Thèses en Ligne
Not a member yet
173210 research outputs found
Sort by
Microrheology of dense active systems : from colloids to cells
No full textThis thesis sets out to explore the rheological properties of dense active systems, focusing on two distinct model systems: epithelial cell monolayers and monolayers of synthetic self-propelled colloids (Janus particles). The goal of this thesis is to explore the mechanical response of those 2D systems to perturbations, using a unified experimental approach based on Stokes flow geometry, the flow around a circular obstacle. For the Janus colloids, I developed a novel experimental setup to drag obstacles through a dense monolayer of self-propelled particles. This allowed for the systematic study of the induced velocity and density fields. A key finding is the front-back asymmetry of the flow and a non-linear compressibility of the sediment, evidenced by an accumulation of particles in front of the obstacle and a depletion downstream the obstacle that are non-antisymmetric. I introduce a cicatrization length, characterizing the spatial extent of the depletion. This length correlates better with the mechanical pressure than with the density or activity level alone. Remarkably, molecular dynamics simulations in collaboration with Gianmarco Spera and François Graner confirmed that this cicatrization length and its associated timescale depend solely on mechanical pressure, and not on activity or the velocity of the obstacle. These results position pressure as a unifying control parameter for the cicatrization of Janus particles. In the epithelial cell monolayer system, the mechanical response to a circular obstacle was studied in two geometries: a band, where flow direction is imposed, and a racetrack, where flow is generated intrinsically by the cells. In this work, I developed image analysis tools to obtain individual cell properties such as shape, elongation and area based on the Cellpose algorithm. The racetrack geometry allows us to access fluctuations of the system over large time and space scale. We perturbed the monolayer with 4 different drugs (Nocodazole, CK666, Simvastatin, and Para-aminoblebbistatin) and revealed the distinct contributions of cytoskeletal components against the molecular motors on the spatial correlation of the flow field. An attempt to model the cell monolayer with an active fluid model was made in collaboration with Nathan Shourick, Ibhrahim Cheddadi and Pierre Saramito leading to preliminary results, but the comparison with the experimental system needs to be improved. However, it shows how the Stokes geometry could be discriminant when comparing models and experiments. In both, the Janus colloids and the epithelial cell monolayers, we are not yet able to characterize the rheological response of the system in a quantitative way. However, the Stokes geometry has shown experimental results that challenge the current theoretical understanding of active matter. In the case of the Janus colloids, further experimental development are needed such as the measurement of the force exerted on the obstacle, to determine the rheological response of the system. Together, these results establish new experimental tools for probing the rheology of active systems, bridging the gap between synthetic and biological active matter, and offer pathways to model and predict their collective behaviour under perturbations.Cette thèse vise à explorer les propriétés rhéologiques de systèmes actifs denses, en s’appuyant sur deux systèmes modèles distincts : des monocouches de cellules épithéliales et de colloïdes synthétiques autopropulsés (particules Janus). L'objectif de cette thèse est donc d'étudier la réponse mécanique de ces systèmes 2D en réponse à une perturbation, à l’aide d’une approche expérimentale unique basée sur une géométrie de type écoulement de Stokes, c’est-à-dire l’écoulement autour d’un obstacle circulaire. Pour les colloïdes Janus, j'ai développé un dispositif expérimental original afin de traîner un obstacle à travers une monocouche dense de particules autopropulsées. Cela a permis l’étude systématique des champs de vitesse et de densité induits. Un résultat clé est l’asymétrie avant/arrière de l’écoulement et la compressibilité non linéaire du sédiment, mise en évidence par une accumulation de particules en amont de l’obstacle et une déplétion en aval qui sont non antisymétriques. J'ai introduit une longueur de cicatrisation, caractérisant l’étendue spatiale de la zone de déplétion. Cette longueur s'est révélée mieux corréler à la pression mécanique qu’à la densité ou au niveau d’activité seul. Des simulations de dynamique moléculaire menées en collaboration avec Gianmarco Spera et François Graner ont confirmé que cette longueur de cicatrisation et l’échelle de temps associée dépendent uniquement de la pression mécanique, indépendamment de l’activité ou de la vitesse de l’obstacle. Ces résultats démontrent que la pression est le paramètre qui contrôle la réponse mécanique des particules autopropulsées. Dans le cas de la monocouche de cellules épithéliales, la réponse mécanique à un obstacle circulaire a été étudiée dans deux géométries : une bande, où la direction de l'écoulement est imposée par la géométrie et un circuit fermé (racetrack), où l’écoulement est généré intrinsèquement par les cellules. Dans ce travail, j’ai développé des outils d’analyse d’image pour extraire des propriétés individuelles des cellules telles que la forme, l’allongement et la surface, en me basant sur l’algorithme Cellpose. La géométrie en circuit fermé permet d’accéder aux fluctuations du système sur de grandes échelles de temps et d’espace. En testant 4 drogues différentes (Nocodazole, CK666, Simvastatine et Para-aminoblebbistatine), nous avons révélé les contributions distinctes du cytosquelette et des moteurs moléculaires sur la corrélation spatiale du champ de vitesse. Une tentative de modélisation de la monocouche cellulaire par un fluide actif a été réalisée en collaboration avec Nathan Shourick, Ibhrahim Cheddadi et Pierre Saramito, menant à des résultats préliminaires ; toutefois, la comparaison avec le système expérimental reste à améliorer. Ce travail illustre néanmoins comment la géométrie de Stokes peut s’avérer discriminante pour confronter modèles et expériences. Dans les deux cas — colloïdes Janus et monocouches cellulaires — nous ne sommes pas encore capable de caractériser quantitativement la réponse rhéologique. Cependant, la géométrie de Stokes a permis de poser des jalons expérimentaux qui vont au-delà des théories actuelles. Dans le cas des colloïdes Janus, des développements expérimentaux complémentaires sont nécessaires, notamment la mesure de la force exercée sur l’obstacle, afin de déterminer pleinement la réponse rhéologique du système. Dans l'ensemble, ces résultats établissent de nouveaux outils expérimentaux pour sonder la rhéologie des systèmes actifs, comblant le fossé entre matière active synthétique et biologique, et ouvrent des perspectives pour modéliser et prédire leur comportement collectif sous perturbation
