UPThèses

Les troubles du spectre autistique (TSA) sont une pathologie psychiatrique neurodéveloppementale dont les premiers signes apparaissent dès l’enfance et persistent tout au long de la vie. Leur étiologie complexe reste encore très mal connue et les données actuelles n’ont pas permis à ce jour de développer des traitements curatifs. L’objectif de cette thèse était d’identifier les réseaux neuronaux impliqués dans les symptômes moteurs afin de proposer une nouvelle piste diagnostique et d’ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques ciblant ces réseaux. Nous avons donc exploré par une approche neuroanatomique, les régions contribuant au contrôle moteur : le cervelet, la substance noire pars compacta, le striatum et le cortex moteur. Cette étude a été réalisée sur deux modèles murins environnementaux liés à une exposition in utero soit à une molécule pharmacologique utilisée comme traitement antiépileptique : l’acide valproïque, soit à un agent pathogène mimant une infection virale : l’acide polyinosinique:polycytidylique. Nos résultats indiquent des pertes neuronales restrictives dans le cervelet et dans le cortex moteur qui dépendent du sexe des animaux et du modèle. Ils reflètent alors l’hétérogénéité retrouvée chez les patients selon les syndromes ainsi que les différences entre les hommes et les femmes. Nous avons également montré que cette perte neuronale pouvait être liée à la fois aux déficits moteurs et sociaux. Ainsi, ces régions cérébrales pourraient servir de cible thérapeutique pour pallier à ces symptômes des TSA.

Cette thèse s'inscrit sur une thématique de recherche dédiée aux systèmes de production d'énergie solaire photovoltaïque. En effet, les besoins énergétiques mondiaux sont en croissance continue, l’exploitation et la consommation des énergies fossiles épuisent des ressources limitées et impactent notre environnement. L’énergie solaire photovoltaïque représente une source d'énergie renouvelable des plus prometteuse, même si ses inconvénients demeurent le coût élevé d'installation initiale et la variabilité de sa production. Les travaux présentés visent surtout à optimiser le rendement énergétique global d'un système solaire photovoltaïque non connecté au réseau. Ainsi, ce travail de recherche se focalise sur l’architecture de la chaîne de conversion avec l’intégration de convertisseurs élévateurs DC-DC conventionnel et quadratique et sur une optimisation des algorithmes de recherche du point de puissance maximale lors de variations des conditions climatiques. La modélisation et l’analyse de ces convertisseurs élévateurs sont conduites sous forme de systèmes à commutation afin de proposer une commande stabilisante aux points d’équilibre selon la définition de Lyapunov. Des résultats de simulation sous Matlab/SimulinkTM sont exposés, attestant la maximisation de la puissance électrique récupérée et la stabilité pour le point de fonctionnement. Des résultats expérimentaux, issus du banc expérimental du laboratoire LIAS, viennent corréler et confirmer l'intérêt des approches proposées.

Dans un contexte de fluctuation des prix des intrants et d’une demande croissante en produits à base de lait de chèvre issus de pratiques respectueuses de l’environnement et des animaux, le pâturage peut retrouver une place plus importante dans l’alimentation des chèvres laitières. D’après la synthèse bibliographique, les facteurs de variation de l’ingestion et des performances au pâturage ont été très peu étudiés chez les chèvres laitières en conditions tempérées. L’objectif de la thèse a été de comprendre quelle est l’influence des pratiques de gestion du pâturage (disponibilité en herbe et en temps pour pâturer) sur la régulation de l’ingestion et les performances des chèvres laitières, dans le but d’affiner les recommandations aux éleveurs et d’élaborer les bases d’un modèle de prévision de l’ingestion. D’après les 6 essais réalisés : (1) les chèvres recevant entre 0,6 et 1,0 kg/j de compléments s’adaptent à des restrictions de temps d’accès de 11 à 6 h/j, en augmentant leur vitesse d’ingestion et surtout le pourcentage du temps passé à pâturer jusqu’à 95 % du temps d’accès, (2) les chèvres recevant 0,6 kg de concentrés et un temps d’accès d’au moins 11 h/j peuvent s’adapter à une restriction de quantité d’herbe offerte jusqu’à 2,3-2,6 kg MS/chèvre/j, (3), le poids vif et la production laitière sont des paramètres déterminant de la quantité d’herbe ingérée alors que la parité et le stade de lactation n’ont pas montré d’effet significatif. Ce travail a permis d’établir les premières lois de réponse d’ingestion, de production laitière et d’adaptation comportementale des chèvres laitières à des variations de temps d’accès et de quantité d’herbe offerte au pâturage.

