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

Un nouveau matériau spintronique, Mn4N, a été étudié. Les couches minces ferrimagnétiques Mn4N possèdent une aimantation spontanée Ms relativement petite et une forte anisotropie magnétique perpendiculaire (PMA) et conviennent donc aux dispositifs à mémoire à couple de rotation. De plus, Mn4N est composé uniquement d’éléments bon marché, légers et abondants, sans terres rares ni métaux nobles, et donc exempt de criticité matérielle. Dans ce travail, les propriétés magnétiques et de magnéto-transport de Mn4N développé sur un substrat de SrTiO3 (STO) ont été évaluées.Tout d'abord, les propriétés magnétiques et magnéto-transport des films minces de Mn4N sont évaluées, ce qui permet de constater leur amélioration spectaculaire en remplaçant les substrats classiques en MgO par des substrats en STO. Ce système Mn4N / STO présente des propriétés étonnantes: une structure de domaine de taille millimétrique, une aimantation totalement rémanente à champ nul et une commutation d’aimantation nette provoquée par une faible nucléation de domaine inversé et une propagation en douceur de DW. Ces propriétés, associées à un très petit Ms et à un grand PMA, soulignent son potentiel pour les applications spintroniques.Deuxièmement, l’efficacité de génération du couple de transfert de spin (STT) dans le film mince Mn4N a été mesurée en mesurant la vitesse de la paroi de domaine (DW) entraînée par des impulsions de courant. La vitesse DW atteint des valeurs record de 900 m / s pour une densité de courant de 1,3 × 10 12 A / m2. Cette valeur est la plus élevée de tous les systèmes pilotés par le STT et est comparable à la vitesse la plus élevée obtenue avec les SOT. La mobilité DW η est également très grande, la plus élevée de tous les systèmes basés sur STT. L'ajustement de nos données à l'aide d'un modèle analytique 1D permet d'extraire une polarisation de spin des électrons de conduction de 0,81, ce qui suggère que Mn4N pourrait convenir à l'obtention de grandes magnétorésistances. De plus, ces propriétés étonnantes ont été obtenues sans aucun élément de terre rare, aucune structure d’empilement, ni assistance extérieure telle que des champs magnétiques / électriques ou des contraintes mécaniques.Enfin, les propriétés magnétiques ont été ajustées par une petite quantité d'introduction de Ni dans Mn4N. L'aimantation spontanée de Mn4N sur STO a été réduite par l'introduction de Ni avec maintien d'un PMA fort et rémanence totale. Ce résultat indique que le système ferrimagnétique Mn4N pourrait être compensé en substituant des atomes de Ni. Récemment, la compensation du ferrimagnet a été activement étudiée car le ferrimagnet compensé fournit une efficacité infinie en spin-couple. Les trois évidences de la compensation ont également été démontrées, l'inversion de l'angle de Hall anormal, la chiralité de rotation de Kerr et la dépendance de l'aimantation en fonction de la température. Le point de compensation de la composition a été estimé autour de Mn3.82Ni0.18N. Nous avons suggéré le modèle de compensation de Mn4N par l'introduction de Ni, qui est compatible avec la réduction par MS, l'inversion des courbes AHE, Kerr et M-T.En résumé, un potentiel de films Mn4N et Mn4-xNixN a été démontré comme un candidat prometteur pour les applications spintroniques telles que les dispositifs de mouvement DW induits par le courant avec de grandes propriétés: nucléation de domaine et propagation DW lisse, efficacité de génération de STT ultra-haute et accordabilité de la magnétisation par Ni-introduction. Ces propriétés étonnantes ont été réalisées sans terres rares ni métaux nobles, ce qui peut constituer une étape importante dans le remplacement des matériaux à base de terres rares par des éléments abondants. / A new spintronic material Mn4N has been investigated. Ferrimagnetic Mn4N thin films possess relatively small spontaneous magnetization Ms and strong perpendicular magnetic anisotropy (PMA) and thus are suitable for spin-torque based memory devises. In addition, Mn4N is composed of only cheap, light and abundant elements without any rare-earth nor noble metals., thus free from material criticality. In this work, magnetic and magneto-transport properties of Mn4N grown on SrTiO3 (STO) substrate have been evaluated.First, the magnetic and magneto-transport properties of Mn4N thin films are evaluated, resulting in finding out dramatically improvement of them by replacing conventional MgO substrates by STO substrates. This Mn4N/STO system exhibits astonishing properties: a millimeter-sized domain structure, fully remnant magnetization at zero field and a sharp magnetization switching caused by scarce nucleation of reversed domain and smooth DW propagation. These properties, associated to a very small Ms and a large PMA, underline its potential for spintronic applications.Second, the generation efficiency of spin-transfer torque (STT) in Mn4N thin film has been measured by measuring the speed of domain wall (DW) driven by current pulses. The DW velocity reaches record values of 900 m/s for a current density of 1.3×10^12 A/m2. This value is the highest in all STT-driven systems and is comparable to the highest speed obtained using SOTs. The DW mobility η is also very large, the highest in all STT-based systems too. Fit of our data using a 1D analytical model allows extracting a spin polarization of the conduction electrons of 0.81, suggesting that Mn4N could be suitable to obtain large magnetoresistances. In addition, these amazing properties have been achieved without any rare earth elements, stack structures, nor external assistance such as magnetic/electric field or mechanical stress.At last, the magnetic properties have been tuned by a small amount of Ni-introduction to Mn4N. The spontaneous magnetization of Mn4N on STO has been reduced by Ni-introduction with keeping strong PMA and full remanence. This result indicates the ferrimagnetic Mn4N system might be compensated by substituting Ni