Caractérisation du risque environnemental des pesticides et de leurs produits de transformation en agroécosystèmes aquatiques de tête de bassin versant agricole
No full textThis thesis investigates the ecotoxicological impacts of pesticides and their transformation products (TPs) in ponds, agroecosystems that remain underexplored regarding their potential contamination. These lentic small water bodies (LSWBs), which provide various ecosystem services (reservoirs, fish production, habitat for numerous taxa), are particularly vulnerable when located within agricultural watersheds. Meanwhile, the use of pesticides has resulted in the formation and transport of multiple TPs. These contaminants, whose intrinsic properties and impacts are still poorly understood, may be present in these agroecosystems, yet their associated ecotoxicological risks remain largely unknown. In this context, this work focuses on analyzing the occurrence of TPs and evaluating the risks they pose. Specifically, it investigates LSWBs fed by watersheds selected along a gradient of agricultural activities. This research builds upon the state of the art on TPs, which highlights their potential chemical pressure on aquatic ecosystems, including ponds, and their ecotoxicological potential. Subsequent environmental risk assessments revealed the presence of numerous TPs in ponds, some of which present high risks to aquatic organisms. This finding underscores the urgent need to collect ecotoxicological data on these TPs, which are often lacking, to improve environmental risk assessments. The understanding of the ecotoxicological risks posed by these micropollutants was deepened by examining their effects on biological communities through in silico, in vivo, and in situ approaches. Biomonitoring of ponds allowed for the correlation of contamination levels with the health status of crustaceans transplanted into these environments, revealing a degraded condition of these organisms in the most contaminated ponds and suggesting an underestimated impact of TPs, which have been largely overlooked. The final part of this work compares biological responses observed after exposure to newly detected TPs in ponds with results predicted by computational chemistry (QSAR models). Given the concurrent presence of multiple molecules in these environments, the potential effects of pesticide mixtures are also addressed. Such mixtures can lead to combined effects on aquatic organisms that differ from those caused by individual pesticides, thereby complicating risk management. In conclusion, this work assessed the ecotoxicity of transformation products in ponds located at the head of agricultural watersheds, revealing significant risks to aquatic organisms and emphasizing the importance of incorporating these pesticide-derived contaminants into environmental assessments.Cette thèse explore les impacts écotoxicologiques des pesticides et de leurs produits de transformation (TP) dans les étangs, des agroécosystèmes encore peu étudiés au regard de cette potentielle contamination. Ces petites masses d'eau lentiques qui assurent des services écosystémiques variés (réservoirs, production piscicole, biotope pour de nombreux taxons), sont particulièrement exposées lorsqu'elles sont situées au sein de bassins versants agricoles. L'utilisation de pesticides a conduit à la formation et au transport de multiples TP. Ces contaminants, dont les propriétés intrinsèques et les impacts sont encore peu connus, peuvent être retrouvés dans ces agroécosystèmes sans que l'on connaisse pour autant le risque écotoxique associé à ces derniers. Dans ce contexte, cette thèse se concentre sur l'analyse de l'occurrence des TP et l'évaluation des risques qui y sont associés. Elle porte plus spécifiquement sur les petits étangs piscicoles alimentés par des bassins versants choisis selon un gradient d'activités agricoles. Cette recherche s'appuie sur l'état de l'art concernant les TP, qui décrit leur potentielle pression chimique sur les écosystèmes aquatiques, dont les étangs, ainsi que leur potentiel écotoxique. L'évaluation des risques environnementaux qui a suivi a révélé la présence de nombreux TP dans les étangs, dont certains présentent un risque élevé pour les organismes aquatiques. Cette constatation souligne la nécessité de collecter des données écotoxicologiques sur ces TP, souvent manquantes, afin d'améliorer les évaluations des risques environnementaux. La compréhension des risques écotoxicologiques de ces micropolluants a été approfondie en examinant leurs effets sur des communautés biologiques au travers d'approches in silico, in vivo et in situ. La biosurveillance des étangs a permis de croiser les niveaux de contamination avec l'état de santé de crustacés transplantés dans ces milieux, révélant un état dégradé de ces organismes dans les étangs les plus contaminés et suggérant un impact sous-estimé des TP jusqu'alors peu intégré. La dernière partie de ces travaux compare des réponses biologiques obtenues après exposition à de nouveaux TP détectés dans les étangs avec des résultats prédits par chimie computationnelle (modèles QSAR). Compte tenu de la présence concomitante de plusieurs molécules dans ces milieux, les effets potentiels des mélanges de pesticides sont également abordés. Ces derniers peuvent entraîner des effets combinés sur les organismes aquatiques différents de ceux causés par les pesticides pris séparément, rendant ainsi la gestion des risques encore plus complexe. En conclusion, ce travail a permis d'évaluer l'écotoxicité des produits de transformation dans des étangs positionnés en tête de bassin versant agricoles, révélant un risque significatif pour les organismes aquatiques et soulignant l'importance d'intégrer ces contaminants hérités de l'utilisation de pesticides dans les évaluations environnementales
