étude paramétrique (température, dose et flux d’irradiation) a donc été menée, à l’aide de simulations d’irradiations neutroniques par des irradiations aux ions (plateforme JANNuS – Saclay), sur les alliages T40 et TA6V, et de caractérisations microstructurales qualitatives et quantitatives post irradiation (MET, analyse d’image, SAT). Ainsi, différents défauts d’irradiation ont été identifiés. En particulier, la présence de boucles à composante <c> dans l’alliage T40 et de précipités riches en vanadium dans l’alliage TA6V a clairement pu être mise en évidence dès la température de 300°C. La microstructure résultante est fortement dépendante des paramètres d’irradiation et de l’alliage de titane considéré. Un effet important de la température (entre 300°C et 430°C) a été noté sur les boucles de dislocations de type <a> pour l’alliage T40 et sur les précipités pour l’alliage TA6V. Les doses et les flux considérés à 300°C ne modifient pas la distribution des défauts des deux alliages. A 430°C, l’augmentation de la dose modifie peu le paysage des boucles de dislocations de type <a> pour l’alliage TA6V contrairement à l’alliage T40. Les précipités, quant à eux ne semblent pas affectés par l’augmentation de la dose. Une analyse des mécanismes mis en jeu est proposée. Enfin, des essais de nano-indentation ont permis une première description du lien microstructure / propriétés mécaniques. A 430°C, l'alliage T40 ne semble pas être impacté mécaniquement par l’évolution de la microstructure avec la dose d’irradiation contrairement à l'alliage TA6V / This PhD work deals with microstructural evolution of titanium alloys under irradiation, due to their potential use in the nuclear field. Parametric study (temperature, dose and irradiation flux) was conducted, using ion irradiations (JANNuS – Saclay platform) to simulate neutron irradiation damage. Two titanium alloys (CP Ti grade 2 and Ti-6Al-4V) were considered and qualitative and quantitative post irradiation microstructural characterizations were done (TEM, image analysis, APT). Thus, various irradiation defects were identified. In particular, presence of <c>-component loops was highlighted in CP Ti grade 2 and vanadium-rich precipitates in Ti-6Al-4V from the temperature of 300°C. Resulting microstructure is hardly depending on irradiation parameters and considered titanium alloys. Important effect of temperature (between 300°C and 430°C) was noted on <a>-type dislocation loops in CP Ti grade 2 and precipitates in Ti-6Al-4V. At 300°C, dose and flux have no effect on the defect distribution of the two titanium alloys. At 430°C, the increase of dose has a little consequence on the <a>-type dislocation loops in Ti-6Al-4V, contrary to the ones observed in CP Ti grade 2. Precipitates, observed in Ti-6Al-4V, do not seem to be affected by the increase of the dose. Analysis of involved mechanisms is proposed. Finally, nano-indentation tests have allowed to get first description of the link between microstructure and mechanical properties. At 430°C, CP Ti grade 2 do not seem to be affected mechanically by the microstructural evolution with the irradiation dose, contrary to Ti-6Al-4V

Lors de l’irradiation en réacteur, des gaz de fission tels que le xénon et le krypton sont produits. Ces gaz diffusent dans le combustible, mais peuvent également précipiter sous forme de bulles. En outre,les réactions de fission conduisent à la formation de défauts ponctuels (lacunes ou interstitiels) et sous forme d’amas (dislocations ou cavités). L’obtention de données expérimentales sur la migration des gaz de fission en présence de défauts est nécessaire afin d’améliorer la compréhension et la modélisation du comportement du combustible sous irradiation. La démarche mise en place dans ce travail a pour objectif d’étudier la diffusion thermique des gaz et de comprendre leur interaction avec les défauts d’irradiation. Elle repose sur la réalisation d’études à effets séparés couplant des irradiations/implantations aux ions à des techniques de caractérisation fines. La Spectroscopie d’Annihilation des Positons (SAP) complétée par la Microscopie Electronique en Transmission (MET)permet de caractériser les défauts (ponctuels et/ou sous forme d’amas) générés par l’irradiation et de suivre leur évolution en température. En parallèle, la modélisation des cinétiques de relâchement des gaz rares mesurées par désorption thermique couplée à la spectrométrie de masse, permet d’obtenir les coefficients de diffusion des gaz et de mettre en lumière les phénomènes de piégeage opérants. La synthèse de ces résultats expérimentaux nous amène à identifier les mécanismes de migration des gaz et à décrire leurs interactions avec les défauts d’irradiation. / During in-reactor irradiation, fission gases such as xenon or krypton are produced. In the fuel, those gases diffuse and precipitate to form bubbles. In addition, fission reactions induce small defects(vacancies and interstitials) and larger defects (cavities and dislocations) formation. Data acquire menton fission gases migration considering radiation-induced defects is thus necessary to better understand and improve models of in-pile fuel behavior. The experimental approach developed in this work aims to study thermal diffusion of rare gases and to understand their interaction with radiation-induced defects.To do this, separated effect studies were performed coupling ion implantations/irradiations to fine characterization techniques. Positron Annihilation Spectroscopy (PAS) coupled to Transmission Electron Microscopy (TEM) observations allows for defects characterizations (vacancies and/or cavities induced by ion implantation) and for their thermal behavior study. On the other hand, gas release measurements are performed by thermal desorption spectrometry. Simulation of gas kinetic release allows to determine diffusion coefficients and to lighten trapping mechanisms. The synthesis of those various experimental results brings us to identify gas migration mechanism and to describe their interaction with radiation-induced defects.