atoms. Recently compensation of ferrimagnet has been actively studied because the compensated ferrimagnet provides infinite spin-torque efficiency. The three evidences of the compensation have also been demonstrated, the reversal of anomalous Hall angle, Kerr rotation chirality, and the temperature dependence of magnetization. The compensation point of composition has been estimated around Mn3.82Ni0.18N. We suggested the compensation model of Mn4N by Ni introduction which is consistent with the MS reduction, the reversal of AHE, Kerr and M-T curves.In summary, a potential of Mn4N and Mn4-xNixN films has been demonstrated as a promising candidate for spintronic applications such as current induced DW motion devices with great properties: scares domain nucleation and smooth DW propagation, ultrahigh STT generation efficiency, and tunability of magnetization by Ni-introduction. These amazing properties have been achieved without rare-earth nor noble metal, which can be a milestone for replacement of rare-earth-based materials by abundant elements.

Cette thèse est consacrée à l'étude des propriétés aéroacoustiques de jets supersoniques impactant une paroi par simulation des grandes échelles. Ces simulations sont réalisées à partir des équations de Navier-Stokes 3-D instationnaires compressibles exprimées pour des coordonnées cartésiennes ou cylindriques. Afin de résoudre ces équations, des schémas numériques de différenciation spatiale et d'intégration temporelle peu dispersifs et peu dissipatifs sont utilisés. Les écoulements étudiés étant supersoniques, une procédure de capture de choc est également implémentée afin de supprimer les oscillations de Gibbs de part et d'autre des chocs.Dans un premier temps, un jet rond libre et quatre jets ronds impactant une paroi avec un angle de 90 degrés sont simulés sur des maillages cylindriques. Ces jets sont supersoniques, sous-détendus, et sont caractérisés par un nombre de Reynolds calculé à partir du diamètre du jet de Re=60.000, et par un nombre de Mach parfaitement détendu de Mj=1.56. Les résultats du jet libre sont tout d'abord présentés. Ils sont comparés aux résultats de plusieurs études expérimentales et de modèles afin de valider l'approche numérique utilisée. Notamment, les différentes composantes acoustiques spécifiques aux jets sous-détendus comme le bruit de choc large-bande et le bruit de screech sont observées et analysées. Les résultats obtenus pour les quatre jets impactant une paroi sont ensuite examinés. Dans ce cas, la présence d'une boucle de rétroaction aéroacoustique entre les lèvres de la buse et la paroi est montrée. Pour finir, le comportement aérodynamique et aéroacoustique des jets est étudié, et comparé à différentes études numériques et expérimentales de la littérature. Quatre jets plans supersoniques idéalement détendus impactant une paroi avec un angle de 90 degrés sont ensuite calculés. Ils ont un nombre de Reynolds évalué à partir de la hauteur de la buse de Re=50.000 et un nombre de Mach de Mj=1.28. Une boucle de rétroaction aéroacoustique entre la buse et la paroi est de nouveau mise en évidence. Une combinaison de modèles associant un modèle d'onde stationnaire aérodynamique-acoustique et un modèle de stabilité de jet plan 2-D avec des couches de mélange infiniment minces est alors proposée. Ce modèle permet de déterminer à la fois les fréquences les plus probables de la boucle de rétroaction aéroacoustique et leurs natures plane ou sinueuse.Enfin, les simulations de deux jets plans supersoniques impactant une paroi avec des angles de 60 et 75 degrés sont réalisées grâce à l'utilisation de deux maillages cartésiens, par une méthode de recouvrement de maillages. Les modifications des propriétés de la boucle de rétroaction aéroacoustique lorsque l'angle d'impact dévie de 90 degrés sont ainsi étudiées. / In this PhD work, supersonic impinging jets are simulated using large-eddy simulation in order to investigate their aerodynamic and acoustic fields. In practice, the unsteady compressible Navier-Stokes equations are solved on Cartesian or cylindrical meshes. Low-dissipation and low-dispersion numerical methods are used for spatial differentiation and time integration. As the jets are supersonic, a shock-capturing filtering is also applied in order to avoid Gibbs oscillations near shocks.A free round jet and four round jets impinging normally on a flat plate are first simulated on cylindrical meshes. They are underexpanded, and have a Reynolds number based on the nozzle diameter of Re=60.000 and a fully expanded Mach number of Mj=1.56. The results for the free jet are first presented. They are compared with experimental results and predictions given by models in order to validate the numerical setup. Acoustic components specific to underexpanded jets such as broadband shock-associated noise and screech noise are obtained. The results for the four impinging jets are then examined. An aeroacoustic feedback mechanism establishing between the nozzle lips and the flat plate is found to generate tones. Finally, the flow and acoustic properties of the jets are studied and compared with numerical and experimental data.Four ideally expanded jets impinging normally on a flat plate are then simulated. They have a Reynolds number based on the nozzle height of Re=50.000 and a Mach number of Mj=1.28. An aeroacoustic feedback mechanism is again observed between the nozzle lips and the flat plate. A combination of models based on an aeroacoustic feedback model and a vortex sheet model of the jet is then proposed. The model appears able to predict the most likely tone frequencies of the feedback mechanism, and the symmetric or antisymmetric nature of the corresponding jet oscillation.Finally, two ideally expanded jets impinging on a flat plate with angles between the jet direction and the plate of 60 and 75 degrees are simulated using two Cartesian meshes. The effects of the angle of impact on the properties of the aeroacoustic feedback mechanism are finally studied.