Si la jeunesse n'est qu'un mot, que désignent les pratiques numériques juvéniles ? Dans ce travail de recherche doctorale, notre intérêt porte sur les pratiques numériques, envisagées comme socialisées et instrumentées, de jeunes âgés de 11 à 18 ans, scolarisés en France. Cette recherche a donc pour thématique générale l'appropriation du numérique, qui se manifeste à travers les pratiques juvéniles. Et, si à travers leurs équipements, l'accès au numérique des jeunes est massif, l'appropriation par tous n'est pas toujours garantie. De fait, des études sur les usages et pratiques numériques témoignent d'une hétérogénéité dans leurs comportements : des pratiques sont restreintes à des usagers (celles ludiques par exemple), alors que d'autres sont plus communes (les pratiques des réseaux sociaux entre autres). Pour comprendre cette hétérogénéité, ce travail s'applique en particulier à comprendre les formes de construction et de stabilisation des pratiques numériques qui résultent d'une appropriation par les jeunes (individuellement et entre pairs) à travers la proposition de circulation sociale des pratiques. À partir de deux études de cas, dans un lycée de l'académie de Poitiers (de 2015 à 2017) et dans deux établissements de l'académie de Caen (de 2015 à 2016), c'est la dimension sociale de la genèse instrumentale qui est appréhendée, à travers un cadre d'analyse des traces, des entretiens et un questionnaire. Les principaux résultats obtenus sont de différentes natures : - méthodologique, avec un modèle conceptuel pour l'identification des pratiques numériques (homogènes sur certains aspects, hétérogènes sur d'autres) ; - compréhensive, avec des indications sur la manière dont circulent les pratiques numériques juvéniles (principalement, dans des contextes choisis par les jeunes, en dehors du cadrage scolaire) ; - applicative, avec des enseignements issus de ces apports sur l'appropriation numérique des jeunes (en particulier avec la mise en évidence du rôle central de certains jeunes au sein de groupes sociaux).

De nombreuses études mettent en évidence un effet positif de la diversité spécifique sur la productivité des communautés végétales et la biodiversité associée. Mais l’effet de la diversité génétique sur la communauté d’espèces reste encore peu étudié en dépit des rares études montrant un effet positif avec des perspectives d’application dans le domaine de l’amélioration des plantes. C’est dans ce contexte que cette thèse s’interroge sur l’effet de la diversité génétique sur les communautés prairiales et la biodiversité du sol associée. Cette thèse repose sur une situation réelle via un dispositif d’évaluation de mélanges prairiaux installé par et chez un sélectionneur de plantes fourragères. Les résultats majeurs de cette thèse sont un effet positif de la diversité génétique des espèces sur la production de biomasse du mélange, particulièrement lors d’épisodes de sècheresse, et sur l’équilibre d’abondance des espèces. Ces effets positifs semblent être le résultat d’une différenciation de niches des espèces qui est à la base de la complémentarité des espèces en écologie. Il a été mis en évidence une complémentarité temporelle des espèces par une asynchronie des dynamiques de croissance, mais aussi une complémentarité sur l’acquisition de la lumière par des mécanismes de sélection et de plasticité. Enfin, des effets de la diversité génétique ont été observés sur la diversité microbienne avec des rétroactions potentielles sur les plantes. Au vu de ces résultats, il apparait que la diversité génétique occupe une place centrale dans l’assemblage et la structuration des communautés végétales et microbiennes, nous amenant à réfléchir quant à sa valorisation en amélioration des plantes.

Les gliomes malins sont les tumeurs les plus fréquentes du système nerveux central. Les glioblastomes représentant plus de 50% des gliomes, constituent la forme la plus agressive et sont particulièrement résistants à la radiochimiothérapie. Au sein de ces tumeurs réside une sous-population de cellules souches tumorales (CSG) qui pourrait être responsable de leurs initiation, progression et résistance aux traitements. Ces processus sont gouvernés par des voies de signalisation, pour la plupart activées de manière constitutive et dont l’étude est nécessaire afin de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans la gliomagenèse. L’objectif de ces travaux de thèse consistait en l’exploration des voies de signalisation STAT3 et Hippo dans les gliomes dans le but d’identifier de nouveaux marqueurs pronostiques et de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles. La première partie de ces travaux a montré que la phosphorylation S727 de STAT3 jouait un rôle important dans la radioresistance des CSG et que son inhibition pharmacologique induisait leur radiosensibilisation. Dans un second temps, ces travaux ont montré que deux effecteurs de la signalisation Hippo, YAP1 et TEAD3, sont associés à un mauvais pronostic et qu’ils seraient impliqués dans la prolifération cellulaire et le phénotype des CSG notamment par inhibition de la signature proneurale. Ainsi, ces travaux visent à proposer de nouvelles pistes thérapeutiques, d’une part l’inhibition de la pS727-STAT3 afin de potentialiser les effets de la radiothérapie et d’autre part, les effecteurs de la signalisation Hippo comme biomarqueurs pronostiques et potentielles cibles thérapeutiques.

Il existe une composante inflammatoire dans la maladie d’Alzheimer (MA), dont le lien avec le déclin cognitif n’est pas scientifiquement démontré. Dans une cohorte de patients MA (MMSE entre 16 et 25), nous avons analysé la relation longitudinale entre les médiateurs de l’inflammation et le statut cognitif. L’objectif principal était d’évaluer la valeur pronostique des taux plasmatiques d’IL 1β, IL-6, TNFα et RANTES sur le déclin cognitif à deux ans dans une étude multicentrique. Nos objectifs secondaires étaient de rechercher un lien entre ces marqueurs, et le statut cognitif au diagnostic, et après six mois et un an de suivi. Nous avons également recherché la valeur pronostique de la protéine kinase PKR sur le déclin cognitif dans une étude ancillaire monocentrique. Au final, 109 patients ont été inclus et 72 patients (âge moyen: 79,4 ± 6,8 ans, score MMSE moyen: 21,2 ± 2,7) ont été évalués à deux ans. Aucune corrélation entre les concentrations plasmatiques des marqueurs inflammatoires et le statut cognitif au diagnostic et après deux ans d’évolution n’a été retrouvée. De plus, il n’a pas non plus été mis en évidence de corrélation entre ces marqueurs inflammatoires plasmatiques ou dans les cellules mononucléées sanguines (PBMCS) et le statut cognitif. En revanche, l’étude impliquant PKR a mis en évidence des corrélations entre les taux de PKR et son activation avec le déclin cognitif. Nos résultats n’ont pas montré de lien entre les marqueurs inflammatoires étudiés et la cognition au cours de la MA. Cependant, nous avons montré un lien entre l’activation de PKR dans les PBMCs et le déclin cognitif au cours de la MA à un stade débutant. Ces résultats nécessitent d’être confirmés sur un plus grand nombre de patient avant de pouvoir transposer son utilisation en pratique clinique.

Les joints sans contact sont des solutions d’étanchéité optimales pour les systèmes mécaniques fonctionnant à des vitesses relativement élevées. Ils ont une durée de vie importante et ont été proposés pour une utilisation dans les moteurs spatiaux. Une type de joints d'étanchéité sans contact, le joint visqueux, est étudié en détail dans ce travail de thèse au moyen d'une analyse numérique et expérimentale. Ce travail présente un modèle numérique développé pour prédire le comportement du joint visqueux en régime laminaire et turbulent. L’interface liquide-air dans le joint est également étudiée en utilisant une approche CFD basée sur la méthode VOF. La conception et la réalisation d’un dispositif expérimental a permis de confronter les résultats numériques et expérimentaux, l’écart entre les deux approches n’excède pas 10% dans 95% des cas étudiés.

Dans cette thèse, nous calculons la forme d’un objet immergé d’aire donnée qui minimise la résistance de vague. Le corps, considéré lisse, avance à vitesse constante sous la surface libre d’un fluide qui est supposé parfait et incompressible. La résistance de vague est la traînée, c’est-à-dire la composante horizontale de la force exercée par le fluide sur l’obstacle. Nous utilisons les équations de Neumann-Kelvin 2D, qui s’obtiennent en linéarisant les équations d’Euler irrotationnelles avec surface libre. Le problème de Neumann-Kelvin est formulé comme une équation intégrale de frontière basée sur une solution fondamentale qui intègre la condition linéarisée à la surface libre. Nous utilisons une méthode de descente de gradient pour trouver un minimiseur local du problème de résistance de vague. Un gradient par rapport à la forme est calculé par la méthode de variation de frontières. Nous utilisons une approche level-set pour calculer la résistance de vague et gérer les déplacements de la frontière de l’obstacle. Nous obtenons une grande variété de formes optimales selon la profondeur de l’objet et sa vitesse.

Les matériaux absorbants acoustiques, qui sont d’un intérêt stratégique en aéronautique pour la diminution passive du bruit des réacteurs d’avion, conduisent à une physique complexe où l’écoulement turbulent, des ondes acoustiques, et l’absorbant interagissent. Cette thèse porte sur la simulation de cette interaction dans le problème modèle d’un écoulement de canal turbulent avec des parois impédantes, par le biais de simulations numériques aux grandes échelles implicites, dans un contexte de calcul haute performance. Une étude est d’abord faite des grandes échelles dans un canal turbulent avec des parois rigides, en s’intéressant plus particulièrement à l’effet d’une faible compressibilité (Mach <3) sur les caractéristiques de ces échelles. Un canal turbulent avec une paroi de type impédance est ensuite simulé, avec une condition habituelle de périodicité dans le sens de l’écoulement. On observe que pour des faibles valeurs de la résistance et des fréquences de résonance basses, l’écoulement est instable, ce qui engendre une onde le long de l’absorbant, qui modifie la turbulence et augmente la trainée. Enfin, on se tourne vers une simulation de canal spatial en levant la condition de périodicité dans la direction de l’écoulement, ce qui permet d’introduire une onde acoustique en entrée de domaine. L’atténuation de l’onde dans l’écoulement turbulent est étudiée avec des parois rigides, puis un absorbant acoustique est introduit. Dans cette configuration plus réaliste, il est confirmé que l’écoulement peut devenir instable au bord amont de l’absorbant, ce qui empêche l’atténuation de l’onde acoustique incidente.