Intérêt de la simulation en santé dans la correction et la prévention des interruptions de tâches chez les professionnels de santé
No full textTask Interruptions (TI) are an inherent aspect of our daily professional lives. The safety of care and the culture of safety are issues of permanent concern for all healthcare professionals working with patients, and these issues are jeopardised by TI incidents. The objective of this study is to enhance the TI management strategy of professionals and the safety of task resumption, through the self-reflexivity of learners mediated by the simulation tool. The present study explored changes in nurses' individual practices through the standardisation and repetition of a medication preparation scenario involving IT problems. Subsequently, an investigation was conducted into alterations in the perception of work-related stress experienced by nursing assistants. This investigation involved the implementation of training in single-objective scenarios containing TI during the distribution of medication. Finally, the value of in situ simulation using a series of scenarios with IT on the development of non-technical skills at the level of the multi-professional operating theatre team was analysed. This work enabled healthcare professionals to confront the psychological, physical and technical consequences of TI, raising awareness of their impact and initiating changes in practiceL’interruption de tâche (IT) fait partie de notre quotidien professionnel. La sécurité des soins et la culture de la sécurité sont des enjeux permanents pour l’ensemble des professionnels de santé intervenant auprès du patient qui sont mis en jeu lors des IT. Ce travail vise à améliorer la stratégie de gestion des IT des professionnels et la sécurisation de la reprise de tâche, par l’autoréflexivité des apprenants médiée par l’outil simulation. Nous avons exploré les modifications de pratiques individuelles des infirmiers par la standardisation et la répétition d’un scénario de préparation médicamenteuse perturbé d’IT. Ensuite a été rapporté l’évolution de la perception du stress au travail d’aides-soignants et d’ASH aux soins par formation à scénarios à objectif unique contenant des IT lors de la distribution des médicaments. Enfin l’intérêt de la simulation in situ déclinant une suite de scénarios avec IT sur le développement des compétences non techniques à l’échelle de l’équipe pluri-professionnelle du bloc opératoire a été analysé. Ce travail a permis de confronter les professionnels de santé aux conséquences psychiques, physiques et techniques des IT, pour favoriser la prise de conscience de leurs impacts et enfin initier des changements de pratique
Étude du métabolisme des cellules Natural Killer murines en condition basale
No full textImmune cell activation is tightly coupled to metabolic rewiring, yet how specific nutrients support immune effector functions beyond their bioenergetics roles and how their sufficiency is sensed remains incompletely understood. In this study, we uncover a non-redundant role for glucose in murine Natural Killer (NK) cells, where it not only fuels mitochondrial oxidative phosphorylation (OxPhos) but also drives key anabolic pathways essential for effector responses and proliferation. We show that glucose feeds both the pentose phosphate pathway (PPP) and the hexosamine biosynthesis pathway (HBP), which are required for cytokine production, degranulation, and proliferation. Notably, the HBP integrates multiple metabolic inputs—including glucose, glutamine, acetyl-CoA, and ribose—to generate UDP-GlcNAc, the substrate for O-GlcNAcylation. This post-translational modification emerges as a critical nutrient-sensing mechanism, essential for optimal NK cell activation. Mechanistically, O-GlcNAcylation controls mTORC1 activity, establishing a direct link between nutrient availability and this central metabolic checkpoint. In a tumour model of NK cell dysfunction, O-GlcNAcylation is progressively impaired, mirroring the decline of effector functions. Importantly, stimulation with IL-15 restores both O-GlcNAcylation and NK cell activity. Altogether, these findings highlight a previously unappreciated role for glucose in supporting NK cell function and position O-GlcNAcylation as a key integrator of nutrient sensing and antitumour immunity.L’activation des cellules immunitaires est étroitement liée à une reprogrammation métabolique. Cependant, la manière dont certains nutriments spécifiques soutiennent les fonctions effectrices immunitaires au-delà de leur rôle bioénergétique, ainsi que les mécanismes par lesquels leur disponibilité est perçue, restent encore partiellement élucidés. Dans cette étude, nous mettons en évidence un rôle non redondant du glucose chez les cellules Natural Killer (NK) murines. Le glucose ne se contente pas d’alimenter la phosphorylation oxydative mitochondriale (OxPhos), mais active également des voies anaboliques clés, essentielles aux réponses effectrices et à la prolifération. Nous démontrons que le glucose alimente à la fois la voie des pentoses phosphates (PPP) et la voie de biosynthèse des hexosamines (HBP), toutes deux requises pour la production de cytokines, la dégranulation et la prolifération. Fait notable, la HBP intègre plusieurs apports métaboliques — dont le glucose, la glutamine, l’acétyl-CoA et le ribose — pour produire l’UDP-GlcNAc, le substrat nécessaire à l’O-GlcNAcylation. Cette modification post-traductionnelle apparaît comme un mécanisme critique de détection des nutriments, indispensable à une activation optimale des cellules NK. Sur le plan mécanistique, l’O-GlcNAcylation régule l’activité de mTORC1, établissant un lien direct entre la disponibilité en nutriments et ce point de contrôle métabolique central. Dans un modèle tumoral de dysfonction des cellules NK, l’O-GlcNAcylation est progressivement altérée, accompagnant la perte des fonctions effectrices. De manière importante, la stimulation par l’IL-15 permet de restaurer à la fois l’O-GlcNAcylation et l’activité des cellules NK. Ensemble, ces résultats révèlent un rôle jusque-là méconnu du glucose dans le soutien des fonctions des cellules NK et positionnent l’O-GlcNAcylation comme un intégrateur clé de la détection des nutriments et de l’immunité antitumorale
L’éco-anxiété : trajectoires psychologiques et liens avec l’engagement écologique
No full textThis thesis investigates the phenomenon of eco-anxiety and its relationships with various sociodemographic, psychological, and behavioral factors. The research is based on a set of seven complementary studies. The first qualitative study aimed to document the lived experiences of individuals self-identifying as eco-anxious. The second study involved the development and psychometric validation of an Eco-Anxiety Measurement Scale (Échelle de Mesure de ['Eco-Anxiété, EMEA). The subséquent two studies focused on creating an environmental coping scale and examining its associations with eco-anxiety. The fifth study assessed relationships between eco-anxiety and several psychological factors: generalized anxiety and depression, environmental affect, nature connectedness, and exposure to ecological crisis-related information. The final longitudinal study evaluated the psychological and behavioral impact of participating in a Climate Fresk workshop. Key findings demonstrate that emerging eco-anxiety significantly predicts proenvironmental engagement. Building on these results, a trajectory model was developed to describe the onset, development, and stabilization of eco-anxiety, including a discussion of conditions that may pro-mote pathological manifestations. This model was connected to behavioral engagement through the lens of Prochaska and DiClemente's Transtheoretical Model of Change.Cette thèse explore le phénomène de l'éco-anxiété et ses liens avec différents facteurs sociodémographiques, psychologiques et comportementaux. Elle s'appuie sur un ensemble de sept études complémentaires. La première, de nature qualitative, visait à re-cueillir les vécus de personnes se reconnaissant comme éco-anxieuses. La deuxième a consisté en la création et la validation psycho-métrique d'une Échelle de Mesure de l'Eco-Anxiété (EMEA). Les deux éludes suivantes ont permis d'élaborer une échelle mesurant le coping environnemental et d'examiner ses liens avec l'éco-anxiété. La cinquième étude a évalué l'association entre l'éco-anxiété et plusieurs facteurs psychologiques : l'anxiété et la dé-pression générales, les affects environnementaux, le sentiment de connexion à la nature et l'exposition aux informations relatives à la crise écologique. Enfin, la dernière étude, de nature longitudinale, portait sur l'impact psychologique et comportemental de la participation à un atelier de la Fresque du Climat. Ses résultats montrent notamment que l'émergence d'une éco-anxiété constitue un prédicteur significatif de l'engagement en faveur de l'environnement. Sur cette base, un modèle de trajectoire a été proposé pour décrire l'apparition, le développement et la stabilisation de l'éco-anxiété, en intégrant une discussion sur les conditions susceptibles d'en favoriser des formes pathologiques. Ce modèle a été mis en lien avec l'engagement comportemental, en référence au processus transthéorique du changement de Prochaska et DiClemente
Étude de l’Interaction Surface-Exosphère de Mercure et de la Lune
No full textThe Moon and Mercury are bodies devoid of atmosphere, leaving their surfaces exposed to photons and charged particles emanating from the Sun, as well as meteorite impacts. Over time, these external constraints have vaporized the surface of these bodies into very fine dust, creating a porous layer called regolith. Solar radiation, temperature variations, and meteorite impacts can eject atoms from the surface of these bodies. These atoms are few in number and form a very tenuous atmosphere, called an exosphere. An exosphere is characterized by the absence of interaction between the atoms that constitute it. These atoms migrate around the Moon or Mercury, affected only by gravitational force. These atoms can impact the surface and be immediately re-ejected. The density and composition of the exosphere depend on the composition and structure of the regolith, as well as the efficiency of external forcings leading to the ejection of atoms. Understanding the interactions between the exosphere and the regolith is therefore fundamental to understanding the phenomena of surface aging and correctly interpreting the observations that can be made.Since the first observations of the exospheres of Mercury and the Moon in the 1980s, these environments have been extensively observed, and many chemical species such as sodium, potassium, magnesium, and calcium have been measured. In parallel, various theoretical models have been developed to explain the formation and variation of the exospheres of these bodies. These models are based on a balance between the supply of new atoms from the surface and the loss of exospheric atoms. It is considered that atoms are ejected from the surface by four processes: thermal desorption, caused by high surface temperatures; desorption induced by an energetic solar photon; desorption by collision with an energetic solar particle (proton or electron); and desorption by vaporization during a meteorite impact. Thermal desorption seems to be of particular interest for Mercury. Being the closest planet to the Sun with an elliptical orbit, its surface temperature can reach 700 K. Exospheric atoms, once ejected, can escape gravitational attraction, can be ionized, or if they fall back to the surface, can be adsorbed. This last process allows exospheric atoms to be "recycled" because their return to the surface allows them to be re-ejected later into the exosphere. This recycling phenomenon has explained the higher density of sodium observed in Mercury's exosphere after the morning terminator.This thesis aims to improve the description of surface-exosphere interactions for the Moon and Mercury by introducing a multi-scale parameterization of gas-regolith connections. The first step was to introduce a more accurate description of the thermophysical characteristics of a regolith. Using a molecular dynamics tool adapted to describe the contacts between several thousand grains of different sizes, I simulated a granular structure that can be likened to a regolith of the Moon or Mercury. A thermal model was also developed to model the variation in the temperature of the regolith depending on its geographical position on Mercury, the depth in the regolith, and the exposure of the regolith relative to the Sun.This work is part of the preparation for the ESA/JAXA BepiColombo mission, which is currently heading towards Mercury. This mission consists of two probes that will observe Mercury's environment in an unprecedented manner due to their multi-point configuration.La Lune et Mercure sont des corps dépourvus d'atmosphère, laissant leurs surfaces exposées aux photons et particules chargées émanant du Soleil, ainsi qu'aux impacts de météorite. Au fil du temps, ces contraintes externes ont vaporisés la surface de ces corps en très fine poussière, créant une couche poreuse appelée régolithe. Les radiations solaires, les variations de températures ainsi que les impacts de météorite peuvent éjecter des atomes de la surface de ces corps. Ces atomes sont peu nombreux et forment une atmosphère très ténue, appelée exosphère. Une exosphère est caractérisée par l'absence d'interaction entre les atomes la constituant. Ces atomes migrent autour de la Lune ou de Mercure, seulement affecté par la force gravitationnelle. Ces atomes peuvent impactés la surface et en être immédiatement ré-éjectés. La densité et la composition de l'exosphère dépendent de la composition et de la structure du régolithe, ainsi que de l'efficacité des forçages externes menant à l'éjection d'atomes. Comprendre les interactions entre l'exosphère et le régolithe est donc fondamental pour comprendre les phénomènes de vieillissement de la surface et correctement interpréter les observations qui peuvent en être faites.Depuis la première observation des exosphères de Mercure et de la Lune dans les années 1980, ces environnements ont été observés extensivement et de nombreuses espèces chimiques telles que le sodium, le potassium, le magnésium, ou encore le calcium, ont été mesurées. En parallèle, différents modèles théoriques ont été développé pour expliquer la formation et la variation des exosphères de ces corps. Ces modèles se basent sur un équilibre entre l'apport de nouveaux atomes de la surface et la perte d'atomes exosphériques. Il est considéré que les atomes sont éjectés depuis la surface par quatre processus: la désorption thermique, causée par des températures de surface élevées, la désorption induite par un photon solaire énergétique, la désorption par collision avec une particule solaire énergétique (proton ou électron) et la désorption par vaporisation lors d'un impact de météorite. La désorption thermique semble être d'un intérêt particulier pour Mercure. Étant la planète la plus proche du Soleil avec une orbite elliptique, sa température de surface peut atteindre 700 K. Les atomes exosphérique, une fois éjectés, peuvent s'échapper de l'attraction gravitationnelle, peuvent être ionisés, ou s'ils retombent à la surface, peuvent être adsorbés. Ce dernier processus permet à des atomes exosphériques d'être «recyclé» car leur retour à la surface leur permet d'être ré-éjecté plus tard dans l'exosphère. C'est ce phénomène de recyclage qui à permis a permis d'expliquer la plus grande densité de sodium observée dans l'exosphère de Mercure après le terminateur du matin. Cette thèse a pour objectif d'améliorer la description des interactions surface-exosphère pour la Lune et Mercure en introduisant une paramétrisation multi-échelles des connexions gaz-régolithe. La première étape à été d'introduire une description plus fidèle des caractéristiques thermophysiques d'un régolithe. En utilisant un outil de dynamique moléculaires adapté à la description des contacts entre plusieurs milliers de grains de différentes tailles, j'ai simulé une structure granulaire pouvant s'apparenter à un régolithe de la Lune ou de Mercure. Un modèle thermique a aussi été développé pour modéliser la variation de la température du régolithe en fonction de sa position géographique sur Mercure, de la profondeur dans le régolithe et de l'exposition du régolithe par rapport au Soleil.Ce travail s'inscrit dans la préparation de la mission BepiColombo ESA/JAXA qui se dirige actuellement vers Mercure. Cette mission est composée de deux sondes qui vont observer l'environnement de Mercure d'une manière inédite de par leur configuration multi-points
Développement d'un procédé de fabrication additive par voie laser pour les matériaux magnétiques : application au grenat de fer et d'yttrium
No full textThis thesis deals with the additive manufacturing of iron yttrium garnet(YIG) using selective laser melting (SLM). The study was carried out along 4 axes :1) study of process parameters to obtain ferrite samples with satisfactory consistency,2) assessment of the impact of parameters on material properties, 3) laser melting of YIGfor radio frequency and microwave applications, 4) exploration of possible developmentsto optimize the process and broaden its applications. Preliminary results showed that ananosecond laser at 1064 nm could produce YIG samples with acceptable strength. Howe-ver, further analysis revealed partial degradation of YIG into unwanted secondary phases(YIP, magnetite and wustite). The maximum achievable density was 90 %. Annealingfollowed by quenching enabled the YIG to be recombined (98%). In addition, toroidalinductors were used to assess the initial magnetic permeability, which was increased fromμr = 3.5 to μr = 45 with the heat treatment. Next, passive components for microwaveapplications were also fabricated, showing a non-reciprocal effect due to the gyromagneticresonance of ferrite (1 dB for the coplanar isolator, 12 dB for the waveguide isolator). Si-mulations suggested the use of a spatial light modulator to improve temperature controlof the melting pool. Although laser annealing tests were not sucessful, other laser para-meters could offer better prospects. The study also demonstrated the value of pulse lasersfor machining both copper and YIG, enabling hybrid monolaser manufacturing. Finally,it was possible to print ferrites on various materials such as aluminum, alumina and glass,opening up prospects for applications in fields other than radiofrequency and microwaves.Cette thèse porte sur la fabrication additive du grenat de fer et d’yttrium (YIG), par fusion sélective par laser (SLM). L’étude s’est déroulée selon 4 axes : 1) étude des paramètres du procédé pour obtenir des échantillons de ferrite avec une consistance satisfaisante, 2) évaluation de l’impact des paramètres sur les propriétés du matériau, 3) fusion laser du YIG pour les applications en radiofréquences et hyperfréquences, 4) exploration des évolutions possibles pour optimiser le procédé et élargir ses applications. Les résultats préliminaires ont