Résumé indisponible

La magnétohydrodynamique (MHD) est la science et le formalisme qui décrivent les mouvements d'un fluide conducteur d'électricité. Il est possible que de tels mouvements donnent lieu à l'effet dynamo qui consiste en la génération d'un champ magnétique stable et de grande échelle. Ce phénomène est vraisemblablement à l'origine des champs magnétiques des planètes, des étoiles et des galaxies. Il est surprenant qu'alors que les mouvements fluides à l'intérieur de ces objets célestes sont turbulents, les champs magnétiques généré soient de grande échelle spatiale et stables sur de longues périodes de temps. De plus, ils peuvent présenter une dynamique temporelle régulière comme c'est le cas pour le champ magnétique solaire dont la polarité s'inverse tous les onze ans. Décrire et prédire les mouvements d'un fluide turbulent reste l'un des problèmes les plus difficiles de la mécanique classique. %La description aussi bien analytique que numérique d'un fluide hautement turbulent est d'une effroyable complexité, si pas tout simplement impraticable. Dans cette situation, Il est donc utile de construire des modèles aussi proches que possible du système de départ mais de moindre complexité de sorte que des études théoriques et numériques deviennent envisageables. Deux approches ont été considérées ici. D'une part, nous avons développé des modèles présentant un très petit nombre de degrés de liberté (de l'ordre de la dizaine). Une étude analytique est alors possible. Ces modèles ont une dépendance en les paramètres physiques - nombres de Reynolds cinétique et magnétique et injection d'hélicité - qualitativement similaire aux dynamos célestes et expérimentales. D'autre part, les modèles en couches permettent de caractériser les transferts d'énergie entre les structures de différentes tailles présentes au sein du champ de vitesse. Nous avons développé un nouveau formalisme qui permet d'étudier aussi les échanges avec le champ magnétique. De plus, nous proposons une étude de la MHD dans le cadre de la décomposition hélicoïdale des champs solénoïdaux - une idée similaire à la décomposition de la lumière en composantes polarisées et que nous sommes les premiers à appliquer à la MHD. Nous avons montré comment exploiter cette approche pour déduire systématiquement des modèles simplifiés de la MHD. En particulier, nos méthodes multiplient le nombre de situations descriptibles par les modèles en couche comme par exemple le problème anisotrope de la turbulence en rotation. Elles permettent aussi de construire des modèles à basse dimension en calquant les résultats de simulations numériques directes. Ces modèles peuvent alors être étudiés à moindre coûts. _______________ Magnetohydrodynamics (MHD) is both the science and the formalism that describe the motion of an electro-conducting fluid. Such motion may yield the dynamo effect consisting in the spontaneous generation of a large scale stationary magnetic field. This phenomenon is most likely the reason behind the existence of planetary, stellar and galactic magnetic fields. It is quite surprising that also the fluid motion within these objects is turbulent, the generated magnetic fields present large spatial structures evolving over long time scales. Moreover these fields can present a very regular non trivial dynamics like in the case of the Sun, the magnetic field of which switches polarity every eleven years. To describe and predict the motion of a turbulent flow remains one of the most challenging problem of classical mechanics. It is therefore useful to build models as close to the initial system as possible but of a lesser complexity so that their theoretical and numerical analysis become tractable. Two approaches have been considered here. Low dimensional models have been developed that present about ten degrees of freedom. An analytical study of the resulting dynamical system is then possible. Interestingly, the dependance of these models on the physical parameters - kinetic and magnetic Reynolds number as well as injection of kinetic helicity - qualitatively matches that of the cosmic and experimental dynamos. On the other hand, shell models allow to characterise the energy transfers between structures of different sizes within the velocity field. A new formalism is presented which makes possible to also study the exchanges with the magnetic field. Furthermore, a description of MHD in the helical decomposition is proposed. I show how to use this decomposition to build new shell and low dimensional models. The methods developed here allow to broaden the scope of possible applications of the models. In particular, shell models are generalised in such a way that they can now describe anisotropic situations like that of rotating turbulence.

