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Gay Lussac - Sciences pour l'environnement

Les thèses soutenues à l'école doctorale "Gay Lussac - Sciences pour l'environnement"

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193 ressources ont été trouvées. Voici les résultats 1 à 10
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  • Étude d'électrocatalyseurs pour PEMFC en couche mince    - Grolleau Cédric  -  29 septembre 2009

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    Les micropiles à combustible sont un enjeu important pour l'alimentation de systèmes nomades. L'objet de cette thèse est l'étude des couches actives de micropiles à hydrogène, mais plus précisément de la cathode. Une première étude a permis d'observer l'impact de trois synthèses sur l'activité électrochimique d'un catalyseur Pt/C. Cependant, le coût, la performance et la durabilité de ce matériau incitent à étudier un autre catalyseur. Une étude préliminaire a conduit aux choix d'un catalyseur bimétallique PtCo/C. Utiliser différentes synthèses a permis l'identification des effets du cobalt mais a aussi permis la mise en évidence d'un lien étroit, entre le matériau, la synthèse, la structure et l'activité du catalyseur. Dans un second temps, l'étude du support de catalyseur est effectuée. En effet, une modification de ce support peut être intéressante, non seulement pour l'adaptation de la poudre catalytique au procédé de dépôt mais aussi pour une fonctionnalité supplémentaire au sein de la couche active. L'influence de la modification du support sur l'activité et sur la dégradation des catalyseurs a été le point clef de cette partie. Pour la technologie micropile en couche mince, les couches actives sont déposées par jet d'encre. La dispersion de la poudre catalytique dans une encre stable est donc un challenge important. L'étude des facteurs influant sur la stabilité de l'encre et leurs répercutions sur l'activité catalytique a permis l'établissement d'une formulation adaptée aux différents catalyseurs. Enfin, la validation des nouveaux catalyseurs en pile a permis de confirmer l'amélioration du matériau catalytique utilisé.

  • Préparation et caractérisation de nanoparticules à base d'or et de platine pour l'anode d'une biopile glucose-dioxygène    - Habrioux Aurélien  -  12 octobre 2009

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    Les biopiles représentent une solution attractive et ambitieuse dans le développement des systèmes alternatifs de conversion d'énergie. Nous proposons de substituer la bioanode d'une pile glucose/O2 par un catalyseur abiotique constitué de nanomatériaux synthétisés à partir de la méthode " w/o microemulsion ". Une caractérisation physico-chimique de ces matériaux bimétalliques a permis de déterminer leur taille et de mettre en évidence leurs propriétés électroniques, les défauts cristallins en leur sein, les déformations dont ils font l'objet, leur composition de surface et leur caractère allié. Lors de l'étude de l'électrooxydation du glucose sur les nanostructures Au-Pt, le matériau bimétallique (Au70Pt30) a montré les meilleures performances catalytiques et ce, en raison d'un effet de synergie entre l'or et le platine, d'une modification des niveaux d'énergie de la bande de valence du platine et par la présence de défauts cristallins modifiant la surface catalytique. Le développement de bioélectrodes à base de GOD ou BOD a également été réalisé, soit par immobilisation dans une matrice de polymère, soit par greffage covalent. Les électrodes préparées ont permis de réaliser des tests en pile dans un système innovant, concentrique et sans membrane séparatrice. Une puissance de 42 μW.cm-2 a été obtenue dans une biopile totalement enzymatique en présence de 10 mM de glucose. La substitution de la bioanode par un nanocatalyseur abiotique Au70Pt30 permet à la biopile de délivrer une densité de puisssance de 90 μW.cm-2. Une augmentation de la concentration du combustible glucose (0,7 M) accroît ses performances électriques à 190 μW.cm-2 pour une tension de cellule de 0,5 V.

  • Fluorations sélectives d'aromatiques chlorés en présence des systèmes HF-base et HF-acide de Lewis    - Piou Alexandre  -  15 octobre 2009

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    L'introduction de fluor dans les molécules biologiquement actives (thérapeutiques ou phytosanitaires) peut améliorer leurs propriétés. Cependant, leur préparation nécessite l'élaboration de nouveaux agents fluorants permettant le contrôle du degré de fluoration, tels que les complexes HF/solvant basique ou les systèmes HF/acide de Lewis. Les conditions expérimentales pour la fluoration sélective de molécules trichlorométhylées (trichlorométhylbenzène, 4 chloro trichlorométhylbenzène, 2 chloro trichlorométhylbenzène) ont été mises au point. Ainsi, l'utilisation du système HF/acide de Lewis (SbCl5) conduit à la formation du groupement CF3, à partir d'un groupement -CCl3. L'emploi d'un solvant basique (dioxane, tributylphosphate ou pyridine) ralentit la fluoration ce qui entraîne la formation sélective des composés mono- et difluorés. Les caractérisations par spectroscopie Raman et RMN (19F et 1H) ont montré l'existence d'interactions entre HF et les hétéroatomes des différents solvants basiques. La quantité de fluor dans ces complexes HF/solvant a également été déterminée et le pouvoir fluorant des complexes préparés séparément a été mesuré sur la transformation de différents trichlorométhylbenzènes. Enfin, l'utilisation des systèmes HF/solvant a été étendue à la transformation d'une molécule acido-sensible (le dichlorométhylbenzène). En effet, en présence d'HF, deux réactions sont en compétition : la polymérisation et la fluoration du substrat. L'utilisation du système HF/dioxane en présence d'un catalyseur (SbF3) inhibe la polymérisation et favorise la fluoration.

  • Étude de la survie des légionelles et de la dynamique des populations microbiennes des réseaux d'eau chaude : rôle des procédés de décontamination    - Farhat Maha  -  21 octobre 2009

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    Legionella est la bactérie à Gram négatif identifiée dans les épidémies de légionellose liées à la contamination des réseaux d'eau chaude et des tours aéroréfrigérantes. En France, où la maladie est soumise à déclaration obligatoire depuis 1987, plus un millier de cas sont recensés par an parmi lesquels 10 % s'avèrent mortels. Associée à un consortium des cellules microbiennes, Legionella se trouve attachée aux surfaces dans une matrice de polymères organiques et minéraux appelée biofilm. Dans cette structure, elle devient plus résistante aux procédés de désinfection que lorsqu'elle est sous forme libre. C'est dans ce contexte qu'ont été définis les objectifs de ce travail qui s'est articulé autour trois volets principaux : (1) le développement d'un outil analytique permettant l'étude de la dynamique des populations microbiennes dans l'eau et dans le biofilm d'un réseau d'eau chaude après différents traitements anti-Legionella, (2) le suivi de l'évolution de la flore totale procaryote et de Legionella en particulier dans l'eau et le biofilm après un traitement par choc thermique (70 °C pendant 30 minutes) et par un traitement chimique (biocide combiné à un biodispersant) et (3) la caractérisation de la diversité de Legionella dans le biofilm en relation avec la dynamique de la structure microbienne (bactérie et eucaryotes) du biofilm après ces deux traitements. Un pilote à l'échelle 1 constitué de deux boucles d'eau chaude similaires (boucles témoin et test) a été développé et contaminé par un biofilm naturel de Legionella. Les deux traitements testés (thermique et chimique) ont eu un effet transitoire. Un retour aux concentrations initiales en Legionella cultivables dans l'eau et dans le biofilm a été observé une semaine après l'application des traitements. Pour une des premières fois dans ce type d'études, l'utilisation de méthodes moléculaires de pointe (séquençage, SSCP) ont permis d'identifier la diversité de Legionella (cinq espèces dont quatre sont des pathogènes opportunistes) dans le biofilm des réseaux d'eau chaude et de caractériser la flore microbienne qui accompagne Legionella dans cette matrice (protéobactéries, amibes, flagellés, champignons, alvéolates). Ce travail apporte ainsi des éléments novateurs en termes d'outils permettant de tester les traitements anti- Legionella, de méthodes analytiques et de connaissance sur le consortium microbien qui accompagne Legionella dans le biofilm.

  • Étude de la décomposition de la monochloramine en milieu aqueux et réactivité avec des composés phénoliques    - Cimetière Nicolas  -  03 novembre 2009

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    Cette étude a eu pour but d'étudier la réactivité de la monochloramine sur des composés phénoliques simples en solution aqueuse. Les expériences ont été réalisées à température ambiante, à pH compris entre 5 et 14, et en utilisant des rapports de concentrations Chlorure d'ammonium/Chlore (N/Cl) compris entre 1,08 et 31,2 mol/mol pour la préparation des solutions de monochloramine. Une étude préliminaire effectuée en absence de composés organiques a permis de proposer un modèle cinétique capable de décrire les cinétiques de décomposition de la monochloramine, dans l'eau ultrapure non tamponnée et tamponnée (tampon phosphates) et de modéliser les évolutions des concentrations en monochloramine, dichloramine et en chlore libre dans une large gamme de valeurs de pH et de rapport N/Cl. L'étude de la réactivité de la monochloramine sur six composés phénoliques (phénol, catéchol, résorcinol, hydroquinone, pyrogallol et phloroglucinol) et de quelques matières organiques extraites d'eaux naturelles, a permis de déterminer des demandes en monochloramine et de montrer l'influence du rapport N/Cl sur les rendements de formation de chloroforme, d'acides chloroacétiques, de composés organochlorés totaux (AOX) ainsi que sur l'évolution du Carbone Organique Total (COT). Une étude cinétique détaillée a permis de déterminer les constantes cinétiques absolues de réaction de la monochloramine sur les trois formes acido-basique du résorcinol et de ses premiers sous-produits de réaction. La modélisation cinétique a permis de démontrer que le chlore libre, issu de l'hydrolyse de la monochloramine, contribue d'une manière importante à l'oxydation du résorcinol aux faibles valeurs...

  • Caractérisation et mode d'action de la warnéricine RK, un peptide anti-legionella    - Verdon Julien  -  25 novembre 2009

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    Une souche de Staphylococcus warneri, possédant une activité anti-Legionella, a été décrite par notre équipe en 2005. Cette souche produit plusieurs peptides, dont l'un a fait l'objet d'un dépôt de brevet en 2006 pour son activité anti-Legionella, sous le nom de warnéricine RK. Deux autres peptides actifs, nommés δ-hémolysine I et II, sont des hémolysines produites par de nombreuses espèces de Staphylococcus, sans activité connue contre les bactéries. Ces trois peptides possèdent un spectre d'activité antimicrobien restreint au genre Legionella. Afin de comprendre cette spécificité d'action, l'objectif de cette étude a été de déterminer les propriétés biologiques et le mécanisme d'action de la warnéricine RK. Dans la première partie de ce travail, l'étude de l'activité de la warnéricine RK et de la δ-hémolysine I a montré que leur spectre d'activité est restreint au genre Legionella et à Bacillus megaterium. Les deux peptides ont des activités biologiques et des caractéristiques structurales similaires, ce qui laisse penser qu'ils possèdent un mécanisme d'action semblable. La seconde partie de ce travail a consisté en l'étude du mécanisme d'action de la warnéricine RK. L'approche utilisée a été d'analyser l'activité du peptide sur des membranes artificielles et naturelles. Les résultats ont permis de mettre en évidence que la warnéricine RK est capable de perméabiliser ces membranes en formant des canaux de taille variable. L'analyse de la structure tridimensionnelle par résonnance magnétique nucléaire a permis de montrer que la warnéricine RK, à l'image de la δ-hémolysine, adopte une structure en hélice α amphiphile au contact des membranes. L'ensemble des données obtenues sont en accord avec un mode d'action detergent-like, comme proposé dans la littérature pour la δ-hémolysine.Dans la dernière partie de ce travail, une souche de L. pneumophila résistante à l'action de la warnéricine RK a été isolée par pression de sélection. Les travaux menés ont permis d'étudier l'impact des modifications de l'enveloppe de L. pneumophila (sauvage vs résistant) sur l'action de la warnéricine RK et, plus particulièrement, celles des lipides membranaires. Les travaux ont montré que les bactéries résistantes à l'action du peptide sont enrichies en acides gras à chaîne courte et en acides gras branchés. Ces caractéristiques sont corrélées à une fluidité membranaire plus importante. L'ensemble des résultats obtenus a permis de montrer l'action de perméabilisation membranaire de la warnéricine RK sur L. pneumophila. Même si la forte sensibilité de Legionella reste encore mal comprise, il semble que celle-ci soit, en partie, due à une composition particulière de sa membrane.

  • De la simulation de la morphogénèse de l'appareil aérien du ray-grass anglais (Lolium perenne L.) : exploration d'un schéma cybernétique inspiré du concept d'auto-organisation et applications    - Verdenal Alban  -  03 décembre 2009

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    La structuration du couvert des prairies, qui conditionne leur valeur d'usage, émerge du déploiement des architectures des individus qui composent le peuplement prairial. La morphogénèse individuelle répond à une multitude de dynamiques, intriquées, dont génétiques et écophysiologiques. Pour mieux appréhender cette complexité un simulateur informatique 3D de la morphogénèse de l'appareil aérien végétatif du ray-grass anglais (Lolium perenne L.) a été développé. Il repose sur un modèle structure-fonction de type L-system. Les systèmes de contrôle de la morphogénèse ont été modélisés par application du concept d'auto-organisation. Cette analogie repose notamment sur le constat d'une régulation récursive de l'élongation foliaire par la pseudotige. Cet impact de la structure de la talle sur le développement a été vérifié expérimentalement ; il est vraisemblablement médié par la lumière. Lorsque des règles d'auto-régulation s'inspirant de cet effet morphogénétique ont été actionnées de manière intégrée dans notre simulateur, alors ses comportements émergents se sont montrés compatibles avec les observations. Ce simulateur a par ailleurs démontré sa puissance heuristique, par son aptitude à approcher des problématiques inaccessibles à l'expérimentation in vivo. Cette thèse participe à la démonstration i) du rôle spécifique que peuvent jouer les simulateurs dans l'étude de la création de la valeur d'usage des prairies ii) de l'intérêt du concept d'auto-organisation pour la construction de ce type de modèles iii) de la plausibilité de l'intervention de processus auto-régulés dans le schéma cybernétique de la morphogénèse des graminées prairiales et de sa plasticité.

  • Modification de supports carbonés pour catalyseurs de pile à combustible par greffage de molécules à propriétés spécifiques    - Weissmann Martin  -  03 décembre 2009

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    La modification de supports carbonés par des fonctions chimiques affecte notablement les propriétés de surface du matériau de départ. Celle-ci peut être menée par différentes méthodes : oxydation du support, ou greffage par réduction d'un synthon. Cette dernière méthode permet de conserver l'intégrité du substrat carboné, et semble de ce fait plus attractive. La réalisation de couches greffées de molécules sur une surface de carbone est effectuée par réduction d'ions diazonium ou iodonium. Cette réduction aboutie à la formation de radicaux, qui vont, au contact de surfaces carbonées, établir des liaisons covalentes avec le support. En sélectionnant judicieusement les fonctions terminales des groupements greffés, il est possible d'influer sur le comportement des couches actives de PEMFC, tel que le caractère hydrophile/hydrophobe, l'interaction platine/support ou encore l'attribution de caractéristiques de conduction ionique. Dans ce contexte, des couches greffées de groupements thiophénol ont été réalisées afin de renforcer l'accroche des nanoparticules de platine au support ; une limitation du processus de migration des nanoparticules ayant lieu avant le phénomène de frittage a été observée. Des carbones fonctionnalisés par des groupements acide 4-benzènesulfonique et 4-(trifluorométhyle)phényle ont été utilisés dans le but d'augmenter ou de diminuer la mouillabilité des couches actives. Enfin la possibilité de greffer des chaînes alkynyle ouvre la voie à l'attribution de caractéristiques de conduction ionique dans le but d'optimiser l'utilisation du catalyseur au sein des couches actives.

  • Les Faunes mammaliennes du Miocène supérieur du Tchad : structure des communautés et implications paléoenvironnementales    - Le Fur Soizic  -  04 décembre 2009

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    La connaissance des environnements passés représente un aspect fondamental dans la compréhension de l'histoire évolutive des êtres vivants. Ainsi, l'étude du(des) paléoenvironnement(s) associé(s) aux premiers hominidés permet de définir les contraintes environnementales dans lesquelles l'émergence de ce groupe s'est effectuée. L'objectif de ce travail était de reconstruire le(s) paléoenvironnement(s) associé(s) aux hominidés anciens : Sahelanthropus tchadensis (7 Ma, Toros-Menalla, Tchad), Orrorin tugenensis (6 Ma, Lukeino, Kenya) et Ardipithecus kadabba (5,77-5,54 Ma, Asa Koma, Ethiopie). Pour ce faire, l'étude de la structure faunique (structures taxinomique et écologique) des assemblages fossiles de mammifères associés à ces hominidés et d'autres assemblages africains du Miocène supérieur a été entreprise. Au préalable, il était indispensable de s'intéresser à la représentativité de ces assemblages fossiles par rapport à la/les communauté(s) dont ils sont issus. Ainsi, l'étude de la structure faunique des assemblages de Toros-Menalla a révélé qu'ils provenaient d'une même paléocommunauté, les variations fauniques observées d'un assemblage à l'autre étant probablement liées à des différences d'environnement de dépôt. Un modèle a également été proposé afin d'expliquer, par une sous-représentation des petites espèces, les différences observées entre les structures écologiques des faunes fossiles et celles des faunes modernes. Ces prérequis obtenus, l'analyse de la structure faunique a ensuite permis de reconstruire, à Lukeino et à Toros-Menalla, un mélange de zones arbustives et de zones boisées plus ouvertes. Asa Koma présenterait un environnement plus fermé...

  • Organocériens, électrocyclisations et applications à la synthèse de substances naturelles    - Tallineau Jean  -  10 décembre 2009

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    Le premier chapitre traite de la mise au point d'une méthode de synthèse en un seul pot d'arylcycloalcènes. Cette méthode consiste en l'addition d'organocériens sur des cétones cycliques pour conduire à la formation d'alcoolates intermédiaires qui sont ensuite mis en présence d'agents de sulfonation pour subir une β-élimination par différentes bases. Une fois les conditions opératoires mise au point et appliquées à différents substrats, cette méthode est mise en oeuvre pour l'obtention d'un sesquiterpène d'origine naturelle : le (±)-Laurokamurène B. Le deuxième chapitre est consacré à la mise au point et à l'optimisation d'une voie de synthèse permettant d'accéder aux 2-cycloalcènylbenzaldéhydes à 5, 6 et 7 chaînons. Ces aldéhydes sont ensuite mis en présence d'acides aminés et leurs dérivés permettant d'accéder à des benzazépines de manière efficace et rapide par réaction d'électrocyclisation-1,7 d'ylures d'azométhines. Le troisième chapitre décrit trois stratégies vers la synthèse totale de la morphine mettant en oeuvre une réaction clé de cyclisation intramoléculaire acidocatalysée observée lors de la synthèse des 2-cycloalcénylbenzaldéhydes décrite dans le deuxième chapitre.

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