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Targeting cholesteryl ester accumulation in the heart improves cardiac insulin response
Get PDFBackground
Antibodies against the P3 sequence (Gly1127-Cys1140) of LRP1 (anti-P3 Abs) specifically block cholesteryl ester (CE) accumulation in vascular cells. LRP1 is a key regulator of insulin receptor (InsR) trafficking in different cell types. The link between CE accumulation and the insulin response are largely unknown. Here, the effects of P3 peptide immunization on the alterations induced by a high-fat diet (HFD) in cardiac insulin response were evaluated.
Methods
Irrelevant (IrP)- or P3 peptide-immunized rabbits were randomized into groups fed either HFD or normal chow. Cardiac lipid content was characterized by thin-layer chromatography, confocal microscopy, and electron microscopy. LRP1, InsR and glucose transporter type 4 (GLUT4) levels were determined in membranes and total lysates from rabbit heart. The interaction between InsR and LRP1 was analyzed by immunoprecipitation and confocal microscopy. Insulin signaling activity and glucose uptake were evaluated in HL-1 cells exposed to rabbit serum from the different groups.
Findings
HFD reduces cardiac InsR and GLUT4 membrane levels and the interactions between LRP1/InsR. Targeting the P3 sequence on LRP1 through anti-P3 Abs specifically reduces CE accumulation in the heart independently of changes in the circulating lipid profile. This restores InsR and GLUT4 levels in cardiac membranes as well as the LRP1/InsR interactions of HFD-fed rabbits. In addition, anti-P3 Abs restores the insulin signaling cascade and glucose uptake in HL-1 cells exposed to hypercholesterolemic rabbit serum
The Interaction of Waterborne Epoxy/Dicyandiamide Varnishes with Metal Oxides
Get PDFFor delayed crosslinking of waterborne epoxy varnishes, dicyandiamide (DICY) is often used as a latent curing agent. While, for amine-based curing agents such as diaminoethane (DAE), chemical interactions with metal oxides are well described, so far, no studies have been performed for DICY and waterborne epoxy varnishes. Hence, in this work X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to investigate reactions of DICY and varnishes with technical surfaces of Al, Zn, and Sn. To directly study the reaction of DICY with metal oxides, immersion tests in a boiling solution of DICY in pure water were performed. A clear indication of the formation of metal–organic complexes was deduced from the change in the N1s peak of DICY. To understand the interfacial interaction and consequently the interphase formation during coating of waterborne epoxy varnishes, advanced cryo ultra-low-angle microtomy (cryo-ULAM) was implemented. Interestingly, a comparable reaction mechanism and the formation of metal complexes were confirmed for varnishes. The coatings exhibited a pronounced enrichment of the DICY hardener at the metal oxide–polymer interfac
Effects of infrared radiation on the mechanical properties of an epoxy-amine adhesive using a Central Composite Design method
Get PDFRecently, the aerospace industry has been facing many challenges, including an increase in the production rates to meet the market needs. In the context of adhesives and liquid shim applications, this means the possibility of on-demand curing. In other words, adhesives must cure slowly at room temperature and this process must be accelerated at any time to allow for the fastest polymerization possible. However, while on-demand curing is possible in several ways (ultraviolet radiation, induction, or microwave), the route chosen in this study is infrared (IR) radiation. This is because this method allows curing at low temperatures (i.e., around 50°C) and is universal, hence requiring no modification in the adhesive formulation. Given that the acceleration of polymerization using thermal (temperature) and nonthermal (radiation–matter interaction) effects has been demonstrated in another study, it is now important to study the properties of such an adhesive after curing under IR radiation. In this study, we measured the following properties: adherence on aluminum 2024-T3 via three-point bending, tensile strength and modulus, and flexural strength and modulus. We also studied the parameters of the IR lamp, including the lamp–adhesive distance and the rate and temperature of polymerization. For this purpose, a composite design of experiments was used, which generally has two main advantages: screening and response surface methodology. On the one hand, screening allows determining the factors, among those selected, that have a significant influence on the studied responses. At the same time, it allows determining the interactions (synergistic effects) between the influencing parameters. On the other hand, response surface methodology allows quantifying the influence of the parameters and determining the optimal ones