La dynamique des paroi de domaine est utilisée dans de nombreux dispositifs de spintronique basés sur des micro et nanofils magnétiques pour la transmission et le stockage de l'information. La vitesse de la paroi de domaine est donc un des paramètres qui déterminent la vitesse de fonctionnement de ces dispositifs. Actuellement, un accent considérable est mis sur la compréhension de l'origine des grandes vitesses parois de domaines dans les microfils, qui peuvent atteindre 20 km/s. Dans ce travail, des fortes vitesses de parois ont été trouvées en présence de deux principaux facteurs: (i) une valeur relativement faible de l'anisotropie magnétique, et (ii) une distribution complexe de l'anisotropie magnétique due aux contraintes internes. En outre, la dynamique d'une paroi de domaine a été étudiée pour les échantillons à diamètre réduit, jusqu'à 1 μm. Il a été démontré que la dynamique d'une paroi de domaine est la même que dans les échantillons plus épais, ce qui confirme que les vitesses élevées ne sont pas seulement liées à la taille des microfils. L'observation directe de la structure de surface des parois de domaines par microscopie MOKE confirmé la forme de la paroi de domaine inclinée par rapport à l'axe du fil. Une nouvelle méthode a été proposée pour effectuer des observations sur des échantillons cylindriques. La structure inclinée de la paroi de domaine est jugée en partie responsable des valeurs élevées de vitesse apparente des parois de domaines mesurées par la méthode Sixte-Tonks dans ces microfils. / The domain wall dynamics is used in many spintronic devices based on the uniaxial ferromagnetic wires to transport and store information. Therefore, the domain wall velocity is one of the main parameters that determine the operation speed of these devices. Recently, a big attention is being paid to amorphous glass-coated microwires due to the very high domain wall velocities that reach up to 20 km/s. In this work, the fast domain wall propagation in amorphous glass-coated microwires was found in the presence of two main factors: (i) relatively low magnetic anisotropy, (ii) complex geometry of magnetic anisotropies given by internal distribution of mechanical stresses. The domain wall dynamics was examined in amorphous glass-coated microwires of reduced diameter down to 1 μm. It was shown, that the domain wall dynamics in these wires is the same as in wires of bigger diameter. It proves that the high domain wall velocities in microwires are not the effect of microwire diameter value. The direct observation of the surface domain wall structure by use of MOKE microscope confirmed that the domain wall is inclined relatively to the main axis. A new method for magneto-optical observation of the samples with cylindrical geometry was proposed. The inclined structure of the domain wall was found to be partially responsible for the high apparent domain wall velocity measured by the Sixtus-Tonks method in microwires. / Dynamika doménovej steny sa používa v mnohých spintronických zariadeniach na báze tenkých magnetických drôtoch na prenos a uchovávanie informácie. Rýchlosť doménovej steny je preto jedným z parametrov, ktoré určujú operačnú rýchlosť týchto zariadení. V súčasnosti je kladený značný dôraz na pochopenie pôvodu veľkých rýchlostí doménovej steny v mikrodrôtoch, kde rýchlosti dosahujú až 20 km/s. Veľké rýchlosti doménovej steny v mikrodrôtoch boli v tejto práci nájdené v prítomnosti dvoch faktorov: (i) relatívne nízka hodnota magnetickej anizotropie a (ii) zložitá distribúcia magnetických anizotropií daných vnútornými pnutiami. Navyše, dynamika doménovej steny bola študovaná aj na vzorkách s redukovaným priemerom až do 1 μm. Bolo ukázané, že dynamika doménovej steny je v týchto drôtoch rovnaká ako je tomu v hrubších vzorkách, čo potvrdzuje, že vysoké rýchlosti nie sú len efektom rozmeru amorfných, sklom potiahnutých mikrodrôtoch. Priame pozorovania povrchovej štruktúry doménovej steny pomocou MOKE mikroskopu potvrdili naklonený tvar doménovej steny vzhľadom na os drôtu. Bola navrhnutá nová metóda na vykonávanie magneto-optických pozorovaní valcových vzoriek. Naklonený tvar doménovej steny bol nájdený ako jeden z faktorov umožňujúcich zdanlivo veľké rýchlosti doménovej steny meraných Sixtusovou-Tonkosvou metódou na mikrodrôtoch.

