Universiẗat, Diss., 2005--Tübingen. / Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle: 2004.

Les bactéries du genre xanthomonas sont responsables de nombreuses maladies des plantes, telles que la nervation noire des brassicacées causée par x. campestris pv. campestris (xcc). Lors des phases précoces du processus infectieux, ces bactéries doivent identifier des sites favorables à leur pénétration dans les tissus et les atteindre afin de s'internaliser dans les tissus végétaux et s’y multiplier. Le chimiotactisme est le mécanisme par lequel les bactéries détectent des signaux et se dirigent vers des attractants ou s’éloignent de signaux répulsifs. L’objectif de ce travail est de comprendre les rôles du chimiotactisme et de la mobilité flagellaire dans la fitness des xanthomonas. Nous avons montré que la mobilité flagellaire n’est pas une caractéristique partagée par tous les xanthomonas mais qu’environ 5% des souches perdent cette capacité sans altération majeure de leur fitness in planta. Un senseur du chimiotactisme, dénommé hsb1, probablement acquis par transfert horizontal, présente un groupe d’allèles spécifique à x. campestris. Une mutation de hsb1 dans la souche xcc atcc 33913 entraine une diminution de l’internalisation de cette souche dans les tissus de plantes hôtes combinée à une augmentation de l’internalisation dans les tissus des plantes non-hôtes. Hsb1 perçoit un signal émis par les blessures des feuilles de chou. Un glucosinolate, la sinigrine, et un acide aminé, la l-phénylalanine, sont détectés in vitro par ce senseur, mais ne sont pas métabolisés. Des travaux complémentaires seront nécessaires pour identifier le signal détecté par ce senseur et envisager la conception de méthodes de lutte basées sur la confusion d’informations. / Xanthomonads are responsible for plant diseases such as black rot of Brassicaceae caused by X. campestris pv. campestris (Xcc). During the early stages of the infection, pathogenic bacteria such as Xcc must detect favorable sites and ingress into host plant tissues to colonize and multiply in the apoplast or the xylem vessels. Chemotaxis is the mechanism used by bacteria to detect attractants and repellents and adapt in consequence its direction. The aim of this work is to understand the roles of chemotaxis and flagellar motility in the fitness of xanthomonads. We showed that flagellar motility is not a general feature of xanthomonads. About 5 % of tested strains lost this ability without major impact on their fitness in planta. A chemotaxis sensor, named Hsb1, probably acquired by horizontal transfer shows a group of alleles that are specific of X. campestris. In Xcc ATCC 33913, a mutation in hsb1 resulted in a decreased penetration of this strain in the host plant tissues combined with an increase penetration in the non-host plant tissues. Hsb1 sense a signal from wounds of cabbage leaves. In vitro, a glucosinolate, the sinigrin, and an amino acid, the L-phenylalanine are detected by Hsb1 but are not metabolized. Further work is needed to identify the signal detected by the sensor and to design control methods based on confusion.