montré qu’un laser nanoseconde à 1064 nm permettait de fabriquer des échantillons de YIG avec une solidité acceptable. Cependant, des analyses plus poussées ont révélé une dégradation partielle du YIG en phases secondaires non désirées (YIP, ma-gnétite et wustite). La densité maximale atteignable était de 90 %. Un recuit suivi d’une trempe a permis de recombiner le YIG (98 %). Parallèlement, des inductances toriques ont permis d’évaluer la perméabilité magnétique initiale, qui est passée de μr = 3,5 à μr =45 grâce au traitement thermique. Ensuite, des composants passifs pour les applications hyperfréquences ont également été fabriqués, montrant un effet non réciproque dû à la résonance gyromagnétique du ferrite (1 dB pour l’isolateur coplanaire, 12 dB pour l’isola-teur à guide d’onde). Les simulations ont suggéré l’utilisation d’un modulateur spatial de faisceau pour améliorer le contrôle de la température du bain de fusion. Bien que les essais de recuit laser n’aient pas été concluants, d’autres paramètres laser pourraient offrir de meilleures perspectives. L’étude a également montré l’intérêt du laser à impulsions pour usiner à la fois du cuivre et du YIG, permettant une fabrication hybride monolaser. Enfin,l’impression de ferrites sur divers matériaux comme l’aluminium, l’alumine et le verre a été possible, ouvrant des perspectives d’applications dans des domaines autres que les radiofréquences et hyperfréquences
Les technologies numériques appliquées à la Mesure de Fonction Motrice dans les maladies neuromusculaires
No full textNeuromuscular diseases (NMDs) constitute a particularly heterogeneous group of disorders. Most often degenerative, they are characterized by diverse clinical manifestations, notably progressive muscle weakness that significantly affects motor function, affecting the ability to perform daily activities and participate in social life. The assessment of motor function in NMDs has rapidly gained prominence in international literature, leading to the development of numerous tools, particularly scales used for clinical follow-up, and as primary outcome in clinical trials. Among these, the Motor Function Measure (MFM) scale allows for a precise quantification of motor function in individuals with NMDs through 32 motor tasks (items). To enhance user experience while improving the precision and reproducibility of measurements, digital approaches have been explored: motion capture, digitization of hand motor function items, and the development of a gamified application for assessment. The general hypothesis of this thesis is that digital technologies can optimize the MFM from a user perspective (both professionals and patients) while maintaining its initial psychometric properties.The first study focused on using an easy-to-access motion sensor (Microsoft Kinect) to partially automate motor function assessment and reduce scoring variability. In a sample of 20 individuals aged 4 to 29 years with spinal muscular atrophy, scores based on Kinect-captured digital data were compared to those assigned in real-time by a therapist. The results showed moderate to high agreement depending on phenotype severity, with technical limitations related to capturing certain movements. This study provides perspectives for analyzing specific motor compensations.The second study investigated the digitization of three MFM hand function items by replacing the paper-based support with a digital tablet. A total of 98 individuals with NMDs, aged 5 to 60 years, were assessed using both tablet and paper-based support, with minimal and acceptable scoring differences. The results show that the digital support of the items does not alter their validity.The third study analyzed the impact of using an interactive and gamified application, MFM-Play, to make motor assessment more engaging. This application provides age-appropriate 2D animations and reinforces the standardization of the assessment procedure. Conducted on 67 individuals with NMDs, aged 2 to 60 years, the study evaluated score reliability, feasibility, and participant satisfaction. Results indicate strong engagement, particularly among children, and suggest the potential to enhance user experience (both professionals and subjects) while maintaining satisfactory reproducibility.The final study explored the assessment of motor compensations by analyzing center-of-mass displacement during transfer-related tasks, with the highlighting of differences between subjects with NMD and healthy subjects, arousing interest in these measurements in the characterization of compensatory strategies with the markerless Qualisys/Theia system.These studies illustrate the potential of digital technologies to transform motor function assessment. These innovations represent a significant step toward more precise and standardized evaluations, fostering subject engagement and opening new perspectives for broader clinical adoption.Les maladies neuromusculaires (MNM) constituent un groupe particulièrement hétérogène de maladies. Le plus souvent dégénératives, elles se caractérisent par des manifestations cliniques diverses, avec notamment une faiblesse musculaire progressive impactant de façon déterminante la fonction motrice des sujets, avec des conséquences sur la réalisation des actes de la vie quotidienne et la participation sociale. La mesure de fonction motrice dans les MNM s’est très vite imposée dans la littérature internationale avec le développement de nombreux outils, en particulier des échelles utilisables pour le suivi clinique, et comme critère d’évaluation principal dans les essais cliniques. Parmi elles, l’échelle de Mesure de Fonction Motrice (MFM) permet de quantifier précisément le niveau de fonction motrice des sujets atteints de MNM à travers 32 tâches motrices (items). Afin d’améliorer l’expérience utilisateur tout en renforçant la précision et la reproductibilité des mesures, des approches numériques ont été explorées : l’utilisation de la capture de mouvement, la numérisation d’items de motricité de la main, et le développement d’une application ludique pour sa passation. L’hypothèse générale de la thèse est de considérer que les technologies numériques permettent d’optimiser la MFM d’un point de vue utilisateurs (professionnels et sujets), tout en conservant ses qualités psychométriques initiales. La première étude s’est intéressée à l’utilisation d’un capteur de mouvement simple d’accès (Kinect de Microsoft) pour automatiser partiellement l’évaluation de la fonction motrice et réduire la variabilité des cotations. Sur un échantillon de 20 patients âgés de 4 à 29 ans atteints d’amyotrophie spinale infantile, les cotations basées sur les données numériques Kinect capturées ont été comparées à celles réalisées en temps réel par un thérapeute. Les résultats montrent une concordance modérée à élevée selon la sévérité du phénotype, avec des limites techniques liées à la capture de certains mouvements. L’étude apporte des perspectives pour analyser les compensations motrices spécifiques.La deuxième étude a porté sur la numérisation de trois items relatifs à la fonction de la main de l’échelle MFM, en remplaçant le support papier par une tablette. Sur un total de 98 patients atteints de MNM, âgés de 5 à 60 ans, les cotations réalisées sur tablette ont été comparées à celles sur papier, avec des différences de cotations minimes et acceptables. Les résultats montrent que le format numérique des items n'altère pas leur validité.La troisième étude a analysé l’impact de l’utilisation d’une application interactive et ludique, MFM-Play, pour rendre l’évaluation motrice plus engageante. Cette application propose des animations en 2D adaptées à l’âge des patients et renforce la standardisation de la procédure de passation. L’étude, réalisée auprès de 67 sujets atteints de MNM, âgés de 2 à 60 ans, a évalué la fiabilité des cotations, la faisabilité et la satisfaction des participants. Les résultats montrent une forte adhésion, en particulier chez les enfants, et un potentiel pour améliorer l’expérience utilisateur (professionnels/sujets) des évaluations motrices, tout en maintenant une reproductibilité satisfaisante.La dernière étude est une ouverture sur l’analyse du déplacement du centre de masse lors de la réalisation d’items de transferts, avec la mise en évidence des différences significatives entre sujets atteints de MNM et sujets sains, suscitant l’intérêt de ces mesures dans la caractérisation des stratégies compensatoires avec le système markerless Qualisys/Theia.Ces études illustrent le potentiel des technologies numériques pour transformer l’évaluation de la fonction motrice. Ces innovations représentent une avancée significative vers une évaluation plus précise et standardisée favorisant l’engagement des sujets et ouvrent des perspectives pour une adoption plus large en milieu clinique
Dynamique spatio-temporelle des plantes invasives en milieu insulaire
No full textTropical insular ecosystems are the most impacted ecosystems by biological invasions, which threaten biodiversity. In order to control biological invasions, it has been shown that management interventions should be implemented as early as possible in the invasion process before an introduced species become too widespread. However, one of the challenges is to predict which introduced species will become invasive and where they could spread. This has considerable implications for management, as it is currently difficult for decision-makers and practitioners to prioritise which species to deal with first and where to intervene. In order to improve our understanding and the management of invasive plant species, spatio-temporal models are needed to understand and predict the future spread of major invasive and emerging exotic plant species. This PhD position is part of a broader research-action partnership between the National Park of Reunion and CIRAD, in collaboration with the South African National Park. The incumbent is expected to deliver implementation-relevant research. A series of regular workshops will be organised with park managers to co-develop research questions and establish research-induced implementable solutions in a collaborative approach.Les écosystèmes insulaires tropicaux sont les écosystèmes les plus touchés par les invasions biologiques, qui menacent la biodiversité. Afin de contrôler les invasions biologiques, il a été démontré que des interventions de gestion devraient être mises en œuvre le plus tôt possible dans le processus d'invasion, avant que l'espèce introduite ne devienne trop répandue. Cependant, l'un des défis consiste à prévoir quelles espèces introduites deviendront envahissantes et où elles pourraient se propager. Cela a des implications considérables pour la gestion, car il est actuellement difficile pour les décideurs et les praticiens d'établir des priorités quant aux espèces à traiter en priorité et aux endroits où intervenir. Afin d'améliorer notre compréhension et la gestion des espèces végétales envahissantes, des modèles spatio-temporels sont nécessaires pour comprendre et prédire la propagation future des principales espèces végétales exotiques envahissantes et émergentes. Ce poste de doctorant s'inscrit dans le cadre d'un partenariat de recherche-action plus large entre le Parc national de la Réunion et le CIRAD, en collaboration avec le Parc national d'Afrique du Sud. Il est attendu du titulaire qu'il fournisse une recherche pertinente pour la mise en œuvre. Une série d'ateliers réguliers sera organisée avec les gestionnaires du parc afin de co-développer des questions de recherche et d'établir des solutions applicables induites par la recherche dans une approche collaborative
Étude du cycle du méthane en région circumpolaire grâce à la modélisation atmosphérique et aux mesures de terrain
No full textAtmospheric methane ranks as the second most significant greenhouse gas contributing to global warming, with its concentration having more than doubled since pre-industrial times. In circumpolar regions, a more rapid warming may significantly impact the regional methane cycle, which is dominated by various natural sources highly sensitive to climate change. These areas are notably harsh and challenging to access, leading to infrequent field measurements and making atmospheric models essential for understanding the system. This thesis builds on the MAGIC2021 field campaign conducted in Kiruna, Sweden (68° N) over two weeks in August 2021, alongside global models and regional simulations, to investigate the vertical distribution of methane, its transport, and the accuracy of estimates from existing models. In-situ measurements collected within the atmospheric boundary layer, combined with Lagrangian transport modelling, have enabled the estimation of local fluxes and a high-resolution evaluation of flux estimates using a bottom-up approach.Several methane plumes were identified in the airborne data from the MAGIC2021 campaign, and Lagrangian simulations traced their origins through backward transport. For high-altitude plumes, sources were distant and typically linked to biomass fires in North America and Northeast Asia. Low-altitude plumes originated locally, arising from natural emissions from wetlands. A specific case study analysed two overlapping plumes detected at different altitudes, revealing that these plumes had distinct sources, one local and the other distant. These findings demonstrate that using weighted columns, as estimated by satellite instruments for emission estimation, can be biased by overlapping plumes. The forthcoming TIR-SWIR coupled estimates offer prospects for a better accounting of such situations, and a future study on the potential frequency of these occurrences is also proposed.Comparisons between models and campaign data reveal that global models benefit from flux optimisation through inversion to replicate observations during the campaign period, particularly in the troposphere. Regional simulations produce much higher methane mixing ratios than observations, especially in the atmospheric boundary layer, suggesting overestimated input emissions. The modelling of chemistry around the tropopause is also assessed using weather balloon data, indicating that the methane gradient is too weak or poorly positioned vertically, with the destruction reaction starting too high relative to observations. The global analysis model, lacking flux optimisation by inversion, has a higher vertical resolution, allowing better reproduction of observed vertical structures, particularly around the tropopause. However, biases due to the absence of flux optimisation hinder the model's performance relative to observations.High-resolution flux estimation from in-situ campaign data and Lagrangian modelling allows for a more detailed evaluation of the bottom-up emission estimation products used in regional simulations. These products replicate the strongest signals observed in campaign data but lack the spatial and temporal variability needed to reproduce the high variability observed in the data, resulting in generally overestimated emissions. Emission products are also evaluated separately to identify parameters impacting emissions. The impact of changes in precipitation, wetland extent parametrisation, and temperature dependence are studied, leading to an optimal parametrisation for each model. However, these involve parameter choices that are not physically accurate or fail to replicate both the magnitude and variability of observed fluxes at the same time. Thus, current bottom-up emission estimation products remain insufficient for reproducing methane emissions estimated from high-resolution campaign data.Le méthane atmosphérique est le deuxième gaz à effet de serre en termes de contribution au réchauffement climatique, avec une concentration ayant plus que doublé depuis l’époque préindustrielle. Dans les régions circumpolaires, un réchauffement rapide pourrait affecter significativement le cycle régional du méthane, dominé par des sources naturelles sensibles au climat. Ces zones sont difficiles d’accès, ce qui limite les mesures de terrain et rend les modèles atmosphériques essentiels pour comprendre le système. Cette thèse s'appuie sur la campagne MAGIC2021 à Kiruna, Suède (68° N) en août 2021, ainsi que sur des modèles globaux et des simulations régionales, pour étudier la distribution verticale du méthane, son transport et l'exactitude des modèles existants. Les mesures in-situ dans la couche limite atmosphérique, combinées à la modélisation du transport lagrangien, ont permis d’estimer les flux locaux et d'évaluer les estimations de flux par approche ascendante à haute résolution.Plusieurs panaches de méthane ont été identifiés dans les données aéroportées de MAGIC2021, et des simulations lagrangiennes ont retracé leurs origines. Les panaches de haute altitude proviennent de sources lointaines, souvent liées aux incendies de biomasse en Amérique du Nord et en Asie du Nord-Est. Ceux de basse altitude sont locaux, issus des émissions naturelles des zones humides. Une étude de cas a analysé deux panaches superposés à différentes altitudes, révélant des sources distinctes, l'une locale et l'autre distante. Ces résultats montrent que l’utilisation de colonnes pondérées, estimées par des instruments satellitaires, peut être biaisée par le chevauchement des panaches. Les prochaines estimations couplées TIR-SWIR pourraient mieux prendre en compte ces situations, et une étude future sur la fréquence de ces événements est proposée.Les comparaisons entre modèles et données de campagne montrent que les modèles globaux bénéficient d'une optimisation des flux par inversion pour reproduire les observations, surtout dans la troposphère. Les simulations régionales montrent des concentrations de méthane plus élevées que les observations, surtout dans la couche limite atmosphérique, suggérant une surestimation des émissions. La modélisation de la chimie autour de la tropopause, évaluée avec des données de ballons météorologiques, montre que le gradient de méthane est trop faible ou mal positionné verticalement. Le modèle global, sans optimisation des flux, a une meilleure résolution verticale, reproduisant mieux les structures observées autour de la tropopause. Cependant, l'absence d'optimisation des flux affecte les performances du modèle.L'estimation des flux à haute résolution à partir des données in-situ et de la modélisation lagrangienne permet une évaluation plus détaillée des produits d'estimation ascendante utilisés dans les simulations régionales. Ces produits reproduisent les signaux les plus forts mais manquent de variabilité spatiale et temporelle, entraînant des émissions surestimées. Les produits d'émission sont évalués pour identifier les paramètres impactant les émissions. L'impact des changements de précipitations, de la paramétrisation des zones humides et de la dépendance à la température est étudié, menant à une paramétrisation optimale pour chaque modèle. Cependant, ces choix de paramètres ne sont pas toujours physiquement précis et ne reproduisent pas l’ampleur et la variabilité des flux observés. Les produits actuels d’estimation ascendante restent insuffisants pour reproduire les émissions de méthane estimées à haute résolution