Ces travaux ont pour contexte de participer à l’optimisation les cycles de décontamination des salles propres en utilisant un nouveau système de décontamination. Le principe de ce système est de décontaminer un volume par condensation de vapeur de peroxyde d’hydrogène sur toutes les parois intérieures du volume. Différents modèles de condensation et d’évaporation pariétaux ont été étudiés, développés et implémentés dans un code CFD, en incluant des modèles simples ainsi que des modèles plus complexes prenant en compte la forme de la phase liquide pariétale. En parallèle, afin de valider les modèles, un dispositif expérimental d’isolateur pour la décontamination a été utilisé afin de créer une base de données expérimentale de condensation de vapeur. Enfin, la validation de ce modèle numérique a été réalisée en comparant les résultats numériques fournis par le modèle développé dans une reproduction numérique de l’isolateur expérimental avec les résultats des expérimentations. / The context of this work is to contribute to the optimization of clean room decontamination cycles by using a new decontamination system. The concept of this system is to decontaminate a volume by condensing hydrogen peroxide vapour on all the inner walls of the volume. Different models of wall condensation and evaporation have been studied, developed and implemented in a CFD code, including simple models as well as more complex models taking into account the shape of the liquid phase at the wall. In parallel, in order to validate the models, an experimental isolator device for decontamination was used to create an experimental steam condensation database. Finally, the validation of this numerical model was carried out by comparing the numerical results provided by the model developed in a digital reproduction of the experimental isolator with the results of the experiments.

Le LPTI/CEA (Laboratoire des Procédés Thermiques Innovants) développe un procédé d’incinération-vitrification de déchets radioactifs. La première étape du dispositif consiste en l’élimination de la charge organique (polymère) par incinération du déchet suspendu dans un four. L’objectif du travail présenté dans ce document est d’étudier les paramètres opératoires susceptibles de modifier la vitesse de dégradation des polymères, pour pouvoir optimiser l’étape d’incinération.Dans cette étude, le taux de dégradation est mesuré par la perte de masse des composés. Une macro-thermobalance permettant de travailler avec des masses de polymère (polyéthylène et néoprène) allant de 5g à 65g a été développée et mise au point afin de mener les études paramétriques (masse d’échantillon, température du four, pourcentage d’oxygène dans le gaz, type de contenant) nécessaires à l’évaluation des vitesses de dégradation du polyéthylène et du néoprène. Ces études seront par la suite étendues à l’évaluation des cinétiques de combustion de systèmes organiques complexes confinés dans différents vecteurs.Parallèlement, deux modèles, l’un décrivant la phase gazeuse par CFD et le polymère par un modèle « 0D » considérant la température homogène dans l’échantillon, et l’autre décrivant les deux phases par CFD (Computational Fluid Dynamic) ont été développés. L’objectif de ces modèles, résolus en mode transitoire, est de calculer la vitesse de dégradation du polyéthylène lors de sa combustion dans la macro-thermobalance afin de décrire le comportement observé expérimentalement.Les résultats expérimentaux et de modélisation montrent l’importance de la position de la flamme et des transferts thermique dans le polymère sur sa vitesse de dégradation. Pour le néoprène dont la dégradation produit du char, il est montré expérimentalement que l’étape d’oxydation du char est, aux températures de l’étude (>600°C), limitée par le transfert d’oxygène dans les résidus solides. / The LPTI / CEA (Innovative Thermal Processes Laboratory) is developing a process for the incineration-vitrification of radioactive waste. The first step consists in the elimination of the organic charge (polymer) by incineration of the waste suspended in an oven. The objective of the work presented in this document is to study the operating parameters likely to modify the rate of degradation of the polymers, in order to optimize the incineration step.In this study, the degradation rate is measured by the mass loss of the compounds. A macro-thermobalance allowing to work with masses of polymer (polyethylene and neoprene) going from 5g to 65g was developed in order to carry out the parametric studies (mass of sample, temperature of the furnace, percentage of oxygen in gas, type of container) needed to evaluate the degradation rates of polyethylene and neoprene. These studies will then be extended to evaluate the kinetics of combustion of complex organic systems confined in different vectors.In parallel, two models were developped. The first describes the gas phase by CFD and the polymer by a "0D" model considering the homogeneous temperature in the sample, and the second is describing the two phases by CFD (Computational Fluid Dynamic). The objective of these models, solved in transient mode, is to calculate the rate of degradation of the polyethylene during its combustion in the macro-thermobalance to describe the behavior observed experimentally.Experimental and modeling results show the importance of flame position and heat transfer in the polymer on its rate of degradation. For the neoprene whose degradation produces carboneous residues (char), it is shown experimentally that the stage of oxidation of the char is, at the study temperatures (> 600 ° C), limited by the transfer of oxygen in the solid residues.