Le banc de poisson est un exemple typique d’auto organisation de groupe. Ce système implique des interactions complexes d’individus dans un milieu fluide et fait l’objet de nombreuses recherches multidisciplinaire théoriques, numériques ou expérimentales.Plusieurs hypothèses ont déjà été formulées pour expliquer la formation de ces bancs: la fuite face à des prédateurs, l’optimisation dans la recherche de nutriments ou encore l’économie d’énergie. Dans la plupart des recherches, les travaux se concentrent sur ce que les poissons devraient faire pour optimiser une tâche plutôt que sur des observations directes. Cela conduit à des différences dans les conclusions issus du travail des physiciens théoriciens ou ingénieurs avec ce qui est observé dans la nature par les biologistes. Dans ce travail, nous apportons, basées sur des observations directes tetra Hemigrammus bleheri, de nouveaux éléments sur les interactions des poissons lors de la nage collective comme le phénomène de burst-and-coast ou la synchronisation des cinématiques entre plus proches voisins. Enfin, nous démontrons que les bancs de Hemigrammus bleheri privilégient la configuration en ligne plutôt que celle en diamant souvent mise en avant dans la littérature / Fish school is the classical example of self-emergent system of collective behavior in animal locomotion, which involves complex interactions between individuals and has drawn fascination of numerous multidisciplinary analytical, numerical and experimental researches. Various reasons have been cited for the formation of fish school such as evading predators, enhancing foraging success or advantage in terms of energy consumption. However, most of the works primary focus on what fish should do in a school instead of what fish really do, leading to discrepancies between the works of theoretical physicists and engineers and what is observed in the nature by biologists. This thesis is an attempt to bridge this gap. In this work, we investigate the swimming dynamics of the red nose tetra fish Hemigrammus bleheri in a controlled experiment. The tetra fish are observed to swim using a burst-and-coast strategy, which could be for the purpose of active flow sensing. We also address the case of red nose tetra fish Hemigrammus bleheri swimming in groups in a uniform flow, giving special attention to the basic interactions and cooperative swimming of a single pair of fish. We first bring evidence of synchronization of the two fish, where the swimming modes are dominated by "out of phase" and "in phase" configurations. At last, we challenge the question of energy benefit by discussing the channeling effect versus the vortex interaction hypothesis (Weihs, Nature 241:290-291, 1973) about diamond shape. We provide the experimental observation that fish prefer inline formation or phalanx formation over the diamond shape while swimming in a school

Ce travail est réalisé dans le cadre de deux projets nationaux français "Robot Anguille" (ROBEA 2003-2006) et "RAAMO" (ANR 2007-2010). L'objectif de ces projets est la conception, la réalisation et la commande d'un robot anguille télé-opéré puis autonome capable de nager en 3 dimensions. La thèse porte sur la partie conception des lois de commande assurant la nage 3D du robot. Des schémas de commande sont proposés avec et sans utilisation de nageoires pectorales. Ces lois, contrôlant la nage du robot, ont été validées sur un modèle 3D complet développé dans le cadre du projet. Un environnement virtuel pour la simulation de la commande est développé, dans lequel un opérateur contrôle les mouvements 3D du modèle simulé à l'aide d'un "joystick". Un modèle réduit moyen, pouvant être utilisé dans un schéma de commande avancée, est identifié sur la base du modèle complet. Une approche de commande multi-variable sous contraintes est proposée sur la base du modèle réduit pour assurer aussi la nage 3D du robot. Le modèle réduit et la commande associée sont utilisés dans un schéma de commande de type prédictif pour assurer la navigation autonome du robot dans un environnement avec des obstacles dynamiques. Quelques expériences sont réalisées en boucle ouverte sur la moitié existante du prototype (6 vertèbres sur les 12 prévues).

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2005. / Bibliogr.: f. 59-65. Publié aussi en version électronique.

Title: Lower limb muscle activity during squat and technique seoi nage in judo Objectives: Goals of my work is finding activity lower muscle limb using surface electromyography in shallow squat, deep squat and seoi nage technic in judo. From the obtained results will be compared muscle activity in relative to MVC and compared timing activity of measuring muscles between deep squat and technic seoi nage right. Methods: Research component consisted of 10 subjects, 5 of fitness and 5 are active judokas. With using surface electromyography and kinematic analysis we monitored activity of measured muscles in shallow and deep squat, and seoi nage technic. The size of muscle activity was assessed in relation to MVC. Results: Evaluation of the results showed a higher involvement by m. gluteus maximus in deep squat than shallow squat. Deep squat makes higher muscles activity. Performing of seoi nage technique resulted in higher values by m. quadriceps femoris. Sequence involvement of muscles during deep squat and seoi nage techniques in selected subjects showed we a strong similarity with various techniques. Key words: Lower limb muscle,judo, electromyography, squat, seoi nage

