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Comportement hydrodynamique et cavitant d'une pompe innovante avec rotation indépendante de l'inducteur et de la roue centrifuge
No full textOver the years, the technology that enables rotors in turbomachines to rotate independently, especially in counter-rotating configurations, has captured the interest of numerous researchers and industries. The study of the effect of this technology on the turbine, compressor and axial pumps has shown its important effect on the characteristics of the turbomachines. Until now, no research has been done on the effect of independent rotation of inducer and impeller in pumps. In this thesis, the influence of the independent rotation of the inducer and impeller on pump characteristics has been investigated for the first time, using both experimental and numerical methods. To meet this aim, the impeller and both co-rotation and counter-rotation inducer were designed for independent rotation. This design permits the investigation of three parameters not possible to evaluate in the conventional pump when the inducer and impeller are linked and rotated together. The parameters studied in this research are the rotational speed of the inducer, the distance between the inducer and the impeller, and the direction of the inducer rotation. To examine these parameters, a new experimental test bench was designed. A separate shaft and electric motor were incorporated to ensure that the speed of the inducer could be adjusted without influencing the rotation of the impeller, enabling independent rotation of the inducer. The direction of rotation for the inducer was changed by keeping its geometry consistent and reversing the blade orientation, leading to a counter-rotating inducer. Furthermore, to adjust the distance between the inducer and the impeller, a slider was incorporated within the inducer section, allowing for modification of the distance between the inducer and the impeller. The investigation into pump characteristics is divided into two main parts: the analysis of characteristics in non-cavitation condition and the study of cavitation performance. The independent rotation of the inducer enhances the pump characteristics in both cavitation and non-cavitation conditions.Au fil des années, la technologie permettant aux rotors des turbomachines de tourner indépendamment, notamment dans des configurations en contre-rotation, a suscité l'intérêt de nombreux chercheurs et industries. L'étude de l'effet de cette technologie sur la turbine, le compresseur et les pompes axiales a montré son impact significatif sur les caractéristiques des turbomachines. Jusqu'à présent, aucune recherche n'a été menée sur l'effet de la rotation indépendante de l'inducteur et de la roue dans les pompes. Dans cette thèse, l'influence de la rotation indépendante de l'inducteur et de la roue sur les caractéristiques de la pompe a été étudiée pour la première fois, en utilisant à la fois des méthodes expérimentales et numériques. Pour atteindre cet objectif, la roue et l'inducteur en co-rotation et en contre-rotation ont été conçus pour une rotation indépendante. Cette conception permet d'étudier trois paramètres impossibles à évaluer dans la pompe conventionnelle lorsque l'inducteur et la roue sont liés et tournent ensemble. Les paramètres étudiés dans cette recherche sont la vitesse de rotation de l'inducteur, la distance entre l'inducteur et la roue, et la direction de rotation de l'inducteur. Pour examiner ces paramètres, un nouveau banc d'essai expérimental a été conçu. Un arbre séparé et un moteur électrique ont été intégrés pour garantir que la vitesse de l'inducteur puisse être ajustée sans influencer la rotation de la roue, permettant une rotation indépendante de l'inducteur. La direction de rotation de l'inducteur a été modifiée en conservant sa géométrie et en inversant l'orientation des aubes, conduisant à un inducteur en contre-rotation. De plus, pour ajuster la distance entre l'inducteur et la roue, un curseur a été intégré dans la section de l'inducteur, permettant de modifier la distance entre l'inducteur et la roue. L'étude des caractéristiques de la pompe est divisée en deux parties principales : l'analyse des caractéristiques en condition de non-cavitation et l'étude des performances en cavitation. La rotation indépendante de l'inducteur améliore les caractéristiques de la pompe dans les conditions de cavitation et de non-cavitation
Habitats, habitants et pratiques énergétiques : intégrer les situations d'habitation dans la modélisation quantitative de la consommation d'énergie domestique
No full textThis thesis adopts an interdisciplinary approach to produce a quantitative model of energy consumption based on 'housing situations' (household-dwelling relationships), domestic practices and residential contexts. It consists of three parts. Firstly, a review of the literature on the main models from the engineering sciences and the humanities is directed to build a theoretical frameworks articulating households and dwellings ('housing situations'). In the second chapter, the modelling of the domestic practices is discussed, to determine which algorithm is the most relevant for studying the links between housing situations and residential lifestyles. In the final and third chapter, using a mixture model of regressions weighted by logistic proportion, a hierarchical modelling of domestic energy consumption based on living situations is proposed.This research is situated between typological and regression approaches, and one of the contributions of this thesis is to propose, in the same method, a typology of housing situations and a regression model. The estimation performance of the results is equivalent to that of the main models but, on the other hand, they have a greater explanatory power by associating domestic practices with energy consumption. This method also makes it possible to integrate a segmentation of domestic practices into a model of energy consumption at the dwelling level. The thesis also has a heuristic dimension. Firstly, it shows the links between housing situations and practices relating to equipment, occupancy, and regulation. In addition, it presents ideal-typical living situations based on the characteristics of households, dwellings, behaviour, and total domestic energy consumption per person and per square metre. Finally, in forward-looking terms, it paves the way to produce other interdisciplinary approaches to the transformation of housing situations.Cette thèse adopte une démarche interdisciplinaire pour produire une modélisation