Les calculs de CFD industriels pour les écoulements turbulents commencent par une phase complexe de réalisation de maillage (calculs de fond de cuve, de plénum supérieur ou d’assemblages combustibles par exemple dans le domaine nucléaire). Les premières contraintes prises en compte sont le plus souvent géométriques (complexité, détail, intuition ou retour d'expérience concernant les endroits « importants » où le maillage doit être raffiné). On doit cependant respecter des contraintes inhérentes aux modèles de turbulence RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) utilisés notamment la taille de la première cellule de calcul à la paroi. Si on utilise un modèle dit « Haut-Reynolds » (k- ε standard, SSG, …), on ne devrait trouver que des cellules de paroi ayant un centre à une distance adimensionnelle au moins égale à 20 pour pouvoir d’une part justifier l'utilisation de la loi « universelle » logarithmique pour la vitesse et d’autre part, ce qui souvent occulté, respecter le fait que ces modèles ne sont pas conçus pour des distances plus basses. En revanche, si on utilise un modèle dit « Bas-Reynolds » (BL-v²/k, EB-RSM, …), on devrait partout avoir des cellules de paroi ayant un centre à une distance adimensionnelle de la paroi très faible. Si ces modèles sont utilisés avec une partie des cellules en paroi ayant une distance adimensionnelle nettement supérieure, les résultats peuvent être catastrophiques (le calcul peut ou bien diverger ou bien donner des résultats avec une physique totalement fausse). Cette thèse propose le développement d'un nouveau modèle de turbulence avec lois de paroi adaptatives qui donne des résultats satisfaisants quelque soit le type de maillage utilisé, en particulier quand ce dernier contient à la fois des cellules dont le centre est à une distance « Bas-Reynolds » et « Haut-Reynolds ». Étant donné les écoulements complexes des configurations industrielles, ce nouveau modèle s'appuie sur l'utilisation d'un modèle du second ordre connu pour son bon comportement : le modèle EB-RSM. Ce modèle permet de reproduire l'anisotropie de la turbulence et comble certaines lacunes des modèles du premier ordre. Ce modèle est disponible dans Code_Saturne, code open source développé par EDF et au sein duquel les développements ont été réalisés. / CFD computations of turbulent flows always begin with a complex meshing process (upper plenum, fuel assembly in the nuclear industry for example). Geometrical constraints are the first ones to be satisfied (level of details, important zones to refine regarding “user experiences”). One has however to satisfy constraints that are inherent to the RANS model (Reynolds Averaged Navier Stokes) used for the computation. For example, if a « High-Reynolds » (k-ε standard, SSG, …) model is used one should only have wall cells with a dimensionless distance to the wall greater or equal to 20 to justify the use of the universal “law of the wall”. On the other hand, if a « Low-Reynolds » (BL-v²/k, EB-RSM, …) model is used, one should only find wall cells with a dimensionless distance to the wall below 1. If those models are used in an inappropriate way the results could be dramatic (computations can either diverge or give unphysical results). This thesis proposes the development of a new turbulence model with adaptive wall treatments that gives satisfactory results on all types of meshes. In particular, the model will be able to cope with meshes containing both « High-Reynolds » and « Low-Reynolds » wall cells. Given the complex flows encountered in the nuclear industry this thesis will use a model known for its good behavior: the EB-RSM model. This model is able to reproduce the anisotropy of the turbulence and give more satisfactory results than eddy viscosity models in different configurations. This model is available in Code_Saturne, an open source code developed at EDF. Al the developments are made in this code.