Lors de ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à deux thèmes principaux dans le but de fabriquer des matériaux conducteurs chiraux : la synthèse de TTF-hélicènes présentant une chiralité hélicoïdale moléculaire, ainsi que l’obtention de molécules de symétrie 3 à base de TTF ayant la capacité à former des auto-assemblages supramoléculaires hélicoïdaux. Dans la partie TTF-hélicène, plusieurs tailles d’hélicènes ont été envisagées avec pour objectif d’obtenir des énantiomères stables et séparables. Ils ont été caractérisés par diffraction de rayons X, de même que les sels obtenus par électrocristallisation. De plus, une étude théorique de la réaction de photocyclisation des stilbènes en hélicènes a été menée pour comprendre sa régiosélectivité. Les molécules de symétrie 3 sont composées d’un coeur BTA-DABP sur lequel sont fixés des TTF avec leurs substituants chiraux. L’assemblage colonnaire des molécules est étudié par CD et les fibres formées sont observées par microscopie ce qui permet de déterminer leur hélicité. On varie le cœur ainsi que les groupements fixés dessus. / In this work, we have been interested in two different topics to make chiral conducting materials: the synthesis of TTF-helicenes, with molecular helical chirality, as well as the formation of three-fold symmetry molecules based on TTF units able to self-assemble into supramolecular helical aggregates. For the TTF-helicenes, several lengths of helicenes are considered in order to form stable and separable enantiomers. They are characterized by X-ray diffraction just as the salts that are obtained by electrocrystallization. Moreover, a theoretical study of the photocyclisation reaction of stilbenes into helicenes was performed to understand its regioselectivity. The three-fold symmetry molecules are composed of a BTA-DABP core on which TTF with chiral substituents are fixed. The assembly into columnar aggregates is followed by CD and the fibers formed are observed by microscopy in order to determine their helicity. Variation of the core and the substituents are made.

La conception de nouvelles molécules chirales est depuis plusieurs décennies un enjeu majeur. Ces travaux ont porté sur la synthèse ainsi que la caractérisation de diverses molécules à base d’hélicènes. En effet, les hélicènes sont chiraux et présentent des propriétés chiroptiques exceptionnelles. Ainsi, la combinaison de ces entités chirales associées à divers motifs permet la modulation de ces propriétés. Dans une première partie de ce manuscrit, nous nous sommes intéressés à l’association des hélicènes avec le motif tétrathiafulvalène (TTF) associant ainsi les propriétés redox du TTF à la chiralité des hélicènes. Une seconde partie concerne la préparation d’hélicènes luminescents à base de benzothiadiazole et de BODIPY avec pour objectif l’émission de lumière circulairement polarisée (CPL). Dans une troisième partie, nous avons étudié l’autoassemblage et la réactivité des motifs hélicéniques sur différentes surfaces de cuivre ou d’or. Enfin, nous avons réalisé des jonctions moléculaires à base d’hélicènes comme molécules uniques. En conclusion, nous avons développé différents motifs chiraux redox et photo-actifs ainsi que la formation de domaines auto-assemblés et des jonctions moléculaires à base d’hélicènes. / The development of new chiral molecules is a major challenge since few decades. This PhD work focuses on the synthesis and the characterisation of a variety of molecules based on helicenes. Indeed, helicenes are chiral and show exceptional chiroptical properties. Therefore, combining these chiral entities with various motifs allow the modulation of their properties. In a first part of this manuscript, we were interested in the association of helicenes with tetrathiafulvalene (TTF), thus combining the redox properties of TTF with the chirality of helicenes. The second part concerns the preparation of luminescent helicenes based on benzothiadiazole and BODIPY for circularly polarised light luminescence (CPL). In a third part we investigated the self-assembly and the reactivity of helicenes on gold and copper surfaces. Finally, we have prepared single molecule junctions based on helicenes. In Conclusion, we developed different redox and photoactive helicenes with applications towards the self-assembly on surfaces and single molecular junctions.

