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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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  • Aérodynamique d'un profil d'aile battante à bas nombre de Reynolds    - Andro Jean-Yves  -  08 décembre 2008

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    Les récents progrès des microtechnologies permettent le développement de microdrones d'une envergure inférieure à 15 cm devant assurer des missions d'observation ou d'intervention en milieu risqué. Une approche biomimétique utilisant un système de locomotion par ailes battantes semble notamment prometteuse car elle permettrait une capacité de vol stationnaire et une grande manoeuvrabilité en milieu confiné. Cependant, l'aérodynamique des ailes battantes à bas nombre de Reynolds diffère sensiblement de l'aérodynamique des applications classiques en raison du phénomène de lâcher tourbillonnaire et de la superposition de nombreux mécanismes instationnaires. Dans le cadre de cette thèse, nous avons dans un premier temps étudié le lâcher tourbillonnaire derrière un profil d'aile en caractérisant théoriquement et expérimentalement l'apparition de ce lâcher puis en le simulant numériquement. Des essais en bassin hydrodynamique précisent enfin l'influence des effets 3D et du nombre de Reynolds sur les efforts créés par le lâcher tourbillonnaire. Dans un deuxième temps, nous avons étudié par simulation numérique directe (DNS) les mouvements fondamentaux du vol battu, c'est-à-dire le pilonnement pur et le tangage pur, afin de mettre en évidence les mécanismes instationnaires, de différencier les stratégies du vol battu et de proposer des modèles simplifiés pouvant décrire les efforts instantanés.

  • Transfert de chaleur à échelles de temps et d'espace ultra-courtes : simulation numérique pour des nanofils et nanofilms de semiconducteur    - Terris Damian  -  05 décembre 2008

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    Le développement des nouvelles technologies entraîne une réduction considérable de la taille des systèmes des composants. Afin de prédire leur comportement, il est nécessaire de connaître leurs propriétés physiques. Dans ce contexte, ce travail s'attache à approfondir les connaissances des propriétés thermiques des semiconducteurs en effectuant des simulations numériques des transferts de chaleur dans des nanostructures. Les transferts de chaleur sont analysés grâce à l'équation de Boltzmann en utilisant la méthode des ordonnées discrètes. Le comportement spectral des porteurs de chaleur, caractérisés par les phonons, est pris en compte à travers leurs vitesses de déplacement et leurs temps de relaxation. Des résultats sont exploités en régime stationnaire afin d'établir les propriétés thermiques des composants. Il a été montré que la loi de Fourier décrit correctement les transferts de chaleur dans les nanofils. En revanche, pour que cette loi soit valable dans les films à température ambiante l'épaisseur de ces structures doit être supérieure au micromètre. Pour des plus petites épaisseurs, les transferts de chaleur par conduction présente une forte composante balistique et ont un comportement analogue à celui du rayonnement en milieu faiblement absorbant. Enfin, la prise en compte de la dépendance spectrale a permis des études en régime instationnaire. Il est, ainsi, montré l'évolution thermique dans les nanostructures aux échelles ultracourtes. On observe que la propagation de la chaleur par conduction dans les systèmes balistiques présente deux vagues, conséquence de la différence entre les vitesses propres aux polarisations des phonons.

  • Contributions à la validation d'ordonnancement temps réel en présence de transactions sous priorités fixes et EDF    - Rahni Ahmed  -  05 décembre 2008

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    Un système temps réel critique nécessite une validation temporelle utilisant un test d'ordonnançabilité avant sa mise en oeuvre. Cette thèse traite le problème d'ordonnancement des taches à offset (transactions) sur une architecture monoprocesseur, en priorités fixes et en priorités dynamiques. Les méthodes existantes pour un test exact ont une complexité exponentielle et seules existent des méthodes approchées, donc pessimistes, qui sont pseudo-polynomiales. En priorités fixes nous proposons des méthodes pseudo-polynomiales, basées sur l'analyse de temps de réponse qui sont moins pessimistes que les méthodes existantes. Nous présentons quelques propriétés (accumulativité monotonique, dominance de tâches) rendant exacte les méthodes d'analyse approchées pour certains cas de systèmes, et optimisant le temps de calcul. En priorités dynamiques, nous proposons un test d'ordonnançabilité exact avec une complexité pseudopolynomiale. Ce test est basé sur l'analyse de la demande processeur. Les qualités des résultats de nos méthodes sont confirmées par des évaluations expérimentales.