Cette thèse est divisée en deux parties, le fil directeur étant la contrôlabilité en temps optimal.Dans la première partie, après un rappel du principe du maximum de Pontryagin dans le cas des systèmes de dimension finie, nous mettrons en oeuvre ce principe sur le cas d'un intégrateur non-holonome connu sous le nom de système de Brockett pour lequel nous imposons des contraintes sur l'état. La difficulté de cette étude provient du fait que l'on considère un problème de contrôle avec des contraintes sur l'état. Après cet exemple, nous nous intéressons à une extension du principe du maximum de Pontryagin au cas des systèmes de dimension infinie. Plus précisément, l'extension que nous considérons s'applique au cas de systèmes exactement contrôlables en tout temps. Typiquement, ce résultat s'applique à l'équation de Schrödinger avec contrôle interne. Pour de tels systèmes, sous une condition de contrôlabilité approchée, depuis un ensemble de temps non négligeable, nous montrons l'existence d'un contrôle bang-bang. Dans la seconde partie, nous étudions le problème de la nage à bas nombre de Reynolds. Une modélisation physique convenable nous permet de le formaliser comme un problème de contrôle. Nous obtenons alors un résultat de contrôlabilité sur ce problème. Plus précisément, nous montrons que quelque soit la forme du nageur, celui-ci peut se déformer légèrement pour suivre une trajectoire imposée. Nous étudions ensuite le cas d'un nageur à symétrie axiale. Les résultats de la première partie permettent alors la recherche d'un contrôle en temps optimal / This thesis is divided in two parts. The main tool of this work is time optimal control. We first consider the Pontryagin maximum principle for control system of finite dimension. After that, we give an application of this principle for the Brockett integrator with state constraints. Then, we study an extension of the Pontryagin maximum principle in the case of infinite dimensional systems. More precisely, this extension concerns the case of exactly controllable systems in any time. For instance, this can be the Schrödinger equation with internal control. Especially under some condition of approximate controllability, we can show the existence of a bang-bang control defined on a time set of positive measure. In the second part, we study the problem of swimming at low Reynolds number. A convenient physical model allows us to formulate it under the form of a control problem. We then get a controllability result on this problem. More precisely, we will show that whatever the shape of the swimmer is, the swimmer can slightly modify its shape in order to steer any prescribed trajectory. To complete this part, we consider the case of an axi-symmetric swimmer. The results of the first part allow us to find an optimal time control

Lors de catastrophes pétrolières, l'utilisation de dispersant est une stratégie de lutte qui permet le transfert de la nappe de pétrole de la surface vers la colonne d'eau, sous forme de gouttelettes d'hydrocarbure. En milieu côtier, la dispersion d'une nappe de pétrole est une mesure controversée car la faible profondeur de la colonne d'eau ne permet pas une dissémination rapide des gouttelettes d'hydrocarbure et expose ainsi les écosystèmes aquatiques à de fortes concentrations de contaminant. Afin d'évaluer la toxicité de l'application de dispersant en zones côtières, une approche expérimentale a été menée chez des juvéniles de Liza sp. en considérant trois scenarii : (i) la dispersion mécanique de la nappe simulant une dispersion naturelle due aux conditions météorologiques ; (ii) la dispersion chimique de la nappe simulant l'application de dispersant ; (iii) l'absence de dispersion de la nappe simulant son confinement avant récupération. La toxicité de chaque condition a été évaluée au travers d'une mesure de la mortalité sur un groupe d'individu, par l'estimation des performances de nage et de la capacité métabolique au niveau de l'organisme, et par une approche multimarqueur au niveau de l'organe.La comparaison entre une nappe de pétrole non dispersée et une nappe de pétrole dispersée chimiquement montre que l'application de dispersant entraine une augmentation des phénomènes de mortalité et une diminution, au niveau hépatique et branchial, des capacités de défense contre les xénobiotiques. A l'inverse, la comparaison entre une nappe de pétrole dispersée mécaniquement et chimiquement montre que, lorsque l'agitation de la mer est importante, l'application de dispersant ne semble pas potentialiser la toxicité du pétrole.Ces résultats suggèrent que (i) la récupération de la nappe de pétrole devrait être considérée comme une technique de lutte prioritaire sur l'utilisation de dispersant ; (ii) l'application de dispersant pourrait être considérée lors de conditions météorologique appropriées.