Les β-1,2 oligomannosides (β-Mans), dont la présence est relativement rare dans le monde vivant, font partie des facteurs de C. albicans contribuant à sa virulence. Ils sont retrouvés dans la paroi de la levure associés aux N-glycannes d’un haut polymère de mannoses lié à un peptide, le phosphopeptidomannane (PPM) et des mannoprotéines (MPs) ainsi qu’à la copule glycannique d’un glycolipide de la famille des mannose-inositol-phosphocéramides, le phospholipomannane (PLM). Les mécanismes de reconnaissance des β-Mans par l’hôte dépendent du degré de polymérisation des oligomannosides et des molécules qui les portent. Une famille de 9 enzymes, les β-1,2 mannosyltransférases (Bmts), permettent la biosynthèse des β-Mans de C. albicans. Ces enzymes ont des fonctions distinctes car leur activité a une spécificité assez stricte qui dépend du glycoconjugué et de l’étape de β-mannosylation. Le travail présenté dans cette thèse s’est appuyé sur la spécificité des Bmts, principalement celles initiant la biosynthèse des β-Mans (Bmt1: N-mannanes acido stables – Bmt2: N-mannanes acido labiles – Bmt5: PLM) pour définir i) le rôle respectif des β-Mans dans la virulence de C. albicans et ii) la contribution des différents glycoconjugués dans l’expression de surface des β-Mans. Une grande partie de l’étude a reposé sur la génération de doubles mutants (bmt1bmt2δ) et (bmt2bmt5δ) exprimant des β-Mans uniquement sur une fraction ou un type de glycoconjugué et d'un triple mutant (bmt1bmt2bmt5δ) n’exprimant plus de β-Mans. Nous avons tout d’abord réévalué la β-mannosylation des MPs qui était jusqu’à présent déduite de celle du PPM. En analysant les O-mannosides des mutants bmtsδ, nous avons pu mettre en évidence l’implication de Bmt1 et Bmt3, qui ajoutent respectivement le 1er et le 2ème β-mannose, dans la O-mannosylation des MPs. L’analyse de la β-mannosylation des MPs et d’une protéine recombinante chez le mutant bmt1δ a mis en évidence le rôle essentiel de Bmt1 dans ce processus. L’analyse en immunofluorescence des différents mutants a montré que seul le PPM et les MPs sont responsables de l’expression de surface des β-Mans. Cette expression a un impact inattendu sur la virulence dans des modèles murins de candidoses disséminées. Les souches exprimant des β-Mans en surface sont en effet moins virulentes que les mutants présentant des défauts de β-Mannosylation. Les mutants, principalement bmt1bmt2bmt5δ sont néanmoins moins virulents chez des souris n’exprimant plus la galectine 3, lectine reconnaissant les β-Mans. Ces résultats montrent le double rôle des β-Mans selon leur localisation et le conjugué qui les porte: d’une part ils permettent à l’hôte d’éliminer la levure via la galectine 3 et d’autre part ils peuvent contribuer à sa virulence via certainement le PLM. La β-mannosylation du PLM est indispensable pour l’activité inflammatoire du PLM sur les macrophages et sa modulation peut entraîner la résistance de la levure à certains antifongiques. La régulation de la β-mannosylation de ses glycoconjugués est un moyen pour C. albicans de s’adapter à différentes conditions. La β-mannosylation du PPM et des MPs est réduite à 37°C et lorsque le pH diminue, pouvant ainsi permettre à la levure d’être moins reconnue in vivo et d’échapper aux mécanismes de défense de l’hôte. Nous avons pu également mettre en évidence un mécanisme permettant à C. albicans de changer de sérotype en inactivant Bmt1. Ce mécanisme qui n’est pas encore parfaitement décrit, permet à la levure de mieux coloniser le tube digestif de souris. Nos résultats mettent ainsi en évidence d’une part l’expression complexe des β-Mans dans la paroi de C. albicans et leur rôle dans la virulence en fonction de leur localisation et d’autre part l’adaptation de la levure à différents environnements. / Β-1,2 oligomannosides (β-Mans) are rare in the living world and are considered as factors contributing to C. albicans virulence. They are present in the cell wall associated to N-glycans of a high mannose polymer linked to a peptide, the phosphopeptidomannan (PPM) and to mannoproteins (MPs) and they are part of the glycan moiety of a glycolipid from the mannose-inositol-phosphoceramid family, the phospholipomannan (PLM). Recognition of β-Mans by the host depends on their polymerization degree and molecules they are associated to. A family of nine enzymes, β-1,2 mannosyltransferases (Bmts), is involved in β-Mans biosynthesis of C. albicans. These enzymes have distinct functions with specificities of substrate and step of β-mannosylation. According to these specificities, especially for initiation of β-Mans biosynthesis (Bmt1: acid stable N-mannan- Bmt2: acid labile N-mannan- Bmt5: PLM), the thesis project was designed to define i) the respective role of β-Mans in C. albicans virulence and ii) the contribution of the different cell wall glycoconjugates in β-Mans surface expression. Double mutants (bmt1bmt2δ and bmt2bmt5δ) expressing β-Mans only on a fraction or a type of glycoconjugate and a triple mutant (bmt1bmt2bmt5δ) expressing no more β-Mans have been generated. We have first reassessed MPs β-mannosylation which was originally deduced from the PPM one. After analysis of O-mannosides from bmtsδ mutants, we have evidenced that Bmt1 and Bmt3 are involved in MPs O-mannosylation by adding the first and the second β-mannose, respectively. β-mannosylation of both MPs and a recombinant protein in bmt1δ mutant was checked and we evidenced an essential role of Bmt1 in this process. Immunofluorescence assays using the different mutants revealed that PPM and MPs are responsible for β-Mans surface expression. Expression of β-Mans at the cell surface had an unexpected impact on virulence in two murine models of disseminated candidiasis. Strains expressing superficial β-Mans were less virulent than mutants with β-mannosylation defects. These mutants, mainly bmt1bmt2bmt5δ, were nevertheless less virulent in mice which do not express galectin-3, lectin that binds β-Mans. These results show different biologic properties of β-Mans depending on their localization and the conjugate they are associated to: they can enable yeast clearance via galectin 3 but they can also contribute to virulence certainly via PLM. PLM β-mannosylation is essential for the glycolipid inflammatory activities in macrophages and its modulation can lead to yeast resistance to some antifungals. Regulation of glycoconjugates β-mannosylation enables C. albicans to adapt to different conditions. PPM and MPs β-mannosylation is reduced at 37°C and at lower pH, which can help C. albicans to counteract host defense in vivo as it is then less recognized by galectin 3. We have also evidenced a mechanism by which C. albicans can switch serotype after Bmt1 inactivation. This mechanism, not completely described, allows the yeast to better colonize the murine digestive tract. Our results highlight both the complex expression of β-Mans in C. albicans cell wall and their role in virulence according to their localization and the adaptation of the yeast to different environments.