Modification of a turbulent boundary layer by circular cavities
Get PDFIt is shown how well-chosen perforations in a wall flow can locally reduce skin friction drag by modifying the generation of bursts in the boundary layer. For this purpose, a detailed hot wire boundary layer experimental investigation of the flow past a perforated plate, complemented with large eddy simulations, is carried out and compared to the smooth case. The perforated plate is obtained with an array of flush-mounted circular cavities. These cavities are disposed in a periodic staggered arrangement. For the three tested flow velocities, the momentum thickness based Reynolds number varies from Re0 =1830 to 3380 and the cavity diameter and spacing in wall units respectively from d+ = 130 to 250 and L+ 20 = 587 to 1075, the latter being identical in both spanwise and streamwise directions. The mean velocity profiles evidence a thickening of the viscous sublayer and a decrease of the friction velocity as compared to the smooth wall case. The application of the Variable Interval Time Averaging (VITA) technique highlights an upward shift of the bursts from the wall and an attenuation of the average burst intensity and duration. Spanwise measurements evidence an overall bursts attenuation despite the lack of spanwise uniformity. The three dimensional (3D) mean flow topology arising from the large eddy simulations provides evidence
Déterminants de la capacité d'adaptation des agriculteurs et méthode d'évaluation de la vulnérabilité au changement climatique, en cas des exploitations maïsicoles en Occitanie
Get PDFLe changement climatique est un (si ce n’est le) défi de notre siècle. Il impacte fortement l’agriculture française et particulièrement la culture de maïs, de plus en plus vulnérable du fait de ses besoins en eau pendant la période estivale. Les maïsiculteurs doivent s’adapter pour tendre vers des systèmes résilients capables de maintenir la production, l’activité économique des régions productrices ainsi que le revenu des agriculteurs de ces régions. La communauté scientifique a déjà proposé une multitude de stratégies d’adaptation, qui sont cependant adoptées de façon hétérogène dans des situations similaires (même région et niveau de production) En outre, parmi les adoptants, certaines stratégies s’avèrent parfois être des maladaptations. Ainsi, il est essentiel de proposer des stratégies adoptables par les agriculteurs et adaptées au cas par cas. Pour y contribuer, l’objectif de ma thèse était de construire des méthodes d’évaluation de la vulnérabilité au changement climatique des exploitations agricoles. L’approche mobilisée peut être qualifiée de systémique, participative et interdisciplinaire. Dans un premier temps, ma thèse vise à mieux caractériser les dimensions de la vulnérabilité telle que définie par le GIEC. Il s’agit en particulier d’identifier les déterminants de la capacité d’adaptation, dimension encore peu étudiée et pourtant essentielle pour comprendre et accompagner le choix des stratégies d’adaptation par les agriculteurs. En empruntant des approches et des outils à l’économie comportementale, cette première étape de ma thèse a permis de mettre en évidence le rôle du profil cognitif et psychologique de l’agriculteur dans sa capacité d’adaptation, dans un contexte de changement climatique. Dans un second temps, je développe un cadre conceptuel de la vulnérabilité au changement climatique intégrant les déterminants de la capacité d’adaptation précédemment identifiés. Ce cadre sert ensuite de guide pour l’élicitation d’indicateurs d’évaluation au cours d’entretiens semi-directifs auprès d’agriculteurs. A partir de ces indicateurs, ma thèse propose en troisième partie une méthodologie de construction d’une méthode d’évaluation de la vulnérabilité au changement climatique à l’échelle de l’exploitation. La concrétisation de ce travail de recherche à travers la création d’un outil d’évaluation opérationnel et adoptable par les agriculteurs et leurs conseillers est en cours de développement. Cet outil permettrait (i) le diagnostic de la vulnérabilité au changement climatique, (ii) le dialogue autour des leviers permettant d’améliorer la capacité d’adaptation de l’agriculteur, et (iii) le test de stratégies à mettre en place afin de réduire la vulnérabilité au changement climatique de l’exploitation