quantitative des consommations énergétiques basée sur les « situations d'habitation » (les relations ménages-logements), les pratiques domestiques et les contextes résidentiels. Elle est composée de trois parties. Dans un premier temps, une revue de la littérature portant sur les principaux modèles des sciences de l’ingénieur et des sciences humaines permet d’identifier les cadres théoriques d’une approche associant les ménages et les logements (« situation d’habitation »). Dans le deuxième chapitre, les méthodes de modélisation des pratiques domestiques sont discutées, afin de déterminer les plus pertinentes pour étudier les liens entre les situations d’habitation et les styles de vies résidentiels. Dans le dernier et troisième chapitre, en s’appuyant sur un modèle de mélange de régressions à proportions logistiques, une modélisation hiérarchique de la consommation d'énergie domestique basée sur les situations d’habitation est proposée. Située entre les approches typologiques et les approches de régression, l’un des apports de cette thèse est de proposer, dans une même méthode, une typologie de situations d’habitation et un modèle de régression. Les performances d’estimation des résultats sont équivalentes à celles des principaux modèles mais, en revanche, ils ont une portée explicative supérieure en associant les pratiques domestiques aux consommations d’énergie. Cette méthode permet également d’intégrer une segmentation des pratiques domestiques dans un modèle des consommations d’énergie à l’échelle du logement. La thèse comporte aussi une dimension heuristique. Elle montre tout d’abord les liens entre les situations d’habitation et les pratiques liées à l’équipement, l’occupation et les gestes de régulation. De plus, elle présente des situations d’habitation idéales-typiques mises en évidence à partir des caractéristiques des ménages, des logements, des comportements et les consommations d’énergie domestique totale, par personne et par mètre carré. Enfin, en termes prospectifs, elle ouvre la voie à la production d’autres approches interdisciplinaires portant sur la transformation des situations d’habitation
Effet des biais cognitifs et de l'environnement sur la qualité des données et des informations
No full textFrom the perspective of philosopher Friedrich Nietzsche, there is no reality that exists in itself, no raw fact, no absolute reality: everything that we define as reality is, in fact, only the result of interpretation processes that are unique to us. Mo-reover, the data stored in information systems is often nothing more than the coded representation of statements made by human beings, thereby inherently involving human interpretation and consequently being affected by the same biases and limitations that characterize the human psyche. This thesis introduces a new conceptual framework, the "Data binding and reification" (DBR) model, that describes the process of data interpretation, and then the reification of information, using a new approach that places human-perception mechanisms at the heart of this process. By mobilizing cognitive and beha-vioral sciences, this approach allows us to identify to what extent human intervention and the structure of the environment to which one is subjected condition the emergence of cognitive biases affecting these processes. Experimental results partially validate this model by identifying the characteristics of the environment that affect, in an organizational context, the data-collection process and the quality of the information produced. This work opens up numerous perspectives, such as the development of a choice architecture in the sense of the economist Richard Thaler, which could improve the very process of data collection by modifying the experience of users of the information system.Du point de vue du philosophe Friedrich Nietzsche, il n’y a pas de réalité qui existe en soi, pas de fait brut, pas de réalité absolue : tout ce que nous définissons comme étant la réalité n’est, en fait, que le résultat de processus d’interprétation qui nous sont propres. Or, les données stockées sur les systèmes d’information ne sont souvent rien d’autre que la représentation codée de déclarations émises par des êtres humains, relevant donc intrinsèquement de l’interprétation humaine et étant par conséquent affectées par les mêmes biais et limites qui caractérisent la psyché humaine. Cette thèse propose un nouveau cadre conceptuel, le modèle "Data Binding and Reification" (DBR), qui décrit le processus d’interprétation des données, puis de réification de l’information, en utilisant une nouvelle approche qui place les mécanismes de perception humaine au cœur de celui-ci. En mobilisant les sciences cognitives et comportementales, cette approche permet d’identifier dans quelle mesure l’intervention de l’homme et la structure de l’environnement auquel il est soumis conditionnent l’apparition de biais cognitifs affectant ces processus. Les résultats expérimentaux valident partiellement ce modèle en identifiant les caractéristiques de l’environnement affectant, dans un contexte organisationnel, le processus de collecte de données et la qualité des informations produites. Ces travaux ouvrent de nombreuses perspectives, telles que l’élaboration d’une architecture de choix au sens de l’économiste Richard Thaler, pouvant améliorer le processus même de collecte de données en modifiant l’expérience des utilisateurs du système d’information
Modélisation lagrangienne de la dispersion de polluants gazeux/particulaires dans des écoulements atmosphériques stables, neutres et instables
No full textThis thesis aims at studying the atmospheric dispersion of pollutants at the micro-scale. In this context, we are focusing on the modelling of pollutant dispersion using stochastic Lagrangian methods developed for high-Reynolds number flows. In these methods, the pollutants and/or the carrier fluid are simulated by means of a large number of stochastic particles, enabling to reproduce the statistic properties of the turbulence. A hybrid approach is used in which the mean carrier fields (e.g. the mean velocity) are obtained on a mesh using external solutions (analytical ones or finite volume ones). We are also interested in the influence of atmospheric stability on the dispersion of pollutants, particularly in the lower layer of the atmosphere. The aim of this thesis is threefold: firstly, to study the numerical errors inherent to such methods, secondly, to improve the modelling of atmospheric surface-boundary-layer flows, and finally, to observe the influence of these elements on the modelling of plumes obtained by simulating only the particles originating from local pollutant sources. To this end, the simulations were carried out using the open-source computational fluid dynamics (CFD) code developed by EDF R&D: code_saturne.Firstly, with a view to limiting numerical errors during integration over long time steps, a timestep splitting algorithm is presented. This is used to dynamically and optimally update the mean carrier fields associated with each particle as it enters a cell. In order to avoid anticipation errors due to the stochastic nature of these particles, deterministic virtual particles are used to obtain the travel times in each cell. In addition, a detailed study of the spatial errors that occur when considering surface boundary layer flows is carried out, along with proposals for limiting them. It is shown that these errors are caused by the interpolation of the mean carrier fields at the position of the particles impacting the dynamics of the latter, but also by the estimation of the statistics from these particles on a mesh.In addition, with a view to improve the modelling of surface-boundary-layer flows, the necessity to use an an-elastic rebound condition near wall for the instantaneous velocity and potential temperature was verified. Without the latter, not only the gradients, but also the turbulent fluxes close to the wall collapse, in opposition to the physics of parietal flows. Furthermore, a description consistent with the choice of modelling was derived based on algebraic solutions and numerical resolution of the turbulent kinetic energy dissipation rate. This description is consistent with the asymptotic solutions associated to the Monin–Obukhov theory and is coherent with the results of code_saturne in the stable case. For convective flows, a study of the role of turbulent kinetic energy diffusion remains to be carried out.Finally, the effects of this work on pollutant dispersion have been verified, in the neutral case, using experimental results from a channel flow both in the absence of obstacle and in the presence of an obstacle. It is shown that the most important factors are the estimation of the mean carrier fields and the choice of the model considered. Furthermore, in a thermally stratified case, the influence of atmospheric stability and the modelling of thermal effects on the shape of the plumes were verified by means of a qualitative study.Ce travail de thèse vise à étudier la dispersion atmosphérique de polluants à l'échelle locale. Dans ce contexte, nous nous concentrons sur la modélisation de la dispersion de polluants en utilisant des méthodes lagrangiennes stochastiques à haut Reynolds. Au sein de ces méthodes, les polluants et/ou le fluide porteur sont simulés par le biais d’un grand nombre de particules stochastiques permettant une représentation des propriétés statistiques de la turbulence. Une approche hybride est utilisée au sein de laquelle les champs porteurs moyens (par exemple la vitesse moyenne) sont obtenus sur un maillage par le biais de solutions externes (solutions analytiques ou calcul volumes finis). Par ailleurs, nous nous intéressons à l’influence de la stabilité atmosphérique sur la dispersion de polluants, en particulier dans la couche inférieure de l’atmosphère. L’objectif de cette thèse est triple : premièrement, il vise à étudier les erreurs numériques entachant de telles méthodes, deuxièmement, à améliorer la modélisation des écoulements de couche limite de surfaces atmosphériques, et finalement, à observer l’influence de ces éléments sur la modélisation de panaches obtenus en ne simulant que les particules issues de sources locales de polluants. A cette fin, les simulations sont réalisées à l'aide du code CFD open-source code_saturne qui est développé par EDF R&D. Premièrement, dans l'optique de limiter les erreurs numériques durant l’intégration sur de longs pas de temps, un algorithme de découpage en sous-pas de temps est présenté. Celui-ci permet de mettre à jour de façon dynamique et optimale les champs porteurs associés à chaque particule, lorsqu’elle rentre dans une cellule. Afin d’éviter des erreurs d’anticipation dues à la nature stochastique de ces particules, des particules virtuelles déterministes sont utilisées pour obtenir les temps de parcours dans chaque cellule. Par ailleurs, une étude poussée sur les erreurs spatiales apparaissant lorsque l’on considère des écoulements de couche limite de surface est réalisée, et des solutions pour limiter celles-ci sont proposées. Il est montré que ces dernières sont dues à des erreurs lors de l’interpolation des champs porteurs à la position des particules impactant la dynamique de celle-ci, mais aussi lors de l’estimation sur un maillage des statistiques issues de ces particules.Par ailleurs, dans l'optique d’améliorer la modélisation des écoulements de couche limites de surface, la nécessité d’utiliser une condition de rebond anélastique en proche paroi pour la vitesse et la température potentielle instantanée a été vérifiée. Sans celle-ci, les gradients, mais aussi les flux turbulents en proche paroi s’effondrent, en opposition avec la physique des écoulements pariétaux. Par ailleurs, une description cohérente avec le choix de modélisation sélectionnée a été dérivée grâce à l’obtention de solutions algébriques et à la résolution numérique du taux de dissipation d'énergie cinétique turbulente. Celle-ci permet de bien retrouver les solutions asymptotiques associées à la théorie de Monin--Obukhov et est cohérente avec les résultats de code_saturne dans le cas stable. Pour les cas instables, une étude sur le rôle de la diffusion d’énergie cinétique turbulente reste à réaliser. Finalement, l’effet de ce travail sur la dispersion de polluant a été vérifié en cas neutre grâce à des essais expérimentaux en canal plan, à la fois en l’absence et en présence d’un obstacle. Il est montré que les éléments ayant un poids majoritaire restent l’estimation des champs porteurs et le choix du modèle considéré. Par ailleurs, dans un cas thermiquement stratifié, l’influence sur la forme des panaches de la stabilité atmosphérique et de la modélisation des effets thermiques a été vérifiée grâce à une étude qualitative
Répartition et densité de l'information en assistance par RA
No full textAugmented Reality (AR) is an experience in which computer-generated content is superimposed on the physical world and with which users can interact in real time.It is used in multiple fields including education, health, games, and industry. For the latter, AR can be used to convey procedural instructions. For example, using AR glasses or headsets enables operators to have their hands free while performing a procedure and being guided by AR instructions. AR also enables intuitive spatial indications.Compared to more conventional procedural documents (2D documents, e.g. paper or electronic pdf documents, spreadsheets, or videos), AR moves from linear reading in a restricted 2D space to a very large temporal and spatial space, the limits of which are being pushed back as the localization, reconstruction, and storage capabilities of AR devices improve.In many cases, it is necessary to indicate precise locations, for example, when two tasks to be carried out are spatially distant.In such cases, AR can be used to guide users to the location of interest by using specific guidance techniques. Once the user has reached the location of the virtual content, it must be ensured that the latter is clearly understandable, particularly with all the problems associated with a vast 3D space: occlusion of the real, visual clutter, etc.In this thesis, we are interested in how to guide users to a specific location, the virtual content to be displayed at that location, and how to organize this content into a comprehensible and reliable procedure.We consider different AR techniques for guidance during a wayfinding task and when to activate them based on the detection of user activities. We also analyze the situation awareness (perception, comprehension, and projection) of people guided by the AR system. We are interested in the density of information considered for virtual content located in the physical environment. In particular, we focus on the level of redundant information that is relevant to display for a proper understanding of the instructions. Finally, to ensure the consistency and validity of this virtual content, we consider AR authoring tools and methods that can be used without prior AR knowledge.Experimental studies have been conducted to assess the impact of different virtual content on users in terms of performance, preference, and safety.La Réalité Augmentée (RA) est une expérience dans laquelle du contenu généré par ordinateur est superposé au monde physique et avec lequel les usagers peuvent interagir en temps réel. Elle est utilisée dans de nombreux domaines, et notamment, le milieu industriel. La RA peut y être un moyen de communiquer les instructions pour effectuer des procédures. Notamment, l'utilisation de lunettes de RA permet aux opérateur.rice.s d'avoir les mains libres lors de la réalisation d'une procédure tout en étant guidé.e.s et de donner des indications spatiales intuitives. Par rapport aux documents de procédure plus classiques (documents en 2D, e.g. des documents papiers ou électroniques de type pdf, des tableurs ou des vidéos), la RA fait passer d'une lecture linéaire dans une espace 2D restreint à un espace temporel et spatial très grand, et dont les limites sont repoussées au fur et à mesure que les capacités de localisation, de reconstruction, de stockage, des systèmes de RA s'améliorent. Il est d'ailleurs nécessaire dans de nombreux cas d'indiquer des emplacements précis, par exemple, lorsque deux tâches à réaliser sont spatialement distantes. Dans ce cas, la RA peut être utilisée pour guider les usagers jusqu'à l'emplacement d'intérêt grâce à des techniques spécifiques de guidage. Une fois l'usager rendu à la localisation du contenu virtuel, ce dernier doit être bien compréhensible, notamment par rapport à des problématiques propres à la RA : occultation du réel, encombrement visuel, etc. Nous nous intéressons ici à comment guider les usagers jusqu'à un emplacement précis, au contenu virtuel à afficher à cet emplacement, et à comment organiser ce contenu en une procédure compréhensible et fiable. Nous considérons quand activer le guidage de RA lors d'un déplacement par une reconnaissance des activités des usagers et proposons différentes techniques pour ce guidage. Nous menons une analyse de la connaissance de l'environnement (perception, compréhension et planification) des personnes guidées en RA. Par rapport au contenu virtuel localisé, nous nous intéressons à la densité de l'information, et notamment au niveau de redondance de l'information affichée nécessaire pour bien comprendre les instructions. Enfin, pour assurer la cohérence et la validité de tous ces contenus virtuels, nous nous penchons sur différentes méthodes et outils pour créer du contenu virtuel, même par des personnes non expertes en RA. Des études expérimentales ont été menées pour évaluer l'impact de différents contenus virtuels sur les usagers en termes de performances, de préférences et de sécurité
Caractérisation d'une lignée cellulaire de cancer de l'ovaire A2780 résistante à l'auranofine
No full textThe increased concentration of Reactive Oxygen Species (ROS) and consequent oxidative stress are well-known hallmarks of cancer. ROS play a critical role in cancer progression by participating in signaling for cell proliferation, differentiation and migration. Simultaneously, their levels are tightly regulated by cellular antioxidant mechanisms to prevent excessive biomolecule oxidation and cell death. Auranofin (AF), a gold-based drug, is a redox-active compound primarily targeting the thioredoxin reductase (TRXR) enzyme, a key regulator of the thioredoxin system, which, along with the glutathione (GSH) system, maintains cellular redox homeostasis. Originally FDA-approved for rheumatoid arthritis, AF is being investigated in a repurposing strategy for treating other diseases, including cancer. AF is a promising candidate for ovarian cancer treatment, as the cancer is known to be addicted to nuclear factor erythroid 2–related factor 2 (NRF2), a transcriptional factor of antioxidant and cytoprotective genes, including TRXR. AF effects on the A2780 ovarian cancer cell line have been extensively studied, showing that AF, through TRXR inhibition, induces NRF2 overactivation and overexpression of target proteins. Additionally, a redox study revealed increased cysteine oxidation in proteins of the Endoplasmic Reticulum (ER) and the intermembrane space (IMS). In this context, we established an AF-resistant A2780 cell line with a 5-fold higher IC50 compared to the sensitive cell line to further explore the molecular mechanisms underlying AF's redox activity. We used a comparative proteomic approach to characterize the two cell lines at basal state and after AF (0.7 µM) treatment. At the basal state, the resistant cell line showed increased expression of proteins involved in neuron morphogenesis and lipid metabolism. Upon AF treatment, significant differences were observed in GSH and retinoic acid (RA) metabolism. CHAC1, an inducible enzyme responsible for GSH degradation, was overexpressed exclusively in sensitive cells. GSH measurement revealed that in both cell lines, GSH levels significantly increased after 24h of treatment, but in sensitive cells, GSH decreased more rapidly after 48h and 72h compared to resistant cells. A transcriptomic approach showed that AF induces in sensitive cells the activation of the Unfolded Protein Response (UPR), while UPR marker overexpression was not observed in resistant cells. We concluded that CHAC1 induction is a downstream effect of increased UPR-PERK-ATF4 response to stress and contributes to cell death by depleting GSH. Notably, increasing AF concentration in resistant cells also induced CHAC1 expression. In RA metabolism, we observed a downregulation of cytoplasmic and nuclear RA transporters CRABP1 and CRABP2. We focused on CRABP2, which transports RA to the nucleus to bind its receptor RARα, mediating transcription of genes involved in cell proliferation and differentiation. A cell viability assay using AF at respective IC50, combined with a non-cytotoxic concentration of RA or a RARα agonist (BMS753), showed that AF/RA treatment reduced viability in sensitive cells but not in resistant cells, while AF/BMS753 increased cell death in both cell lines. We hypothesize that BMS753 can bypass CRABP2 transport, mediating RARα target gene transcription involved in cell cycle arrest, which, in combination with AF, induces cell death. Consistent with our results, we suggest that CRABP2 could be a valuable target considering its role in increased resistance.L'augmentation des espèces réactives de l'oxygène (ROS, de l’anglais Reactive Oxygen Species) et le stress oxydatif sont des caractéristiques du cancer. Les ROS jouent un rôle crucial dans la progression du cancer en participant à la signalisation de la prolifération, différenciation et migration cellulaires. Simultanément, leurs niveaux sont régulés par des mécanismes antioxydants pour prévenir une oxydation excessive des biomolécules et la mort cellulaire. L'auranofine (AF), un médicament à base d'or, est un composé redox-actif ciblant l'enzyme thioredoxine réductase (TRXR), un régulateur clé du système thioredoxine, qui, avec le glutathion (GSH), maintient l'homéostasie redox cellulaire. Initialement approuvée pour la polyarthrite rhumatoïde, l'AF est explorée pour le traitement d'autres maladies, y compris le cancer. AF est un candidat prometteur contre le cancer de l'ovaire, dépendant du facteur nucléaire NRF2, un régulateur de gènes antioxydants, y compris TRXR. Les effets de l'AF sur la lignée A2780 du cancer de l'ovaire montrent que l'AF, par l'inhibition de TRXR, induit une suractivation de NRF2 et la surexpression des protéines cibles. De plus, une étude redox a révélé une oxydation accrue des cystéines dans les protéines du réticulum endoplasmique (ER) et de l'espace intermembranaire (IMS). Dans ce contexte, nous avons établi une lignée A2780 résistante à l'AF avec une IC50 cinq fois plus élevée que la lignée sensible pour explorer les mécanismes de l'activité redox de l'AF. Une approche protéomique comparative a été utilisée pour caractériser les deux lignées cellulaires à l'état basal et après traitement par AF (0,7 µM). À l'état basal, la lignée résistante présente une expression accrue de protéines impliquées dans la morphogenèse neuronale et le métabolisme des lipides. Après traitement, des différences significatives ont été observées dans le métabolisme du GSH et de l'acide rétinoïque (RA). CHAC1, une enzyme responsable de la dégradation du GSH, est surexprimée exclusivement dans les cellules sensibles. Les mesures de GSH ont montré une augmentation significative après 24h, mais une diminution plus rapide après 48h et 72h dans les cellules sensibles par rapport aux résistantes. L'approche transcriptomique a révélé que l'AF induit une activation de l'UPR dans les cellules sensibles, non observée dans les cellules résistantes. L'induction de CHAC1 est un effet en aval de la réponse UPR-PERK-ATF4 et contribue à la mort cellulaire par épuisement du GSH. L'augmentation de la concentration d'AF dans les cellules résistantes induit également CHAC1. Concernant le métabolisme du RA, nous avons observé une sous-régulation des transporteurs CRABP1 et CRABP2, ce dernier transportant le RA vers le noyau pour se lier à RARα, médiant la transcription de gènes liés à la prolifération cellulaire. Un test de viabilité cellulaire, utilisant l'AF à la CI50 respective, combiné avec une concentration non cytotoxique de RA ou un agoniste de RARα (BMS753), a montré que le traitement AF/RA réduisait la viabilité dans les cellules sensibles mais pas résistantes, tandis que le traitement AF/BMS753 augmentait la mort cellulaire dans les deux lignées. Nous suggérons que BMS753 contourne CRABP2, médiant la transcription des gènes cibles de RARα impliqués dans l'arrêt du cycle cellulaire, induisant ainsi la mort cellulaire avec AF. Conformément à nos résultats, CRABP2 pourrait être une cible intéressante face à l'augmentation de la résistance
Propriétés mécaniques et microstructure des pâtes de ciment de puits légères pour le stockage géologique du CO₂
No full textCO₂ capture and geological storage are essential for combating climate change. Studying the components of storage sites is crucial, including the integrity of the reservoir, the caprock, the casing, and the cement sheath of injection wells. This sheath is formed by injecting fresh cement into the annular space between the casing and the geological formation. The pressure exerted by the cement during installation, proportional to its specific weight, must be sufficiently high to ensure complete cementing, without exceeding the threshold that could damage the geological formation. The addition of lightweight materials, such as hollow glass microspheres (HGMS), makes it possible to control this pressure and ensures good cementing.This work explores the use of HGMS in Portland cement for CO₂ injection wells, testing two classes of HGMS possessing a borosilicate glass outer shell and differing in mechanical strength and density. Laboratory experiments simulated the effects of supercritical CO₂ environments on these cement pastes, analysing carbonated and non-carbonated samples. Tests included uniaxial (UCS) and triaxial compression tests, elastic parameter measurements, mercury intrusion porosimetry analyses, scanning electron microscopy (SEM) images, and pH measurements using pH indicators.First, the study focuses on the compatibility between HGMS and cement paste, assessing their pozzolanic activity and their ‘filler’ effect. HGMS showed meaningful pozzolanic activity, comparable to that of conventional additives. Mechanical tests showed significant variations in elastic parameters and UCS depending on the type of HGMS used. Microstructural analyses showed a correlation between the presence of HGMS and changes in porosity and pore structure.Second, the results show that carbonation significantly affected cement pastes containing HGMS, with a reduction in pore size. Rupture of HGMS during exposure increased interconnected porosity, accelerating carbonation. SEM images and pH tests confirmed the consumption of portlandite in samples containing HGMS. Pastes with HGMS showed marked reductions in Young's modulus and UCS. The carbonated cement pastes showed a greater increase in shear strength with confining pressure.The experimental results were used to model the behaviour of traditional and lightweight cement pastes under real conditions, using an open-source finite element software developed at École des Ponts. The model implemented solves the coupled chemo-poromechanical equations and homogenises the elastic parameters according to the components of the cement matrix. The study extended this model to incorporate the homogenisation of elastic parameters due to the presence of HGMS, as well as the partial rupture of HGMS under high pressure, resulting in a variation in the porosity of the homogenised material, affecting both mechanical and transport properties. This improvement has enabled the model to be calibrated to predict the behaviour of light cement pastes in CO₂ injection wells.In conclusion, this study highlights the complex role of HGMS in cement pastes used for CO₂ injection wells. Although they lighten cement formulations, their rupture under high pressure increases the carbonation rate and affects mechanical performance, highlighting the need to properly assess their long-term durability. The choice of HGMS must take into account their mechanical properties and pozzolanic activity. These results make it possible to improve the design of cement pastes for the geological storage of CO₂.La capture et le stockage géologique de CO₂ sont essentiels pour lutter contre le changement climatique. L'étude des composants des sites de stockage est cruciale, notamment l'intégrité du réservoir, de la roche de couverture, du cuvelage et de la gaine de ciment des puits d'injection. Cette gaine est formée en injectant du ciment frais dans l'espace annulaire entre le cuvelage et la formation géologique. La pression exercée, proportionnelle au poids volumique, doit être suffisamment élevée pour assurer une cimentation complète, sans dépasser le seuil qui pourrait endommager la formation. L’ajout de matériaux légers, comme les microsphères de verre creuses (HGMS), permet de contrôler la pression et d'assurer une bonne cimentation. Ce travail explore l'utilisation des HGMS dans le ciment Portland pour les puits d'injection de CO₂, en testant deux types d’HGMS possédant une coque externe en verre de borosilicate et différant par leur résistance mécanique et densité. Des expériences en laboratoire ont simulé les effets des environnements de CO₂ supercritique sur ces pâtes de ciment, analysant des échantillons carbonatés et non-carbonatés. Les tests incluaient essais de compression uniaxiaux (UCS) et triaxiaux, mesures des paramètres élastiques, analyses par porosimétrie à intrusion de mercure, images obtenues par microscopie électronique à balayage (SEM), et mesures de pH à l'aide d'indicateurs de pH.Premièrement, l'étude se concentre sur la compatibilité entre les HGMS et la pâte de ciment, évaluant leur activité pouzzolanique et leur effet «filler». Les HGMS ont montré une activité pouzzolanique significative, comparable à celle des additifs conventionnels. Les tests mécaniques ont montré des variations notables des paramètres élastiques et du UCS en fonction des types de HGMS utilisés. Les analyses microstructurales ont montré une corrélation entre la présence de HGMS et les changements de porosité et de structure des pores. Deuxièmement, les résultats montrent que la carbonatation a significativement affecté les pâtes de ciment contenant des HGMS, avec une variation de la taille des pores. La rupture des HGMS pendant l'exposition a augmenté la porosité interconnectée, accélérant la carbonatation. Les images SEM et les tests de pH ont confirmé la consommation de la portlandite dans les échantillons contenant des HGMS. Les pâtes avec HGMS montrant des réductions marquées du module d'Young et du UCS. Les pâtes de ciment carbonatées ont montré une plus grande augmentation de la résistance au cisaillement avec la pression de confinement. Les résultats expérimentaux ont servi à modéliser le comportement des pâtes de ciment traditionnelles et allégées dans des conditions réelles, en utilisant un logiciel open-source de calcul par éléments finis développé à l'École des Ponts. Le modèle implémenté résout les équations couplées chimio-poromécaniques et homogénéise les paramètres élastiques selon les composants de la matrice de ciment. L’étude a étendu ce modèle pour intégrer l'homogénéisation des paramètres élastiques due à la présence des HGMS, ainsi que la rupture partielle des HGMS sous haute pression, entraînant une variation de la porosité du matériau homogénéisé, affectant à la fois les propriétés mécaniques et de transport. Cette amélioration a permis de calibrer le modèle pour prédire le comportement des pâtes de ciment légères dans des puits d'injection de CO₂. En conclusion, cette étude souligne le rôle complexe des HGMS dans les pâtes de ciment utilisées pour les puits d'injection de CO₂. Bien qu’ils allègent les formulations de ciment, leur rupture sous haute pression augmente le taux de carbonatation et affecte les performances mécaniques, ce qui met en avant la nécessité de bien évaluer leur durabilité à long terme. Le choix des HGMS doit prendre en compte leurs propriétés mécaniques et leur activité pouzzolanique. Ces résultats permettent d’améliorer la conception de pâtes de ciment pour le stockage géologique de CO₂
Estimation de la pose de nouveaux objets rigides
No full textObject pose estimation is an important computer vision problem as it has great impact in many applications such as robotics, augmented reality, and autonomous driving. While existing supervised object pose estimation methods have achieved remarkable performance, they heavily rely on extensive training data specific to each target object, and cannot generalize to novel objects. In this thesis, we address this problem of generalization, and propose scalable methods for detecting, segmenting, and estimating the 6D pose of novel objects in RGB images. Our methods require only the 3D model or a single reference image of test objects for inference, making them suitable for practical scenarios in real-world applications.Our methods are grounded on the concept of ``templates'', which are 2D views of target 3D objects. The idea of using templates for object pose estimation is not new: the first work on this seems to be Murase's and Nayar's in 1995. We nevertheless show that, thanks to recent advances in machine learning, in particular on unsupervised image features, templates can have very interesting properties to generalize to unseen objects efficiently: They do not require training while adapting to new objects; they can be matched extremely fast; they can be robust to occlusions thanks to high dimensional local image features.Our first method is CNOS, a simple yet powerful method for segmenting novel objects in RGB images from their 3D models. CNOS generates segmentation proposals from the input image using Segment Anything and matching them with templates rendered from the 3D models and represented with the foundation features of DINOv2. CNOS significantly outperforms existing methods on multiple datasets and has been awarded as the best method for 2D detection/segmentation of unseen object in the BOP challenge 2023. CNOS is also used as the default detection method for both model-based, model-free unseen object pose estimation at the BOP challenge 2024.We then reconsider in details existing template matching methods for pose estimation and analyse their limitations when dealing with novel objects. We introduce a new approach that matches the input testing image with templates from their 3D models. Our approach is trained on a limited number of reference objects with contrast learning and generalizes well to novel objects.We further extend this work in a method we call GigaPose, a novel approach that is significantly faster and more robust against input segmentation errors. GigaPose samples templates only on two degrees of freedom~(DoFs) for estimating out-of-plane rotation, then uses feature matching to estimate the remaining four DoFs. GigaPose seamlessly integrates with existing refinement methods. It achieves state-of-the-art results for RGB-based methods on the standard BOP benchmark while is 35 times faster comparing to existing methods for the coarse pose estimation stage.Finally, we present NOPE, a simple method to estimate novel object pose from a single reference image. Our approach takes a single image of a new object as input and predicts the relative pose of this object in new images without prior knowledge of the object’s 3D model. We achieve this by training a model to directly predict discriminative embeddings that resemble templates for viewpoints surrounding the object. This prediction is done using a simple U-Net architecture with attention and conditioned on the desired pose, which yields extremely fast inference. We compare our approach to state-of-the-art methods and show it outperforms them both in terms of accuracy and robustness on both synthetic and real-world datasets.L'estimation de pose d'objets est un problème important en vision par ordinateur, car elle a un grand impact sur de nombreuses applications telles que la robotique, la réalité augmentée et la conduite autonome. Bien que les méthodes existantes d'estimation de pose d'objets supervisées aient atteint des performances remarquables, elles dépendent beaucoup de données d'entraînement spécifiques à chaque objet et ne peuvent pas généraliser à de nouveaux objets qui n'ont pas été vus pendant l'entraînement. Dans cette thèse, nous abordons ce problème de généralisation et proposons des nouvelles méthodes pour détecter, segmenter et estimer la pose 6D pour des nouveaux objets dans des images RGB. Nos méthodes n'utilisent que le modèle 3D ou une seule image de référence des objets de test pour l'inférence, permettant des scénarios pratiques dans des applications réelles. Nos méthodes sont basées sur le concept de templates, qui sont des vues 2D d'objets 3D. L'idée d'utiliser des templates pour l'estimation de la pose d'objets n'est pas nouvelle: le premier travail à ce sujet est celui de Murase et Nayar en 1995. Cependant, nous montrons que, grâce aux récents progrès en apprentissage automatique, en particulier sur les caractéristiques d'images non supervisées, les templates peuvent avoir des propriétés très intéressantes pour se généraliser efficacement à des objets jamais vus auparavant: ils ne nécessitent pas d'entraînement pour s'adapter à de nouveaux objets; ils peuvent être appariés extrêmement rapidement; ils peuvent être robustes aux occultations grâce à des caractéristiques locales d'image. Les principales contributions de cette thèse sont les suivantes. Premièrement, nous introduisons CNOS, une méthode simple mais efficace pour segmenter de nouveaux objets dans des images RGB à partir de leurs modèles 3D. Notre méthode génère des hypothèses de segmentation à partir de l’image d’entrée en utilisant Segment Anything et les compare avec des templates, ici des images rendues des modèles 3D en utilisant les caractéristiques DINOv2. CNOS surpasse de manière significative les méthodes existantes sur plusieurs jeux de données dans le BOP Challenge 2023.Deuxièmement, nous revisitons les méthodes de correspondance de templates existantes et démontrons leurs limites lorsqu'il s'agit de nouveaux objets. Nous introduisons ensuite une nouvelle approche qui associe l'image de test d'entrée avec des templates de leurs modèles 3D. Notre approche est entraînée sur un petit nombre d'objet de référence avec un apprentissage par contraste et se généralise bien à de nouveaux objets. Troisièmement, nous introduisons GigaPose, une nouvelle approche qui est significativement plus rapide et plus robuste contre les erreurs de segmentation en entrée. GigaPose échantillonne des templates uniquement sur deux degrés de liberté pour estimer la rotation hors-plan, puis utilise la correspondance de caractéristiques pour estimer les quatre DoFs restants. GigaPose peut s'intégrer parfaitement avec les méthodes de raffinement existantes et atteindre des résultats à la pointe de la technologie sur les jeux de données standards BOP. Quatrièmement, nous présentons NOPE, une méthode simple pour estimer la pose d'objet nouveaux à partir d'une seule image de référence. Notre méthode prend une seule image d'un nouvel objet comme entrée et prédit la pose relative de cet objet dans de nouvelles images sans connaissance préalable du modèle 3D de l'objet. Nous y parvenons en entraînant un modèle à prédire directement des embeddings discriminatifs pour des points de vue entourant l'objet. Cette prédiction est effectuée en utilisant une architecture U-Net simple avec attention et conditionnée par la pose souhaitée, ce qui permet une inférence extrêmement rapide. Nous comparons notre approche aux méthodes éxistant et montrons qu'elle les surpasse en termes de précision et de robustesse sur des jeux de données synthétiques et réels
Approche par matériaux gradés des mécanismes de déformation dans les systèmes de Ti β-métastables
No full textTRIP/TWIP deformation mechanisms in Ti alloys depend on numerous parameters such as chemical composition, microstructure and deformation temperature. As current methods for predicting these parameters are limited, the use of the compositionally graded materials approach is developed in this thesis, to enable the characterization of parameters of interest related to the initiation of a system's TRIP/TWIP mechanisms. In addition to the systematic study to improve understanding of this family of materials, the experimental results will complete the databases of the predictive models, helping to consolidate them in response to the challenges of combinatorial metallurgy.The Ti-Nb model system is chosen to apply the graded material approach, with the composition range of interest 18-30 at.% Nb. A rationalized method for characterizing the graded material is developed, establishing specifications to consider in the complete elaboration of the Ti-Nb graded material. The two preparation methods chosen are SPS and diffusion couple, enabling millimetric gradients to be obtained. Deformation mechanisms are triggered locally by microhardness and globally over the entire composition gradient by uniaxial tensile test, then characterized by SEM-EBSD. The use of microhardness, nanoindentation, traction, XRD, SEM-EDX, SEM-EBSD and optical microscopy enables us to fully characterize the chosen system by dividing the composition gradient into ranges defined by characteristic chemical boundaries.Links are established between the compositional limits defined by the analysis of microstructure, mechanical properties and deformation mechanisms. The graded material can be used to address various issues, such as the influence of cooling rate and oxygen contamination on the Ti-Nb system, and the impact on the composition ranges established on a reference condition and literature data.Les mécanismes de déformation TRIP/TWIP dans les alliages de Ti dépendent de nombreux paramètres tels que la composition chimique, la microstructure et la température de déformation. Les méthodes actuelles de prédiction de ces paramètres étant limitées, l'utilisation de l'approche par matériaux gradés en composition est proposée dans le cadre de cette thèse, pour permettre la caractérisation des paramètres d'intérêt liés au déclenchement des mécanismes TRIP/TWIP d'un système. Outre l'étude systématique améliorant la compréhension de cette familles de matériaux, les résultats expérimentaux viennent compléter les bases de données des modèles prédictifs afin de contribuer à leur consolidation en répondant aux défis de la métallurgie combinatoire.Le système modèle Ti-Nb est choisi pour appliquer l'approche des matériaux gradés, avec la gamme de composition d'intérêt de 18-30 at.% Nb. Une méthode de caractérisation rationnalisée du matériau gradé est mise au point, permettant d'établir un cahier des charges spécifique des contraintes à considérer pour la fabrication complète du matériau gradé Ti-Nb. Les deux méthodes de préparation retenues sont le SPS et le couple de diffusion, permettant l'obtention des gradients millimétriques. Les mécanismes de déformation sont déclenchés localement par microdureté et globalement sur tout le gradient de composition par traction uniaxiale, puis caractérisés par MEB-EBSD. L'utilisation de la microdureté, de la nanoindentation, de la traction, de la DRX, du MEB-EDX, du MEB-EBSD et de la microscopie optique permet de caractériser entièrement le système choisi en découpant le gradient de composition en gammes définies par des bornes chimiques caractéristiques.Des liens entre les bornes de composition définies par l'analyse de la microstructure, des propriétés mécaniques et des mécanismes de déformation sont établis. Le matériau gradé permet de répondre à différentes problématiques telles que l'influence de la vitesse de refroidissement et de la contamination par l'oxygène sur le système Ti-Nb et l'impact sur les gammes de composition établies sur un état de référence et les données de la littérature
Calage assisté d'historiques de production en transport réactif : Application à la récupération in situ de l'uranium
No full textIn-situ recovery production (ISR) is an alternative mining technique that, instead of digging gigantic holes or numerous tunnels to access a metal deposit, resembles acupuncture: a network of production and injection wells is drilled down to the deposit, and solutions are continuously injected and pumped to dissolve and recover the metal of interest. The absence of direct access to the deposit, even a posteriori, makes the miner “blind”. Modeling fluid flows and water-rock chemical reactions is therefore a key tool for overcoming this problem and to predict the performance of a deposit, ensuring its environmental monitoring. However, there are often significant discrepancies between model and reality, due to poor 3D representation of the subsurface. In this thesis, we develop efficient methods for updating this representation based on past production data.La production par récupération in situ (ISR) est une technique minière alternative qui plutôt que de creuser de gigantesques trous ou bien une myriade de ga-Eries pour exploiter un gisement métallique, procède par ce qui ressemble à de l’acupuncture : un réseau de puits producteur et injecteur est foré jusqu’au gisement et des solutions sont injectées et pompées continuellement pour dissoudre et récupérer le métal d’intérêt. L’absence d’accès direct au gisement, même a posteriori, rend le mineur “aveugle”. La modélisation des écoulements des fluides ainsi que des réactions chimiques eau-roche est alors un outil de premier plan pour parer à ce problème et prédire la performance d’un gisement, assurer son suivi environnemental. Il existe néanmoins de forts écarts entre modèle et réalité à cause d’une mauvaise représentation 3D du sous-sol. Dans cette thèse, on développe donc des méthodes efficaces de mise à jour de cette représentation à partir des données de production passées