L’emphysème pulmonaire est, avec la bronchite chronique à laquelle il est généralement associé, une bronchopathie chronique obstructive (BPCO). Ce groupe de maladie a été la sixième cause de mortalité au monde en 1990 et pourrait devenir la troisième en 2020.L’emphysème pulmonaire est défini par un élargissement anormal et permanent des espaces aériens en amont des bronchioles terminales avec destruction des parois alvéolaires sans fibrose évidente. Compte tenu de cette définition, son diagnostic devrait idéalement être basé sur l’histopathologie. Cependant, en pratique clinique, si les EFR sont à la base de la définition de la BPCO, elles ne suffisent pas au diagnostic de l’emphysème pulmonaire.<p><p>La tomodensitométrie (TDM) est une méthode diagnostique d’obtention in vivo de coupes anatomiques qui, formées de milliers de pixels, en font la méthode morphologique la plus précise pour investiguer la structure pulmonaire. Si la juxtaposition de ces pixels – dont la tonalité de gris est fonction de l’atténuation – est à la base de l’image TDM, la même information peut être représentée par la distribution de fréquence de ces atténuations. En présence d’emphysème, la destruction du tissu pulmonaire (et la plus grande proportion d’air) déterminent le déplacement de cette distribution vers les atténuations plus négatives. Plusieurs index TDM dérivés de cette distribution – notamment l’atténuation moyenne, la surface pulmonaire occupée par des valeurs d’atténuation inférieures à un seuil, un percentile particulier de la distribution – sont de possibles mesures de l’étendue de l’emphysème pulmonaire. L’émergence de la technique hélicoïdale, permettant notamment d’explorer tout le parenchyme pulmonaire en une seule apnée, justifie de déterminer les seuils et percentiles adéquats par comparaison à une mesure histologique de référence.<p><p>Au cours de nos études, nous avons montré que les index TDM dérivés de la distribution de fréquence d’atténuation tels que les surfaces relatives de poumon occupées par les coefficients d’atténuation inférieures à -960 UH (RA960) ou -970 UH (RA970) et le premier percentile (p1) sont les index les plus appropriés. En revanche, toujours sur base de comparaisons histo-morphométriques, d’autre index qui reflètent la géométrie des espaces emphysémateux – tels que la distribution de la taille des groupes de pixels adjacents occupés par des coefficients d’atténuation inférieurs à un seuil ou à un percentile – ne sont pas des index valables.<p><p>La dose d’irradiation peut être abaissée à 20 mAs effectifs. Cette réduction est particulièrement appropriée dans une pathologie susceptible de concerner des patients jeunes et l’objet d’examens répétés. Cependant, la dose d’irradiation influençant ces index, elle doit être maintenue constante au cours de suivis longitudinaux.<p><p>En TDM multi-coupes, ces index sont les plus appropriés quelque soit l’épaisseur des coupes. Cependant, cette épaisseur influençant ces index, elle doit aussi être maintenue constante au cours de suivis longitudinaux.<p><p>L’inspiration incomplète induit une sous-estimation statistiquement significative mais cliniquement insignifiante de l’étendue de l’emphysème pulmonaire. La destruction du tissu pulmonaire et l’hyperinflation ont des influences séparées sur les index TDM, faisant recommander leur ajustement aux valeurs prédites de la CPT.<p><p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les hélicènes sont des composés polyaromatiques générant un squelette hélicoïdal. Si ces structures ont trouvé de nombreuses applications en chimie des matériaux, les résultats en catalyse asymétrique sont moins nombreux, surtout en ce qui concerne les hélices phosphorées. Au cours de cette thèse, nous avons développé des nouvelles voies d'accès à des phosphines possédant une chiralité hélicoïdale, et où le phosphore est inclus dans l'hélice elle-même, à son extrémité. Les structures hélicoïdales souhaitées ont été synthétisées par deux méthodologies différentes, faisant intervenir soit une étape de photocyclisation diastéréosélective ou soit une réaction de cyclotrimérisation [2+2+2] d'alcynes. Les deux voies synthétiques développées font intervenir le même motif phosphindole. Les phophahélicènes synthétisés ont été évalués en tant que ligand en catalyse énantiosélective à l'or. Une bonne activité catalytique et des excès énantiomériques atteignant 96% ont été mesurés dans des réactions de cycloisomérisation d'énynes ou de cycloadditions [2+2] et [4+2].Les phosphahélicènes ont aussi été testés dans des réactions d'organocatalyse par les phosphines. Dans ce cas, des excès énantiomériques allant jusqu'à 97% ont été obtenus dans une réaction de cyclisation [3+2] entre une oléfine activée et un allénoate. / Helicenes are ortho-fused polyaromatic compounds in which benzene rings are angularly annulated to give helically-shaped molecules.Molecular scaffolds with helical chirality have been rarely used for building phosphorus ligands and catalysts. In this context, with the purpose of accessing unprecedented chiral auxiliaries for organo- and organometallic catalysis, we have synthesized new series of phosphahelicenes. These compounds have been prepared via two differents procedures: a diastereoselective photochemical cyclization and a [2+2+2] cyclotrimerisation of alkynes, starting from phosphindole as a key building block. These phosphahelicenes have been evaluated as chiral ligand in gold promoted cyclisation reactions. These helical gold complexes proved to be highly efficient both in terms of catalytic activity and enantioselectivity in enyne cycloisomerizations, [2+2] and [4+2] cycloaddition reactions. Phosphahelicenes have also been used in phosphine organocatalysis. Good yields and enantiomercic excesses up to 97% have been obtained in [3+2] cyclizations between olefins and allenoates.