Dans la conception des futurs réacteurs de fusion, l’impact des interactions plasma – paroi pèse grandement sur le choix des matériaux à utiliser en première interface. L’utilisation du tritium en tant que combustible impose de plus des limites de sécurité quant à la quantité totale contenue dans le réacteur. L’analyse d’échantillons de parois de Tokamaks a montré une pénétration et une rétention du deutérium (utilisé à la place du tritium) au sein des matériaux carbonés; cette rétention est problématique car contrairement à la rétention dans les couches co-déposées, on ne peut espérer l’éliminer facilement. De part l’accès difficile aux échantillons réels, l’étude de ce phénomène se limite souvent à des analyses post-mortem.Afin d’accéder à la dynamique du phénomène et de s’affranchir de potentielles redistributions des éléments lors du stockage, un dispositif couplant micro analyse nucléaire (µNRA) et implantation basse énergie simultanée, visant à reproduire l’interaction entre le deutérium et les matériaux de la première paroi, a été mis en place. L’analyse µNRA permet de caractériser les profils de répartition en trois dimensions du deutérium en temps réel, à des échelles micrométriques. Des tests ont permis de confirmer le caractère non-perturbateur du faisceau d’analyse.On observe sur l’ensemble des données obtenues que la surface de l’échantillon (0-1 µm) présente une teneur en deutérium élevée et quasi constante ; la répartition du deutérium y est uniforme. A contrario, le deutérium piégé en profondeur (1-11 µm) se concentre dans des sites préférentiels liés à la microstructure du matériau. L’inventaire deutérium en profondeur semble augmenter avec la fluence incidente, malgré une grande dispersion des données attribuée à la variation de structure des zones étudiées. La saturation surfacique comme la migration en profondeur sont instantanées ; le stockage sous vide entraine une légère désorption du deutérium.Les observations faites par µNRA ont été croisées avec celles obtenues via d’autres techniques expérimentales. La µtomographie X a permis d’identifier clairement les porosités comme sites de localisation préférentielle du deutérium en profondeur. La micro-spectrométrie Raman a révélé la formation d’une couche amorphe fine (~30 nm) et saturée en deutérium à la surface du CFC suite à l’exposition au faisceau de deutérium. Enfin, la caractérisation expérimentale de la migration du deutérium dans les CFC obtenue est confrontée aux modèles existants, et un modèle simplifié original est proposé. Considérant que le dépôt en profondeur se produit par le biais de l’implantation et de la diffusion coulombienne du deutérium à la surface des porosités, il permet de reproduire qualitativement les profils de migration observés. / Plasma-wall interactions play an important part while choosing materials for the first wall in future fusion reactors. Moreover, the use of tritium as a fuel will impose safety limits regarding the total amount present in the tokamak. Previous analyses of first-wall samples exposed to fusion plasma highlighted an in-bulk migration of deuterium (used as an analog to tritium) in carbon materials. Despite its limited value, this retention is problematic: contrary to co-deposited layers, it seems very unlikely to recover easily the deuterium retained in such a way. Because of the difficult access to in situ samples, most published studies on the subject were carried out using post-mortem sample analysis.In order to access to the dynamic of the phenomenon and come apart potential element redistribution during storage, we set up a bench intended for simultaneous low energy ion implantation, reproducing the deuterium interaction with first-wall materials, and high energy microbeam analysis. Nuclear reaction analysis performed at the micrometric scale (µNRA) allows characterizing deuterium repartition profiles in situ. This analysis technique was checked to be non-perturbative.We observed from the experimental data set that the material surface (depth 0-1 µm) displays a high and nearly constant deuterium content, with a uniform distribution. On the contrary, in-bulk deuterium (1-11 µm) localizes in preferential trapping sites related to the material microstructure. In-bulk deuterium inventory seems to increase with the incident fluence, in spite of the wide data scattering attributed to the structure variation of studied regions. Deuterium saturation at the surface as well as in-depth migration is instantaneous; in-vacuum storage leads only to a small deuterium global desorption.Observations made via µNRA were combined with results from other characterization techniques. X-ray µtomography allowed identifying porosities as the preferential trapping sites for in-depth deuterium retention. Raman µspectrometry disclosed the formation of an amorphous layer at the surface, very thin (~30 nm) and deuterium saturated, following deuterium irradiation.At last, we confronted the experimental characterization obtained with existing models for deuterium behaviour in carbon materials and proposed a simple and original one. Considering that in-depth retention is due to deuterium implantation and Coulombian diffusion at the open porosity surfaces, it allows reproducing qualitatively the observed experimental profiles.