  • Mobilité cellulaire induite par les chimères Ber-Abl : un nouveau modèle pour l'exploration des voies effectrices des petites protéines G de la famille Rho    - Daubon Thomas  -  05 décembre 2008

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    Les chimères Bcr-Abl sont dues à une translocation réciproque entre les chromosomes 9 et 22, entrainant la fusion des gènes bcr et abl. La seule différence structurale entre p190bcr﷓abl, associé avec la Leucémie Aigue Lymphoblastique, et p210bcr-abl, responsable de la Leucémie Myéloïde Chronique, réside dans le domaine DH/PH présent uniquement dans p210bcr-abl. Nous avons montré précédemment que Rac1 était activée dans les cellules exprimant p190bcr-abl et p210bcr-abl alors que RhoA n'est activé que dans les cellules exprimant p210bcr-abl (Harnois et al., Oncogene, 2003). Les cellules Ba/F3 parentales ne sont pas spontanément mobiles contrairement aux cellules Ba/F3p210 and Ba/F3p190. Les cellules exprimant p210bcr-abl présentent des mouvements amoeboïdes typiques alors que les cellules exprimant p190bcr-abl utilisent une mobilité de type roulement (rolling-type). Les résultats obtenus en utilisant des mutants des domaines GEF de Vav ou p210bcr-abl nous ont permis de proposer un modèle dans lequel Vav, en complexe avec Bcr-Abl, est responsable à travers l'activation de Rac1 du déclenchement de la motilité des cellules exprimant Bcr-Abl. Le GEF de p210bcr-abl, spécifique de l'activation de RhoA, est indispensable pour la formation des mouvements amoeboïdes dans les cellules Ba/F3, mais ne joue pas de rôle dans le déclenchement de la mobilité spontanée de ces cellules (Daubon et al., Oncogene, 2008). Nous avons ensuite caractérisé une voie passant par Rac1/PAK1/LIMK1/cofiline1 dans laquelle chaque élément est essentiel pour le déclenchement de la motilité dite rolling-type. Nous avons montré que la voie classique RhoA/ROCK/MLC était seulement partiellement impliquée dans l'induction de la motilité amoeboïde dans les cellules Ba/F3p210. De façon surprenante, nous avons trouvé que RhoA et ROCK1 induisent l'activation de l'isoforme ADF/destrine de la famille des " Actin Depolymerizing Factors ", à travers la régulation négative de la LIMK2 au niveau transcriptionnel mais aussi par une dégradation protéasome-dépendante. Cette voie de signalisation originale permet une meilleure caractérisation des mécanismes moléculaires menant aux mouvements amoeboïdes en 3 dimensions.

  • Utilisation d'approches probabilistes basées sur les critères entropiques pour la recherche d'information sur supports multimédia    - Coq Guilhelm  -  05 décembre 2008

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    Les problèmes de sélection de modèles se posent couramment dans un grand nombre de domaines applicatifs tels que la compression de données ou le traitement du signal et de l'image. Un des outils les plus utilisés pour résoudre ces problèmes se présente sous la forme d'une quantité réelle à minimiser appelée critère d'information ou critère entropique pénalisé. La principale motivation de ce travail de thèse est de justifier l'utilisation d'un tel critère face à un problème de sélection de modèles typiquement issu d'un contexte de traitement du signal. La justification attendue se doit, elle, d'avoir un solide fondement mathématique. Nous abordons aussi le problème classique de la détermination de l'ordre d'une autorégression. La régression gaussienne, permettant de détecter les harmoniques principales d'un signal bruité, est également abordée. Pour ces problèmes, nous donnons un critère dont l'utilisation est justifiée par la minimisation du coût résultant de l'estimation obtenue. Les chaînes de Markov multiples modèlisent la plupart des signaux discrets, comme les séquences de lettres ou les niveaux de gris d'une image. Nous nous intéressons au problème de la détermination de l'ordre d'une telle chaîne. Dans la continuité de ce problème nous considérons celui, a priori éloigné, de l'estimation d' une densité par un histogramme. Dans ces deux domaines, nous justifions l' utilisation d' un critère par des notions de codage auxquelles nous appliquons une forme simple du principe de " Minimum description Length ". Nous nous efforçons également, à travers ces différents domaines d'application, de présenter des méthodes alternatives d' utilisation des critères d' information. Ces méthodes, dites comparatives, présentent une complexité d' utilisation moindre que les méthodes rencontrées habituellement, tout en permettant une description précise du modèle.