Le but de cette étude est d'évaluer la faisabilité de l'analyse tomodensitométrique 3D des bioprothèses aortiques pour faciliter leur évaluation morphologique durant le suivi et d'aider à la sélection des cas et à l'amélioration de la planification d'une procédure valve-in-valve. Le principal défi concernait le rehaussement des feuillets valvulaires, en raison d'images très bruitées. Un scanner synchronisé était réalisé chez des patients porteurs d'une bioprotèse aortique dégénérée avant réintervention (images in-vivo). Différentes méthodes pour la réduction du bruit étaient proposées. La reconstruction tridimensionnelle des bioprothèses était réalisée en utilisant des méthodes de segmentation de régions par "sticks". Après ré-opération ces méthodes étaient appliquées aux images scanner des bioprothèses explantées (images ex-vivo) et utilisées comme référence. La réduction du bruit obtenue par le filtre stick modifié montrait de meilleurs résultats, en rapport signal/bruit, en comparaison aux filtres de diffusion anisotrope. Toutes les méthodes de segmentation ont permis une reconstruction 3D des feuillets. L'analyse qualitative a montré une bonne concordance entre les images obtenues in-vivo et les altérations des bioprothèses. Les résultats des différentes méthodes étaient comparés par critères volumétriques et discutés. Les images scanner des bioprothèses aortiques nécessitent un traitement de débruitage et de réduction des artéfacts de façon à permettre le rehaussement des feuillets prothétiques. La méthode de segmentation de régions par sticks semble représenter une approche pertinente pour caractériser morphologiquement la dégénérescence des bioprothèses.

Le travail présenté dans ce mémoire est une contribution à l'étude numérique des systèmes tourbillonnaires hélicoïdaux qui sont émis dans le sillage des rotors (éoliennes, hélicoptères,...) et de leurs instabilités. Ici, ces écoulements sont localement modélisés par un ensemble de tourbillons à symétrie hélicoïdale. À l'aide d'un code de simulation numérique directe dédié, des solutions de base quasi-stationnaires sont obtenues pour différents systèmes tourbillonnaires. Une caractérisation précise et détaillée de ces solutions est ensuite effectuée : vitesse de rotation, taille et ellipticité du cœur, structure des champs de vitesse et de vorticité... À l'aide d'un algorithme d'Arnoldi couplé à une version linéarisée du code, on détermine les modes dominants d'instabilité ayant la même symétrie que l'écoulement de base, en fonction des paramètres du système: nombre de vortex, pas hélicoïdal, taille de cœur, nombre de Reynolds et présence d'un vortex de moyeu. En dessous d'un certain pas hélicoïdal critique, l'instabilité est dominée par un mode de déplacement global analogue au mode d’appariement d'une allé infinie de points vortex ou d'anneaux tourbillonnaires. En régime non linéaire, ce mode est à l'origine d'une dynamique complexe du système: dépassements, saute-mouton et fusion. On utilise un autre code linéarisé pour déterminer les modes instables qui brisent la symétrie hélicoïdale de l'état de base, caractérisés par une longueur suivant l'axe. À faible nombre d'onde, ces modes induisent localement des rapprochements entre portions de spires voisines. À grand nombre d'onde, on observe un autre type de mode qui déforme les cœurs tourbillonnaires via l'instabilité elliptique. / The work presented in this manuscript is a contribution to the numerical study of helical vortex systems and their instabilities, as encountered in the near wake of rotors (wind turbines, helicopters,~...). In this work, such flows are locally modelled within the framework of helical symmetry. Using a dedicated DNS code, helical quasi-stationary basic state solutions are obtained for several configurations, and accurate tools for their characterisation are developed: angular velocity, core size and ellipticity, structure of the velocity and vorticity fields... An Arnoldi algorithm is then coupled to a linearised version of the code. The dominant instability modes with the same symmetry as the base flow are extracted as a function of the system parameters: number of vortices, helical pitch, core size, Reynolds number, presence of a central hub vortex. Under a critical helical pitch, the instability is dominated by a global displacement mode analogous to the pairing mode of an infinite array of point vortices or vortex rings. In the nonlinear regime, this mode gives rise to complex dynamics: overtaking events, leapfrogging and merging. Another linearised code is then used to extract modes characterised by a wavelength along the helix, which break the helical symmetry of the base flow. At low wavenumbers, these modes induce local displacements of the vortices and bring together portions of neighbouring coils. At large wavenumbers, another type of mode is found, which deforms the vortex cores through the elliptical instability mechanism.