Le milieu karstique, et tout particulièrement sa partie superficielle, est caractérisé par une altération importante responsable sur le site de Lascaux de formations calcaires en plaquettes mais aussi de dissolutions importantes pouvant laisser place à des sables, argiles, etc. La présence de grottes ornées dans ce milieu nécessite la caractérisation du milieu environnant afin de protéger les grottes et contribuer à la conservation des œuvres pariétales. Cette thèse porte sur la caractérisation du milieu karstique à plusieurs échelles au moyen de deux méthodes : la géophysique avec la Tomographie de Résistivité Electrique (TRE), et la caractérisation pétrophysique, à l’échelle du laboratoire, avec la microscopie, la porosimétrie au mercure et des mesures électriques sur échantillons. A l’échelle du massif, nous avons caractérisé l’amont hydraulique de la grotte de Lascaux par un suivi temporel par TRE durant 6 ans et par trois modélisations géostatistique 3D, à trois dates. Le suivi temporel a permis de comprendre le fonctionnement hydrogéologique du site. Le couplage du suivi temporel avec le 3D complété par les mesures sur échantillons a en outre permis de comprendre le fonctionnement d’un drain situé dans l’épikarst susceptible d’alimenter l’émergence à l’entrée de la grotte de Lascaux. La modélisation 3D a aussi permis d’identifier un escarpement du promontoire calcaire au nord-est de la grotte de Lascaux qui laisse place à des formations argilo-sableuse. A l’échelle de la paroi et en lien avec des recherches menées sur la grotte Chauvet-Pont d’Arc, un dispositif original de micro-TRE a été mis en place à la paroi dans une carrière souterraine, permettant une mesure de TRE à une échelle submétrique et une résolution centimétrique. A cette résolution apparaît un effet d’électrode que nous corrigeons lors de l’inversion des données de TRE par l’utilisation d’une Electrode Equivalente Ponctuelle (EEP) placée à une profondeur caractéristique. La paroi étudiée a été soumise à des feux. On montre par un suivi TRE sur plusieurs mois et des analyses pétrophysiques complémentaires que les feux impactent de façon tangible les premiers centimètres de la paroi dont la porosité et la connectivité sont modifiées. On montre en outre que des variations saisonnières de saturation sont mises en évidence à cette petite échelle. Ce dispositif pourrait être appliqué au site de Lascaux pour, à terme, mesurer et prédire les arrivées d’eau à la paroi, en lien ou pas avec la circulation modélisée à l’échelle du massif. Une telle démarche pourrait devenir un outil de conservation de parois rocheuses support d’œuvres pariétales. / The karst environment and especially its superficial part is typified by an important alteration. At the Lascaux site, alteration is responsible for plate limestone and also detrital clayey-sands soils due to dissolution of limestones. The presence of painted caves in this altered environment raises the need to characterize the karst environment in order to protect the caves and contribute to mural paintings conservation. The aim of this PhD thesis is to characterize the karst environment at different scales using two main methods: (1) geophysics and in particular Electrical Resistivity Tomography (ERT) and (2), petrophysics at the Lab scale, including microscopy, mercury porosimetry and electrical measurements. At the field scale, we characterized the calcareous surroundings of the Lascaux cave relying on a 6 years-long time-lapse monitoring by ERT complemented by geostatistical 3D reconstructions of the resistivity values. The time-lapse monitoring permitted a better understanding of the hydrogeology of the site. Combining ERT time-lapse monitoring, 3D models of the resistivity distribution and additional measurements on samples allowed to identify a drain within the epikarst, which is most likely responsible for the emergence of water at the Lascaux cave entrance. The 3D modelling of the resistivity values also allowed to identify a scarp of unaltered limestones, northeast of the Lascaux cave, leaving room for clayey-sand detrital formations. In relation to a current research program on the Chauvet-Pont d’Arc cave, an original micro-ERT acquisition layout was fitted on the wall of an underground quarry, allowing measurements at a sub-metric scale with a centimetric resolution. At such a fine resolution, an unwanted electrode effect appeared. We remedied this electrode effect by inverting ERT data with an Equivalent Electrode Point (EEP) buried in the ground at a characteristic depth. The quarry wall was subjected to fires. Relying on a micro-ERT time-lapse monitoring during few months complemented by petrophysical analyses, we showed that the fires impacted the first centimeters of the quarry wall whose porosity and connectivity were modified. We also showed that seasonal water saturation variations could be detected at such a small scale. Thus, this small scale acquisition layout may ultimately be used at Lascaux to measure and predict water intakes directly at the cave walls in relation, or not, with the water flow modelled at the field scale. Such an approach may become a new tool for the conservation of painted cave walls.