  • Influence de la corrosion saline sur la tolérance aux dommages d'un alliage d'aluminium aéronautique 2XXX    - Menan Frédéric  -  03 décembre 2008

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    Ce projet porte sur la caractérisation de l'alliage d'aluminium aéronautique 2024 en propagation de fissure de fatigue dans une solution saline. Le premier objectif est la caractérisation des synergies entre le chargement cyclique, la métallurgie et la corrosion, et l'analyse de leur influence sur la fissuration en fatigue en immersion permanente en solution saline. Les interactions complexes entre le chargement mécanique, la métallurgie et la corrosion, contrôlées par le temps de mise en charge, sont discutées dans le cadre d'une compétition entre la passivation de la pointe de fissure et la fragilisation par l'hydrogène, assistée par la dissolution anodique. Le deuxième objectif est l'étude de la différence entre une exposition permanente et une exposition séquentielle à la solution saline lors de la fissuration en fatigue. Sous certaines conditions, une nette accélération de la fissuration est observée lors d'une immersion séquentielle par rapport à une immersion permanente, ce qui peut conduire à des durées de vie estimées supérieures aux durées de vie réelles des structures soumises à une exposition séquentielle à la corrosion saline. Pour les deux premiers objectifs, la contribution possible d'un dommage de type corrosion sous contrainte est évaluée, en terme de vitesses de propagation, en fonction du chargement mécanique et de l'environnement. Le dernier objectif traite de la possibilité d'appliquer les résultats obtenus ici pour le 2024 à d'autres alliages d'aluminium.

  • Etude et développement d'un actionneur plasma à décharge à barrière diélectrique : application au contrôle d'écoulement sur profil d'aile    - Jolibois Jérôme  -  03 décembre 2008

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    La Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) employée ici consiste en une décharge électrique établie dans l'air à pression atmosphérique à la surface d'un isolant. Cette décharge ionise l'air ambiant environnant, et les espèces chargées générées soumises à la force de Coulomb induisent, par transfert de quantité de mouvement, un écoulement appelé vent électrique. Récemment, la capacité de ce type de dispositif à contrôler un écoulement subsonique autour de profils aérodynamiques a été mise en évidence. La DBD employée dans ce sens est appelée actionneur plasma. Ces actionneurs peuvent modifier les écoulements de couche limite en proche paroi par l'intermédiaire du vent électrique. Le but de la thèse est d'améliorer les performances aérodynamiques d'une aile, soit en augmentant sa portance, soit en réduisant sa traînée ou bien encore en retardant le décrochage du profil. Le travail réalisé se divise en deux grandes parties. La première partie a consisté à développer puis optimiser une décharge à barrière diélectrique afin de mieux comprendre son fonctionnement. Pour cela, une étude paramétrique a été effectuée, en faisant varier les grandeurs électriques, physiques et géométriques. Des mesures électriques et mécaniques ont été réalisées, puis des grandeurs électromécaniques comme le rendement par exemple ont été estimées et comparées. Ces différentes études ont permis de définir un ensemble de paramètres permettant d'obtenir une DBD optimum en termes de génération de vent électrique et de fiabilité. La seconde partie a consisté à intégrer l'actionneur plasma optimisé sur un profil symétrique NACA 0015, et de tester son efficacité dans un écoulement d'air allant jusqu'à 40 m/s. Pour cela, des mesures Particle Image Velocimetry (PIV) de l'écoulement autour du profil et des pesées aérodynamiques ont été réalisées sans, puis avec contrôle. L'influence de différents paramètres (fréquence et intensité de l'excitation, mode en fonctionnement) a été étudiée. Il a été mis en évidence une modification de l'écoulement sous les effets du contrôle qui favorise soit le processus de recollement de la couche limite ou soit le décollement. L'efficacité des actions continue et instationnaire de l'actionneur a été comparée. Modulée par une fréquence adimensionnelle F+, le mode instationnaire présente des résultats équivalent voire supérieur au mode continu tout en réduisant la consommation spécifique de la DBD.

  • Mesures par voie optique de champs cinématiques pour l'étude du comportement de plaques élastiques fissurées et chargées en mode I : formulation des déplacements 2D par confrontation numérique-expérience en statique, analyse des effets 3D en dynamique    - Hedan Stéphen  -  02 décembre 2008

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    Ce mémoire porte sur l'étude des champs de déplacements expérimentaux dans les plaques élastiques fissurées, chargées en mode I. L'extraction des déplacements expérimentaux est réalisée à partir d'une méthode d'extraction de phase à une seule image. La première partie de ce mémoire, concerne l'étude des champs de déplacements entourant la pointe de fissure pour des fissures stationnaires. La méthode des grilles est utilisée pour déterminer les champs de déplacements dans le plan sur la surface libre. Parallèlement aux essais expérimentaux, une modélisation par éléments finis est réalisée pour valider les conditions aux limites numériques et les formulations empiriques proposées. Ces formulations caractérisent les déplacements dans le plan et les gradients de déplacements nécessaires au calcul de l'intégrale J. La seconde partie de ce mémoire porte sur l'étude des effets 3D et transitoires par confrontation de la formulation théorique et des résultats expérimentaux des déplacements hors-plan. L'accès aux déplacements hors-plan absolus par interférométrie de Michelson n'est pas direct, l'utilisation d'un photomultiplicateur et la soustraction d'un relief initial est nécessaire. La zone de décrochement évoluant avec la vitesse de propagation (V) nous incite à développer une formulation empirique du déplacement minimisée par rapport aux données expérimentales.