Reconstruction de phase et de signaux audio avec des fonctions de coût non-quadratiques
Get PDFAudio signal reconstruction consists in recovering sound signals from incomplete or degraded representations. This problem can be cast as an inverse problem. Such problems are frequently tackled with the help of optimization or machine learning strategies. In this thesis, we propose to change the cost function in inverse problems related to audio signal reconstruction. We mainly address the phase retrieval problem, which is common when manipulating audio spectrograms. A first line of work tackles the optimization of non-quadratic cost functions for phase retrieval. We study this problem in two contexts: audio signal reconstruction from a single spectrogram and source separation. We introduce a novel formulation of the problem with Bregman divergences, as well as algorithms for its resolution. A second line of work proposes to learn the cost function from a given dataset. This is done under the framework of unfolded neural networks, which are derived from iterative algorithms. We introduce a neural network based on the unfolding of the Alternating Direction Method of Multipliers, that includes learnable activation functions. We expose the relation between the learning of its parameters and the learning of the cost function for phase retrieval. We conduct numerical experiments for each of the proposed methods to evaluate their performance and their potential with audio signal reconstruction
Aluminium en milieu marin : de la biocorrosion à l'autobioprotection.
Get PDFLes alliages d’aluminium sont couramment utilisés dans le secteur de l’industrie pour leurs nombreux atouts, notamment en termes de légèreté, conductivité thermique et électrique, ainsi que pour leur bonne résistance à la corrosion. En effet, les alliages d’aluminium se recouvrent spontanément d’une couche d’oxyde passif ayant une fonction protectrice. Cette protection n’est pas suffisante dans le milieu marin, environnement très agressif par sa forte concentration en chlorure déstabilisant la couche d’oxyde passif et par la quantité de microorganismes présents. Ces derniers sont capables de catalyser les réactions de corrosion, phénomène désigné par le terme de MIC pour Microbiologically Influenced Corrosion. Actuellement, les méthodes de protection utilisées par l’industrie ne sont pas satisfaisantes d’un point de vue économique et écologique. La recherche de nouvelles solutions est donc essentielle. L’objectif de ce travail est d’évaluer l’intérêt d’une protection de l’alliage d’aluminium 5083 qui résulterait des modifications de surface induites par des microorganismes issus de sédiments de marais salants. En effet, si de nombreux microorganismes sont responsables de MIC, certains sont connus pour inhiber la corrosion, via des phénomènes comme la biominéralisation. Les modifications de surface, obtenues par immersion de plaques d’alliage d’aluminium dans un milieu, eau de mer et sédiments de marais salants, ont été suivies par voie électrochimique (potentiel libre, courant de corrosion, impédance, sensibilité à la piqûre). Des observations au microscope électronique à balayage ont été effectuées en coupe et en surface, après immersion. Pendant l’immersion, une couche à double structure se forme à la surface des plaques, protégeant celle-ci de la corrosion ultérieure. Ces résultats, couplés avec les analyses du biofilm formé sur la plaque, ont donné des clés de compréhension des mécanismes mis en œuvre
Modélisation de l'injection multipoint de carburant pour la simulation aux grandes échelles de chambres de combustion aéronautiques
Get PDFAu cours de ces dernières années, l’industrie aéronautique a développé des systèmes de combustion à faibles émissions pour lutter contre le changement climatique. Afin d’atteindre cet objectif, les constructeurs de moteurs aéronautiques ont développé des concepts ciblant la combustion pauvre pour réduire les émissions polluants, notamment les oxydes d’azote (NOx) et le monoxyde de carbone (CO). Ce régime de mélange pauvre peut être obtenu par un placement adéquat de la phase liquide dans la chambre de combustion. Dans cette optique, de nouvelles technologies d’injection de carburant sont apparues, comme les brûleurs à plusieurs étages (MSFI). L’objectif de cette thèse est de développer une nouvelle méthodologie numérique pour la prescription réaliste des sprays modélisés en tant que particules Lagrangiennes, afin de simuler la phase liquide dispersée dans des systèmes MSFI. Dans un premier temps, les modèles d’injection Lagrangienne sont développés et validés avec une configuration académique de type jet-in-crossflow (JICF). L’aspect théorique de ces nouveaux modèles d’injection, appelés Smart Lagrangian Injectors (SLI), est également détaillé. Les modèles SLI apprennent des données du spray issues de simulations résolues de l’interface liquide-gaz, et utilisent ensuite ces données afin de générer des conditions aux limites concernant les gouttes, qui permettent enfin d’effectuer des simulations Lagrangiennes de la phase liquide dispersée. Par ailleurs, lors de ces simulations de phase dispersée, l’atomisation secondaire des gouttes et l’échange de quantité de mouvement entre le phase dense liquide et le gaz sont également modélisés. Les résultats des simulations d’interface résolue montrent que le comportement physique et la topologie du JICF sont correctement reproduits. Le spray résolu issu de ces simulations est ensuite post-traité pour générer les conditions aux limites de gouttes Lagrangiennes des simulations de phase dispersée. Le spray Lagrangien ainsi produit est comparé à données expérimentales, montrant un comportement physique global satisfaisant et une estimation correcte des débits liquides, mais une sous-estimation de la taille des gouttes causée par le modèle d’atomisation secondaire. Enfin, la méthodologie SLI est appliquée à l’étage d’injection multipoint du brûleur BIMER, testé au laboratoire EM2C, et plus représentatif des brûleurs industriels. Les modèles SLI sont établis à partir de simulations résolues de l’interface liquide-gaz pour un seul point d’injection, puis appliqués aux simulations de phase dispersée de l’étage multipoint complet, composé de 10 points d’injection. Ces calculs Lagrangiens sont en accord avec les résultats expérimentaux, démontrant la capacité du modèle SLI à générer efficacement des conditions aux limites réalistes pour l’injection liquide afin d’effectuer des simulations liquides dispersées dans des brûleurs MSFI
Méthodes scalables de commande par allocation pour le convertisseur modulaire multiniveaux : de la modélisation à l'implémentation temps réel
Get PDFDans le cadre de la montée en puissance des convertisseurs statiques, les différents avantages qu’il y a à utiliser les Convertisseurs Modulaires Multiniveaux (MMC) ont mené à leur popularisation. Cependant, à mesure que le nombre de niveaux de tension et le nombre de phase augmentent, ces convertisseurs présentent un nombre de plus en plus important de degrés de liberté pour en effectuer la commande. Ainsi les MMC représentent un défi pour la commande car le nombre de variables de commande est alors supérieur aux contraintes à satisfaire, faisant d’eux des systèmes redondants ou encore sous-déterminés ce qui ouvre la voie de l’optimisation. D’abord apparues dans les années 1980 dans l’aéronautique pour tirer profit de la multiplicité des surfaces aérodynamiques et des redondances associées que présente un avion afin d’en contrôler sa trajectoire (volets, ailerons, gouvernes…), les méthodes de commande par allocation ont fait leurs preuves en étant progressivement appliquées dans différents domaines technologiques. En parallèle ces algorithmes ont fait l’objet de travaux pour améliorer les performances obtenues et notamment s’adapter aux systèmes commandés.
Le sujet de la thèse concerne donc le développement et l’implémentation en temps réel de méthodes de commande par allocation, avec un souci d’optimisation en ligne, pour un système de conversion d’énergie à base de MMC.
La première partie de la thèse portent sur la modélisation du convertisseur MMC en vue de sa commande à partir de méthodes d’allocation. Ce qui implique le développement de différents modèles de commande avec différents niveaux de détails et de complexité. Un résultat fort issu de cette première partie est un modèle de commande dont la complexité n’est plus influencée par le nombre de phases du système électrique considéré.
La deuxième étape des travaux concerne le développement d’une nouvelle méthode d’allocation qui met à profit les avantages des méthodes présentes dans l’état de l’art pour en concevoir une nouvelle plus adaptée. Ainsi cette démarche a conduit à la programmation d’un nouvel algorithme d’allocation présentant des caractéristiques dynamiques et statiques réglables et adaptables simplement, son intégration aux méthodes déjà existantes est aisée et presque immédiat.
La troisième étape des travaux combine les travaux précédents. Tout d’abord en simulation, la méthode de commande par allocation du convertisseur est programmée puis testée pour finalement être validée. Pour la commande différentes architectures sont conçues permettant de réaliser des comparatifs afin d’évaluer leur capacité à atteindre les performances requises pour le bon fonctionnement du système. Il en découle une analyse des différents algorithmes de commande proposés. Le résultat principal de cette partie est la conception d’un nouvel algorithme d’allocation permettant de contrôler les tensions aux bornes des condensateurs ainsi que les tous les courants du convertisseur dans chacune des branches et ce indépendamment du nombre de phases.
La quatrième étape porte sur la validation expérimentale des méthodes développées. Pour se faire, le convertisseur MMC disponible au laboratoire LAPLACE est utilisé ainsi qu’un ensemble d’outils de prototypage rapide (OPAL-RT) permettant de tester et mettre au point les algorithmes de façon sûre et efficace.
La cinquième partie des travaux concerne l’extension, hors de la zone de fonctionnement nominale du convertisseur, des algorithmes de commande développés. En effet une ouverture est proposée mettant en exergue les capacités des méthodes d’allocation à reconfigurer le fonctionnement du MMC lorsqu’un défaut apparait dans l’un des sous-modules. Les résultats obtenus en simulation montrent une amélioration de la disponibilité du convertisseur, c’est-à-dire une continuité de fonctionnement en présence de défauts ce qui justifie l’intérêt de poursuivre les travaux dans cette direction
Methods for modeling degradation of electrical engineering components for lifetime prognosis
Get PDFReliability of electrical components is an issue studied to improve the quality of products, and to plan maintenance in case of failure. Reliability is measured by studying the causes of failure and the mean time to failure. One of the methods applied in this field is the study of component aging, because failure often occurs after degradation.
The objective of this thesis is to model the degradation of components in electrical engineering, in order to estimate their lifetime. More specifically, this thesis will study large area organic white light sources (OLEDs). These sources offer several advantages in the world of lighting thanks to their thinness, their low energy consumption and their ability to adapt to a wide range of applications. The second components studied are electrical insulators applied to pairs of twisted copper wires, which are commonly used in low voltage electrical machines.
First, the degradation and failure mechanisms of the various electrical components, including OLEDs and insulators, are studied. This is done to identify the operational stresses for including them in the aging model.
After identifying the main causes of aging, general physical models are studied to quantify the effects of operational stresses. Empirical models are also presented when the physics of degradation is unknown or difficult to model.
Next, methods for estimating the parameters of these models are presented, such as multilinear and nonlinear regression, as well as stochastic methods. Other methods based on artificial intelligence and online diagnosis are also presented, but they will not be studied in this thesis.
These methods are applied to degradation data of organic LEDs and twisted pair insulators. For this purpose, accelerated and multifactor aging test benches are designed based on factorial experimental designs and response surface methods, in order to optimize the cost of the experiments. Then, a measurement protocol is described, in order to optimize the inspection time and to collect periodic data.
Finally, estimation methods tackle unconstrained deterministic degradation models based on the measured data. The best empirical model of the degradation trajectory is then chosen based on model selection criteria.
In a second step, the parameters of the degradation trajectories are modeled based on operational constraints. The parameters of the aging factors and their interactions are estimated by multilinear regression and according to different learning sets. The significance of the parameters is evaluated by statistical methods if possible. Finally, the lifetime of the experiments in the validation sets is predicted based on the parameters estimated by the different learning sets. The training set with the best lifetime prediction rate is considered the best