Pour améliorer les performances des robots sous marins, l'une des approches poursuivie par les roboticiens, appelée biomimétisme, consiste à imiter ou à s'inspirer des systèmes vivants pour concevoir des robots de nouvelle génération. C'est dans ce contexte que s'est récemment déroulé un projet européen nommé ANGELS, dont l'objectif est la réalisation d'un robot bio-inspiré de l'anguille. Ce travail expérimental s'inscrit dans ce projet et est consacré à l'étude de la nage du robot. Les expériences ont été réalisées dans un canal hydraulique conçu pour cette étude. Dans un premier temps, nous avons caractérisé par traitement d'images les allures (i.e. les lois de déformation du corps) adoptées par une anguille nageant soit dans un écoulement uniforme frontal ou dans un courant traversier. Cette étude a donné lieu à l'établissement d'un modèle mathématique corrélatif de la déformation du corps de l'anguille dans ces conditions de nage. Dans un second temps, afin d'étudier les effets de la déformation du corps sur l'écoulement latéral, produit lors de la nage, des expériences par PIV ont été réalisées sur différents modèles de cylindres elliptiques rigides. Ces résultats nous ont permis de mieux comprendre et de valider une approche théorique permettant de calculer la force de propulsion en réponse à la loi de déformation du corps. Enfin, des expériences portant sur la nage anguilliforme dans un écoulement de type allée de von-Kàrmàn ont été réalisées en vue d'étudier les interactions hydrodynamiques et en particulier les mécanismes d'extraction de l'énergie de l'écoulement incident. Ces expériences ont été réalisées avec une anguille et un robot anguilliforme. Les expériences menées sur le robot montrent que pour une même loi de déformation du corps, la force de propulsion générée, en comparaison avec le cas de l'écoulement uniforme, peut sous certaines conditions être augmentée de près de 30 ont, quant à elles, permis de mettre clairement en évidence une modification de l'allure de nage de l'anguille lorsqu'elle est placée dans une allée de von-Kàrmàn. L'analyse qualitative de cette nouvelle allure nous a conduit à proposer un mode particulier d'extraction d'énergie de l'écoulement.

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative fatale du sujet adulte caractérisée par la perte sélective des motoneurones (MN) rapides, des paralysies musculaires et un hypermétabolisme lipidique. L'exercice physique pourrait être envisagé comme traitement thérapeutique de la SLA. Sur les souris SLA, des protocoles de course différents ont des effets contradictoires en fonction de leur intensité. Dans ce contexte scientifique, nous avons comparé les adaptations neuromusculaires de souris sauvages et SLA SOD1 G93A soumises à un entraînement à la course sur tapis roulant et à la nage en piscine à courant que nous avons développée. Dans nos conditions expérimentales, la nage recrute préférentiellement les unités motrices rapides et active les MN de large surface, contrairement à la course qui recrute préférentiellement les unités motrices lentes (activation des MN de surface réduite et induction de transitions de fibres musculaires rapides vers lentes). Seule la nage retarde l'apparition des symptômes et allonge la durée de vie des souris SLA. Elle limite la mort des MN dans la moelle épinière lombaire et maintient l'intégrité des muscles squelettiques. Ces effets de la nage sont corrélés à l'adaptation du métabolisme énergique menant à une augmentation de l'utilisation du glucose et à la préservation des réserves lipidiques. Nos données mettent en évidence une relation entre l'activation et la protection des unités motrices rapides sensibles à la SLA. La détermination des mécanismes de neuroprotection induits par la nage dans les souris SLA nous permettrait de proposer de nouvelles voies thérapeutiques médicamenteuses aux patients atteints de SLA.