Dans le but de concevoir un implant personnalisé du genou, nous présentons une approche originale permettant la reconstruction d'images de précision en tomographie hélicoïdale. La méthodologie standard à base d'interpolation et de rétroprojection convoluée est remplacée par une approche pénalisée ; dans ce cadre, l'image tomographique 3D correspond au minimiseur d'un problème des moindres carrés pnalisés de très grande taille. Une régularisation pertinente du problème tomographique est en particulier permise par une pénalisation convexe : celle-ci permet de localiser précisment les interfaces dans le volume sans hypothéquer les aspects de coût d'implantation. Testée sur données synthtiques, cette démarche permet un gain significatif de précision sur l'image 3D obtenue. Le problème de reconstruction étant de très grande taille, l'implantation de cette méthode reste néanmoins délicate. Afin de garder la maîtrise du coût informatique, nous proposons d'adopter une invariance du modèle d'observation et de minimiser le critère des moindres carrés pénalisés par un algorithme de type successive over relaxation. Une seconde démarche basée sur une approximation du modèle d'observation a également été proposée : elle rend le problème séparable et permet d'aborder la reconstruction du volume en une succession de problèmes 2D d'une taille sensiblement réduite. Enfin, ces travaux ont donné lieu une étude approfondie des algorithmes semi quadratiques (SQ) dont l'emploi est répandu en traitement d'image ou de donnes. Ces algorithmes SQ ont été rattachs à des formes préexistantes, des conditions de convergence globale moins restrictives ont été obtenues et des variantes plus rapides ont été déduites.

L’acquisition par MDCT et la reconstruction en coupes épaisses de 1.25 mm permettent l’analyse des artères pulmonaires jusqu’à leur 5ème ordre. L’angiographie thoracique par TDM permet de proposer des critères pronostiques de survie des patients atteints d’EP sévère. Le VD/VGd et le diamètre de la veine azygos en sont les meilleurs prédicteurs. En tenant compte de Dmax, de tmax, de l’homogénéité de l’opacification vasculaire et de la différence minimale nécessaire, le délai optimal pour l’acquisition de la vénographie par TDM se situe entre 210 et 240 sec. pour les veines infrapoplitées et entre 180 et 300 sec. pour les veines supra-poplitées. Pour une vénographie par TDM en mode séquentiel, une acquisition caudo-craniale débutant 210 sec. après l’injection du produit de contraste iodé pourrait permettre la détection optimale des caillots. En mode hélicoïdal, le sens de l’acquisition n’est pas déterminant. Malgré la possible amélioration de la détection des caillots artériels pulmonaires par MDCT, cette technique n’a pas permis de déceler plus d’EP sans TVP que le SDCT. En revanche, puisque le MDCT a permis de détecter plus de TVP sans EP que le SDCT, la vénographie par TDM en MDCT apporte une valeur ajoutée au SDCT. Par ailleurs, en MDCT, la vénographie par TDM diminue de 29% la proportion d’examens indéterminés obtenus par la seule réalisation de l’angiographie thoracique par TDM. Que ce soit en SDCT ou en MDCT, cette étude suggère l’utilité de combiner les deux examens. Chez les patients suspects d’EP, la vénographie par TDM doit s’étendre des mollets aux crêtes iliaques. Bien qu’une EP existe chez une majorité de patients atteints de TVP et vice versa, la charge en caillots dans un compartiment n’indique pas nécessairement la charge en caillots dans l’autre. / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished