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UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)

Les thèses soutenues à l'"UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)"

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  • Physiopathologie des effets secondaires non-moteurs des traitements antiparkinsoniens : modélisation multifactorielle    - Decourt Mélina  -  23 mars 2022

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    Mon travail de thèse porte sur l’étude des troubles du contrôle des impulsions (TCI) induits après la prise de traitement aux agonistes dopaminergiques dans le cadre de la maladie de Parkinson (MP). Cette stratégie pharmacologique permet une restauration des déficits moteurs de la MP mais engendre ces effets secondaires après quelques mois à quelques années de traitements. Les études que j’ai menées avaient pour but d’explorer l’impact d’une dégénérescence dopaminergique de la voie nigrostriée et d’un traitement chronique au pramipexole (agoniste dopaminergique D3/D2) sur différents comportements. De ce fait, le premier axe de ma thèse est focalisé sur l’étude de la flexibilité cognitive dans un modèle de rat de MP. J’ai ainsi mis en évidence une susceptibilité individuelle quant à l’effet délétère de la dégénérescence dopaminergique et du pramipexole sur cette fonction exécutive, les animaux caractérisés comme flexibles étant les plus impactés. D’autre part, il n’existe pas de modèle de TCI courant, reproductible et facile à mettre en place. Le second axe de mon travail a donc été d’en générer un en se basant sur différents tests comportementaux, spontané (l’amassement de nourriture) ou opérant (le Post-Training Signal Attenuation). Nous n’avons pas mis en évidence d’impact cumulé de la dégénérescence dopaminergique et du traitement chronique au pramipexole dans le test d’amassement de nourriture. En revanche, une augmentation de l’interaction avec la nourriture est induite par le traitement, chez les individus contrôles et lésés. Le test opérant de PTSA s’est révélé plus discriminant. Effectivement, les animaux dénervés dans la voie nigrostriatale et sous traitement chronique au pramipexole sont ceux qui réalisent le plus d’essais non complétés dans la phase d’extinction du signal bien que cet effet soit modeste. Par la suite, l’implication du cortex orbitofrontal dans les fonctions exécutives et son désengagement après dénervation nigrostriatale et traitement au pramipexole nous a amené à étudier la boucle associative dans la voie cortex orbitofrontal vers le striatum dorsomédian. Des travaux antérieurs sur les boucles motrices ont mis en évidence des déficits de plasticité synaptique dans le cadre des dyskinésies et nous avons cherché à faire le parallèle avec de possibles altérations de la plasticité synaptique dans les boucles associatives dans le cadre des effets secondaires non moteurs que sont les TCI. Pour finir, ce dernier axe de ce travail s’est donc basé sur l’étude électrophysiologique des paramètres de plasticité synaptique dans la voie cortex orbitofrontal et striatum dorsomédian. Cette étude nous a permis de mettre en évidence une inversion de plasticité induite par la lésion de la voie nigrostriée ainsi que par le traitement au pramipexole tandis que la combinaison des deux ne restaure pas la plasticité synaptique normale. Nos travaux ont donc permis de renforcer nos connaissances sur la physiopathologie des effets secondaires non moteurs induits par le traitement au pramipexole en identifiant des facteurs de risques individuels comme le niveau prémorbide de fonctions exécutives. En effet, les performances prémorbides de flexibilité cognitive détermineraient l’impact de la lésion et du traitement. Cependant, ces résultats sont encore à étayer et le développement d’un modèle animal reproduisant les TCI observés chez les patients reste un objectif à atteindre. Nous avons effectivement obtenu des résultats différents sur l’étude des comportements spontanés et opérants avec respectivement des effets du pramipexole seul et des effets combinés de la lésion et du traitement. De plus, notre investigation électrophysiologique a permis de mettre en évidence un impact identique de la lésion, du pramipexole, et de la lésion combinée au traitement au pramipexole sur les boucles associatives médiée par la voie cortex orbitofrontal / striatum dorsomédian, visualisé par un défaut de plasticité synaptique.

  • Modelling Parkinson's disease with patient induced pluripotent stem cells    - Thamrin Nabila Pyrenina  -  10 mars 2022

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    La maladie de Parkinson (MP) est la deuxième maladie neurodégénérative motrice liée à l'âge qui touche près de 1% de la population de plus de 60 ans, caractérisée par une perte progressive des neurones dopaminergiques (DA) dans la substance noire. La majorité des cas de la MP sont sporadiques, cependant, 5 à 10 % des cas sont liés à des mutations au niveau de gènes spécifiques et sont alors qualifiés de forme familiale. Des mutations de la protéine parkine sont la cause génétique la plus courante de la forme familiale de la MP. L'absence d’une compréhension claire de la manière dont cette mutation provoque la MP entrave le développement de thérapies curatives de la maladie. La découverte des cellules souches pluripotentes induites (CSPi) permet de générer des neurones dopaminergiques (DA) spécifiques aux patients afin d'étudier comment la mutation de parkine cause la MP. Les objectifs de cette étude sont d'obtenir des CSPi à partir de fibroblastes dermiques de patients présentant différentes mutations de parkine et de sujets normaux comme contrôle, de générer des neurones DA à partir de CSPi spécifiques de patients, et d'étudier in vitro et in vivo l'impact de la mutation de parkine sur la survie, la maturation et le dysfonctionnement mitochondrial des neurones DA. Nous avons utilisé des fibroblastes dermiques humains transfectés avec un plasmide codant pour les facteurs de Yamanaka (Oct4, Klf4, Sox2 et c-Myc), afin de les reprogrammer en CSPi. A partir de ces CSPi, nous avons obtenu des neurones DA en passant par une différenciation de cellules de la plaque du plancher. Dans un premier temps, nous avons étudié l'impact des mutations de parkine in vitro sur la survie cellulaire, la différenciation, la maturation et la fonction mitochondriale de neurones DA dérivés de patients présentant une mutation de parkine et de sujets témoins. Après différenciation, plus de 70% des cellules générées expriment des marqueurs de précurseurs de DA tels que FOXA2, OTX2 & LMX1A chez les deux types de sujets. Cependant, nous avons observé une réduction importante du nombre de cellules exprimant les marqueurs DA matures, lorsqu’elles sont dérivées de patients atteint de la mutation de parkine. L’altération mitochondriale a été analysée en utilisant l'anticorps Cytochrome-C et un marqueur de potentiel de membrane : MitoTracker. Au stade de précurseur de DA, environ 80% des mitochondries étaient métaboliquement actives chez les deux sujets. Cependant, au stade de la maturation, nous avons observé une diminution de 15-25% de l'activité mitochondriale dans les cellules du patient présentant une mutation de parkine. La détection de l'apoptose à l'aide du test TUNEL ou de l'annexin-V a montré une apoptose 20% plus élevée dans les cellules du patient. Dans un deuxième temps, nous avons transplanté des précurseurs de DA dérivés de patients et de témoins dans la substantia nigra d'un modèle murin de la MP. Un mois après la greffe, nous avons trouvé une réduction de 5 fois du nombre de neurones matures DA dans les greffes de cellules issus d’un patient par rapport au contrôle. Cette approche nous a permis d’étudier des résultats à plus long terme qu’in vitro. De façon intéressante, il n'y avait pas de différence entre les deux sujets en ce qui concerne la prolifération cellulaire et la maturation neuronale. Nos résultats indiquent que la mutation de parkine induit à une accumulation de mitochondries défectueuses conduisant à la mort cellulaire, en particulier dans les neurones DA. Nous avons montré que la combinaison de neurones DA dérivés de patients de la MP avec mutation de parkine et la transplantation permettrait d'étudier les conséquences à long terme de la mutation sur le développement des neurones DA.

  • La Bataille d'Actium : zoologie des interactions ondes-courants-bateaux    - Fourdrinoy Johan  -  06 janvier 2022

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    La bataille navale d’Actium, qui s’est déroulée à l’embouchure du golfe Ambracique, fut un tournant de l’Antiquité en opposant trois personnages historiques (Octave contre Cléopâtre et Marc-Antoine). Ce combat a connu une issue inattendue, la flotte d’Octave s’imposant sur celle d’Antoine, pourtant composée d’embarcations plus imposantes. Pour élucider ce mystère les commentateurs de l’époque ont évoqué l’echeneis ou rémora, un poisson qui aurait eu le pouvoir de ralentir à lui seul une galère. A l’aune de mesures océanographiques modernes, et sur la base d’une approche pluridisciplinaire, ce travail de thèse cherche à expliquer les évènements qui sont survenus le 2 septembre 31 av. J.C.. Les eaux d’Actium présentent deux singularités : des hauts fonds et une stratification en densité faisant du golfe l’unique fjord de Méditerranée. Chacun de ces aspects a été exploré à travers des expériences en laboratoire, étayées de calculs analytiques. Dans un bassin des carènes, une reproduction de la galère antique Olympias est tractée à vitesse constante. L’analyse de la surface libre montre que le sillage du navire présente un motif particulier accompagnant la crise de résistance à l’avancement due aux effets de profondeur d’eau finie. Pour des vitesses proches de celles nécessaires à la technique martiale de l’éperonnage, les ondes divergentes du sillage se déplient, formant alors des bandes parallèles. Le pic de résistance et l’amplitude des ondes sont d’autant plus marqués que le rapport entre tirant d’eau et profondeur est grand, favorisant de ce fait les galères légères. La présence d’un bi-couche avec une marche en densité au niveau de la pycnocline, caractéristique particulière de l’embouchure, est connue pour être responsable d’un autre phénomène de ralentissement des navires appelé effet d’eaux-mortes. D’après la littérature antérieure, le mouvement d’un bateau au sein d’une stratification entraîne la génération d’ondes internes causant là encore une résistance à l’avancement, ainsi que des oscillations en vitesse. A partir du développement d’une technique de détection subpixel permettant de suivre des ondes internes micrométriques, et en tractant à force constante une maquette de bateau dans un aquarium stratifié, deux systèmes d’ondes ont pu être identifiés. Le premier est un sillage interne, stationnaire dans le référentiel du bateau : nommé sillage de Nansen, il est responsable d’un ralentissement continu du navire. Le second est une dépression ondulante dispersive, appelée onde d’Ekman, générée par l’accélération initiale du bateau. Longtemps confondue avec une émission périodique de solitons internes, l’onde d’Ekman peut être approximée par une onde linéaire agissant sur le bateau comme un tapis roulant bosselé. Le navire ressent alors une résistance de vague fluctuante, justifiant l’apparition d’oscillations en vitesse. Un modèle analytique linéaire a été développé et mène à des expériences numériques de stratification. Il apparaît que le caractère oscillant des eaux-mortes n’est qu’une période transitoire de la dynamique du bateau : l’onde d’Ekman finit par s’échapper à la proue ou par être abandonnée à la poupe. De plus, les confinements latéraux imposés par les expériences de laboratoire accentuent ces phénomènes. Enfin, des mesures de champs de vitesses en milieu stratifié révèlent que le sillage de Nansen crée des courants modifiant l’aspect des ondes surfaciques et provoquant l’apparition de bandes lisses ou rugueuses dans le sillage de surface. Les particularités du golfe Ambracique font de la bataille d’Actium une curiosité sur le plan de la physique des interactions ondes-courants-bateaux. Bathymétrie et stratification jouent toutes deux un rôle sur la dynamique des bateaux, pouvant les empêcher d’atteindre les vitesses recherchées, et faisant apparaître dans la forme du sillage des bandes ou ondes transverses rappelant le disque de succion du rémora. Peut-être l’origine de la légende de l’echeneis ?

  • Priming immunitaire chez Armadillidium Vulgare : approches phénoménologique, mécanistique et évolutive    - Prigot-Maurice Cybèle  -  17 décembre 2021

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    Le système immunitaire a longtemps été dichotomisé en immunité innée et immunité adaptative. Présente chez tous les êtres vivants, l’immunité innée repose sur des réponses immunitaires non anticipatoires et non spécifiques au pathogène rencontré. L’immunité adaptative, restreinte aux Vertébrés à mâchoire, permet aux individus de se souvenir d’une précédente rencontre avec un pathogène afin de lutter plus efficacement lors d’une seconde exposition : c’est la mémoire immunitaire. Alors que les Invertébrés ne disposent que d’une immunité innée, ils peuvent eux aussi être protégés face à une seconde infection par le même – ou différents – pathogènes. Ce phénomène, appelé « priming immunitaire », montre que l’immunité innée peut être adaptative. Bien qu’il ait été largement observé, le priming immunitaire demeure mal compris. Durant cette thèse, j’ai étudié le priming immunitaire chez le cloporte commun A. vulgare, une espèce d’isopode terrestre présentant toutes les caractéristiques favorables à l’émergence d’un tel phénomène. Grâce à des approches phénoménologique (analyse de survie), mécanistique (réponse immunitaire cellulaire) et évolutive (coût reproductif), nous avons démontré que A. vulgare exprime un priming immunitaire contre S. enterica. Le mécanisme sous-jacent est probablement une réponse immunitaire soutenue, en partie liée à des modifications cellulaires. Bien que nous n’ayons pas observé de priming immunitaire contre d’autres pathogènes (P. agglomerans, E. coli, R. planticola, L. ivanovii ou encore un virus iridescent), nous avons démontré que l’âge, le genre et Wolbachia affectent le priming immunitaire contre S. enterica. Ces travaux contribuent à la compréhension du priming immunitaire et apportent des pistes de réflexions plus vastes sur l’influence des symbiotes protecteurs sur le priming immunitaire des Invertébrés.

  • Linear systems on irreducible holomorphic symplectic manifolds    - Novario Simone  -  17 décembre 2021

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    Dans cette thèse, nous étudions certains systèmes linéaires complets associés aux diviseurs des schémas de Hilbert de 2 points sur de des surfaces K3 projectives complexes avec groupe de Picard de rang 1, et les fonctions rationnelles induites. Ces variétés sont appelées carrés de Hilbert sur des surfaces K3 génériques, et sont un exemple de variété symplectique holomorphe irréductible (variété IHS). Dans la première partie de la thèse, en utilisant la théorie des réseaux, les opérateurs de Nakajima et le modèle de Lehn–Sorger, nous donnons une base pour le sous-espace vectoriel de l’anneau de cohomologie singulière à coefficients rationnels engendré par les classes de Hodge rationnels de type (2, 2) sur le carré de Hilbert de toute surface K3 projective. Nous exploitons ensuite un théorème de Qin et Wang ainsi qu’un résultat de Ellingsrud, Göttsche et Lehn pour obtenir une base du réseau des classes de Hodge intégraux de type (2, 2) sur le carré de Hilbert d’une surface K3 projective quelconque. Dans la deuxième partie de la thèse, nous étudions le problème suivant : si X est le carré de Hilbert d’une surface K3 générique tel que X admet un diviseur ample D avec qX(D) = 2, où qX est la forme quadratique de Beauville– Bogomolov–Fujiki, on veut décrire géométriquement la fonction rationnelle induite par le système linéaire complet |D|. Le résultat principal de la thèse montre qu’une telle X, sauf dans le cas du carré de Hilbert d’une surface quartique générique de P3, est une double sextique EPW, c’est-à-dire le revêtement double d’une sextique EPW, une hypersurface normale de P5, ramifié sur son lieu singulier. En plus la fonction rationnelle induite par |D| est exactement ce revêtement double. Les outils principaux pour obtenir ce résultat sont la description des classes de Hodge intégraux de type (2, 2) de la première partie de la thèse et l’existence d’une involution anti-symplectique sur de telles variétés par un théorème de Boissière, Cattaneo, Nieper-Wißkirchen et Sarti.

  • Implication des interactions Quorum Sensing dépendantes dans la mise en place et la prévalence des co-infections et la virulence de B. afzelii et B. garinii, agents responsables de la Borréliose de Lyme en Europe    - Alafaci Aurélien  -  16 décembre 2021

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    La Borréliose de Lyme est la maladie vectorielle la plus importante dans l’hémisphère nord en termes de prévalence. Elle est causée par des bactéries du genre Borreliella qui sont transmises à l’Homme par l’intermédiaire de morsures de tiques. En Europe, B. afzelii et B. garinii sont deux espèces majeures qui sont fréquemment co-détectées au sein d’une tique, soulevant l’hypothèse de l’existence d’un système leur permettant d’établir des co-infections. Le Quorum Sensing est un système de communication bactérien qui joue un rôle crucial dans le cycle de vie et la virulence des bactéries. Le Quorum Sensing induit par l’autoinducteur-2 (AI-2) permet une communication à la fois intra et inter-espèces. L’un des objectifs de cette thèse a été d’investiguer la présence, la fonctionnalité et le rôle de ce type de communication chez B. afzelii et B. garinii. Les résultats ont montré que ces deux espèces possèdent un système de communication AI-2 dépendant fonctionnel. Le développement d’outils visant à bloquer cette communication a été initié et permettra d’étudier de manière plus précise le rôle du Quorum Sensing dans la virulence des Borreliella ainsi que dans l’établissement de co-infections. En parallèle, la présence de tiques infectées par des Borreliella en Poitou-Charentes a été étudiée pour la première fois. Pour cela, le microbiote bactérien interne de tiques Ixodes ricinus a été étudié par séquençage haut-débit d’amplicons du gène codant l’ARNr 16s. Cette méthode présente l’avantage de permettre la caractérisation du microbiote bactérien dans son ensemble, à la fois les pathogènes mais également les autres genres bactériens. Un microbiote conservé/partagé des tiques analysées a été défini et la présence de séquences assignées à Borreliella spp. a été mise en évidence. Au sein de plusieurs tiques, différentes espèces de Borreliella spp. ont été détectées, indiquant de possibles co-infections.

  • Méthodologies pour l'obtention de la cinématique des membres inférieurs à l'aide de centrales inertielles    - Pacher Léonie  -  15 décembre 2021

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    L’analyse du mouvement humain est un paramètre clé pour comprendre les différentes problématiques de la locomotion humaine. Qui plus est, il est nécessaire que ces analyses soient effectuées au plus proche de la locomotion réelle. L’essor de la miniaturisation des capteurs et des technologies sans fil a permis d’offrir la possibilité d’utiliser les centrales inertielles sur le terrain. Mais différentes problématiques existent encore pour obtenir la cinématique des membres inférieurs avec les centrales inertielles. La première étude de ce manuscrit aborde une comparaison des différents calibrages centrale-à-segment pour définir le passage entre l’orientation de la centrale inertielle et le segment sous-jacent. Nous avons mis en avant une méthode qui valide ces critères au mieux et ne demande que deux postures et un dispositif simple. Mais la cinématique obtenue reste entachée d’erreurs qui pourraient être dues à la présence d’artefacts de tissu mou. C’est pourquoi dans une seconde partie nous étudions la possibilité de diminuer ces effets par l’intermédiaire de l’optimisation multisegmentaire. Ainsi nous avons pu mettre en avant la nécessité de bien paramétrer le modèle derrière l’optimisation sans pour autant présenter un apport significatif. Enfin, en dernière partie, nous proposons d’appliquer la méthodologie de traitement de la cinématique articulaire sur une population pathologique, en collaboration avec le laboratoire de cinésiologie Willy Taillard des HUG et de l’Université de Genève. En conclusion cette thèse propose un processus méthodologique et des recommandations pour développer des analyses de la cinématique en milieu écologique avec des centrales inertielles.

  • Nutritive value of forage grasses: evolution during morphogenesis and genetic bases on perennial ryegrass    - Colas Vincent  -  15 décembre 2021

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    Le ray-grass anglais (Lolium perenne L.) est une espèce fourragère importante pour l’alimentation des ruminants. Les sélectionneurs ont pour objectif d'améliorer la qualité du fourrage, son rendement, sa résistance à la sécheresse et aux maladies. La qualité et le rendement dépendent de facteurs génétiques et environnementaux et sont étroitement liés à la morphogenèse de la plante et à la date de récolte ce qui rend difficile le classement des génotypes selon leur qualité. La partie de la plante récoltée est composées de feuilles et de tiges au stade reproducteur. L’objectif de la thèse était de mieux comprendre les sources de variation de la qualité du fourrage au cours du développement de la plante. Premièrement, nous avons étudié la diversité génétique et saisonnière pour des caractères liés à la qualité. Nous avons utilisé une collection de 592 génotypes de ray-grass anglais phénotypés pour la digestibilité de la matière organique (OMD), la digestibilité des parois cellulaires (NDFD) et les composants de cette paroi cellulaire (cellulose, hémicellulose et lignine) sur 2 années au printemps à la date d'épiaison et en automne. Une forte interaction génotype x saison a été observée pour l'OMD et la NDFD, indiquant des différences dans le contrôle génétique de ces traits entre saisons. La variation d’OMD est expliquée à la fois par la teneur en paroi cellulaire (NDF) et par sa qualité. La variation de la NDFD au printemps s'explique principalement par la teneur en hémicellulose. Une augmentation de 1% de la teneur en hémicellulose dans la paroi cellulaire (HC.NDF) a entraîné une augmentation de 0,81% de la NDFD. En automne, la variation de la qualité s'explique principalement par la teneur en lignine dans la paroi cellulaire (ADL.NDF). Une diminution de 0,1 % de l'ADL.NDF a entraîné une augmentation de 0,41 % de la NDFD. Pris par saison, les différentes variables ont montré une forte héritabilité et certaines ont présenté une variation génétique plus élevée en automne qu'au printemps. Dans une étude d’association basée sur 503 gènes candidats, nous avons identifié des QTLs expliquant de 29% à 52% de la variance phénotypique des variables OMD et NDFD. Chaque marqueur expliquait de 1 à 7% de la variance. Aucun QTL identique n'a été identifié entre les saisons, mais au sein d'une même saison, certains QTLs étaient communs entre les traits de digestibilité et les traits de composition de la paroi cellulaire, confirmant l'importance de la concentration en hémicellulose pour la digestibilité au printemps et la concentration en lignine dans le NDF pour la digestibilité en automne. Dans un second temps, nous avons décrit la cinétique de croissance et de qualité de quatre génotypes contrastés pour la date d'épiaison et la qualité pendant deux saisons différentes (printemps et automne). Nous avons observé que le principal facteur expliquant la diminution de la qualité des feuilles avec la maturité était la sénescence des feuilles. Ce facteur exclut, la qualité des feuilles vertes diminue avec l'augmentation de la longueur des feuilles et de la proportion de gaines. La qualité des tiges était inférieure à celle des feuilles et diminuait fortement avec la maturité. La qualité de la tige et la vitesse à laquelle elle décroissait avec la maturité différait entre les génotypes, ce qui permet une sélection potentielle pour les génotypes ayant une meilleure qualité des tiges matures. Au printemps, le choix des génotypes à sélectionner diffère selon les objectifs de production de biomasse et de qualité. En automne, les plantes devraient être récoltées immédiatement après que la biomasse ait atteint un maximum afin d'obtenir la meilleure qualité. Finalement, nous suggérons d'introduire la qualité de la tige dans l'évaluation du fourrage au cours du processus de sélection et d'effectuer des mesures de la qualité au printemps et à l’automne.

  • Influence of particles organization and dual porosity on the diffusion of water and solutes in clayey porous media    - Asaad Ali  -  15 décembre 2021

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    Les roches compactées riches en minéraux argileux sont souvent caractérisées par une conductivité hydraulique très faible et la présence de tout petits pores (nanopores). Ces caractéristiques les rendent idéales pour confiner notamment des déchets chimiques et radiologiques. Dans ces contextes de barrières ouvragées, il est important de comprendre/prédire les processus de diffusion dans ces systèmes car il s'agit du principal mécanisme de transport de l'eau/solutés vers les milieux environnants. Dans ces systèmes, les particules d'argile sont les principaux acteurs contrôlant (i) les mécanismes d'adsorption-désorption de l'eau et des ions en raison de leur taille souvent inférieure au micromètre, de leur grande surface spécifique et de leur réactivité élevée pour les processus d'échange d'ions, (ii) l'anisotropie spatiale de la diffusion des solutés dans les milieux poreux en raison de leur morphologie en plaquettes, qui conduit à une orientation préférentielle lorsqu'elles sont compactées et, (iii) la perméabilité de ces formations, en raison de leurs différents types de porosité (interfoliaire vs. interparticulaire) qui peuvent être totalement ou partiellement accessibles ou inaccessibles pour les ions et l'eau. Dans ce contexte, cette thèse étudie l'influence de (i) l'orientation préférentielle des particules d'argile, (ii) la présence de différents types de porosités accessibles à l'eau et aux ions (interfoliaire vs interparticulaire), et (iii) la présence d'une charge structurale négative de certaines particules d'argileuses, sur la diffusion d'eau/solutés dans des milieux argileux poreux compactés. La première partie de ce manuscrit reporte des résultats sur les propriétés minéralogiques et morphologiques d'échantillons d'illite du Puy (IDP) provenant de trois sources différentes. L'IDP est un matériau naturel utilisé après purification et saturation en Na dans plusieurs expériences présentées dans la littérature consacrées à la sorption/diffusion de cations/traceurs d'eau. Cependant, les propriétés de ce matériau (purifié ou non) reportées dans ces études sont assez variables. Pour cette raison, cette partie met en évidence les différences entre les différents matériaux IDP. Elle fournit également des données de référence grâce à des analyses détaillées du matériau; celui-ci étant également utilisé dans le projet EURAD (European Joint Programme on Radioactive Waste Management). La deuxième partie est consacrée aux résultats de la diffusion d’un traceur de l’eau (HDO) et d’ions (Na+ et Cl-) à travers des milieux poreux compactés constitués de particules de vermiculite Na, de Na-IDP et de Na-kaolinite sous différents gradients de salinité en utilisant un setup de through diffusion (TD). Ces minéraux argileux ont été soigneusement choisis pour construire des milieux poreux caractérisés par une simple porosité (i.e., interparticulaire ; IDP, kaolinite) ou une double-porosité (i.e., interfoliaire et interparticulaire ; vermiculite) et dans des conditions de saturation en eau. Un protocole développé dans ce travail nous a permis de fabriquer des milieux poreux caractérisés par des degrés variables d'anisotropie dans l'orientation préférentielle des particules tout en ayant une porosité interparticulaire similaire, et présentant une porosité interfoliaire accessible ou non à l'eau et aux ions. Cette approche a permis d'obtenir des informations quantitatives sur l'influence (i) de l'orientation préférentielle des particules et (ii) de la présence d'une porosité interfoliaire accessible (pour HDO), sur la diffusion de ces traceurs au sein des milieux poreux constitués de ces minéraux. Dans cette partie, toutes les données expérimentales obtenus pour HDO par TD ont été comparées à celles simulées par dynamique brownienne (BD) réalisée avec des milieux poreux virtuels représentatifs des échantillons expérimentaux utilisés afin d'évaluer la capacité de prédiction de cet outil (simulation en BD).

  • High-fidelity simulation of conjugate heat transfer between a turbulent flow and a duct geometry    - Vicente Cruz Rodrigo  -  10 décembre 2021

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    Cette étude est consacrée au développement d’une nouvelle technique numérique pour la simulation du transfert thermique conjugué avec une application pour la reproduction de l’écoulement turbulent dans une conduite. La méthode est construite progressivement pour atteindre la haute-fidélité souhaitée. Tous les développements numériques et simulations sont effectués sur la base du code libre et massivement parallèle Incompact3d/Xcompact3d. Dans une première phase, le potentiel de la stratégie numérique choisie est étendu puis évalué par simulation directe et implicite à grande échelle pour mieux cerner la façon de combiner avantageusement ses caractéristiques. Parmi ces dernières, on peut mentionner la méthode des frontières immergées basée sur des interpolations polynomiales de Lagrange, la technique originale de filtrage visqueux et la modélisation implicite de turbulence pariétale par utilisation d’une dissipation numérique d’ordre élevé comme ersatz de la contribution sous-maille. La deuxième partie est consacrée à l’introduction d’une stratégie originale pour la simulation du transfert thermique turbulent pariétal. Dans ce but, la méthode des frontières immergées est adaptée pour permettre l’imposition de conditions aux limites thermiques spécifiques. L’approche est validée par simulation numérique directe du transfert de chaleur en turbulence de conduite avec des conditions aux limites de type Isoflux ou mixte. Une attention particulière est accordée au cas Isoflux qui nécessite des développements pour permettre l’imposition d’une condition aux limites de type Neumann. Cette stratégie est ensuite mise à profit pour mettre au point une méthode polyvalente qui permet la reproduction d’un phénomène de transfert thermique conjugué entre un fluide turbulent et le corps de la conduite qui le contient. Il est démontré que cette technique de couplage est capable de fournir une description précise de l’interaction thermique entre les milieux fluide et solide, ce qui peut être utile, par exemple, pour améliorer la modélisation RANS/LES dans les applications industrielles pour lesquelles les contraintes thermiques fluctuantes sont une préoccupation. La conduite cylindrique considérée ici,sans lien avec la nature Cartésienne du maillage, peut être vue comme un prototype de géométrie complexe, ceci ouvrant la voie à la réalisation de simulations haute-fidélité en géométrie réaliste telle que celle d’un Té de mélange avec plus largement des applications dans le cadre des centrales nucléaires ou solaires.

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