  • Production d'hydrogène par vaporeformage du bioethanol brut    - Le Valant Anthony  -  28 novembre 2008

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    Ce travail concerne l'étude de la production d'hydrogène par vaporeformage catalytique du bioéthanol brut pour mettre en évidence l'effet des impuretés de l'alcool brut sur les performances catalytiques. Les performances du catalyseur Rh/MgAl2O4/Al2O3 en vaporeformage de l'éthanol en présence ou non de différentes impuretés ont été évaluées. La nature de l'impureté joue un rôle promoteur ou entraîne la chute de l'activité catalytique. L'effet promoteur peut être expliqué par un blocage des sites responsables de la formation de C2H4 tandis que la désactivation semble au dépôt de coke. Par la suite les travaux ont porté sur l'amélioration de la formulation, et un catalyseur (RhNi/Y-Al) actif, sélectif et stable pour la production d'hydrogène à partir du bioéthanol brut a été mis au point. L'incorporation d'un oxyde de terre rare à l'alumine et l'ajout d'une deuxième phase métallique a permis d'améliorer les propriétés acido-basiques du support, permettant de limiter la production de coke lors du vaporeformage du bioéthanol brut.

  • Adaptations neuronales dans les maladies psychiatriques associées à une hyperdopaminergie    - El Rawas Rana  -  28 novembre 2008

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    Ce travail porte sur deux projets ayant pour fil conducteur la transmission dopaminergique. Ces projets portent sur deux maladies psychiatriques associées, d'une manière ou d'une autre, à une hyperdopaminergie : la dépendance aux drogues et la schizophrénie. La dépendance aux drogues constitue le projet principal de ma thèse et la schizophrénie est un projet en collaboration avec l'université Américaine de Beyrouth. Dans un premier temps, nous avons étudié chez la souris l'influence d'un environnement qui mime les conditions positives comme l'environnement enrichi durant les premiers stades de vie, sur la vulnérabilité aux drogues comme la cocaïne et l'héroïne ayant des mécanismes d'actions différentes. Nous nous sommes focalisés sur le système dopaminergique mésolimbique qui projette vers le striatum ventral et qui est considéré comme un maillon central de circuit de récompense. Nos résultats montrent que les conditions environnementales positives peuvent protéger contre les effets renforçants de la cocaïne et de l'héroïne. La protection contre les effets de la cocaïne semble être médiée par une réduction de la réactivité des neurones du striatum au niveau post synaptique. Nous avons trouvé aussi une dissociation entre les effets activants et récompensants de l'héroïne reflétant que les effets récompensants de l'héroïne sont, en partie, indépendants du système dopaminergique mésolimbique. Ces études montrent que l'environnement enrichi diminue la vulnérabilité à développer l'addiction aux drogues. Ensuite, nous avons étudié l'influence de l'environnement enrichi sur les effets stimulants et récompensants de la cocaïne après l'installation de la dépendance ainsi que sur la rechute à la cocaïne. Nous avons participé à une étude montrant que les influences de l'environnement enrichi ne sont pas restreintes à son rôle protecteur contre les effets des drogues. L'environnement enrichi est aussi capable d'éliminer les conséquences comportementales et neurochimiques des injections répétées des drogues et empêcher le phénomène de rechute. De ce fait, l'environnement enrichi possède aussi un rôle curatif de l'addiction aux drogues. Concernant le deuxième axe de l'étude, nous avons étudié par hybridation in situ l'expression des gènes des récepteurs dopaminergiques D1 et D2, de la sous unités NR1 et NR2A des récepteurs NMDA glutamatergiques et des neuropeptides (substance P, enképhaline, dynorphine) dans un modèle animal de la schizophrénie. Ce modèle s'agit des rats ayant une lésion néonatale de l'hippocampe ventrale et montrant après la puberté des changements comportementaux associés à une augmentation de l'activité dopaminergique dans le striatum et un dysfonctionnement du cortex préfrontal, consistants avec la schizophrénie. Nous avons montré que l'émergence de ces comportements après la puberté est associée à une diminution de l'expression du récepteur D2 et des neuropeptides (enképhaline et substance P) dans le striatum, et une augmentation de l'expression de NR1 dans le cortex. Ces changements semblent être des mécanismes compensatoires à l'augmentation de l'activité dopaminergique dans le striatum et à l'hypofonctionnement des récepteurs NMDA dans le cortex, qui n'apparaissent, similairement à la schizophrénie, qu'après la puberté.

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