Laboratoire de Physique Théorique
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Dérivés de ferrocénylthiazoline : synthèse et évaluation en hydrogénation par transfert
Get PDFLe ferrocène et les 2-thiazolines, en combinaison ou séparément, sont des structures de base importantes pour la conception de nouveaux ligands bi-, tri- ou poly-dentées performants en catalyse organométallique. Récemment notre groupe de recherche a développé une nouvelle méthodologie pour la synthèse des 2-ferrocényl-2-thiazolines. Ces composés ont été utilisés pour la synthèse d'un nouveau ligand bidenté [N,S], en version racémique et énantiopure, avec d'excellents rendements. Ils ont été utilisés avec succès dans des réactions métallo-catalysées de couplage C-C, d'oligomérisation d'éthylène et d'alkylation allylique asymétrique. Afin d'étendre l'utilisation en synthèse et catalyse des 2-ferrocényl-2-thiazolines, nous nous sommes intéressés dans ce projet à la construction d'un nouveau ligand tridenté [N,N,O] de type base de Schiff, pour une application dans des réactions d'hydrogénation par transfert catalysées par le ruthénium. Cette réaction permet obtenir des alcools secondaires qui sont des grands intermédiaires clés de synthèse de nombreuses cibles pour les industries pharmaceutiques, agrochimiques et alimentaires. La stratégie de synthèse du ligand [N,N,O] est basée sur l'ortho-métallation dirigée de la 2-thiazoline. L'ortho lithiation du 2-ferrocényl-2-thiazoline suivie de l'addition du DMF comme réactif électrophile, permet d'introduire la fonction aldéhyde sur le noyau ferrocénique. La condensation de cet aldéhyde avec le 2-aminophénol conduit à un nouveau ligand tridenté avec un rendement global de 77% sur ces deux étapes de synthèse. Nous avons étendu notre méthode de synthèse à la préparation la version énantiopure de cette ligand L'ortholithiation se produit de manière diastérosélective grâce à l'influence de la thiazoline énantiopure. Le ligand énantiopur combine la chiralité centrale et planaire. Ceci est obtenu avec un rendement global de 65%. La capacité de coordination du ligand tridenté au ruthénium(II) a été mise en évidence et le complexe résultant a été isolé et analysé. Une caractérisation fine, effectuée par UV-Vis, IR et EPR, a montré la présence d'une espèce de Ru(III) en équilibre avec sa contrepartie réduite de Ru(II). Ce complex s'est révelé être un précurseur catalytique efficace pour la réduction de l'acétophénone par hydrogénation par transfert. Après optimisation des conditions de réactions, son utilisation a été étendue à un panel de 18 cétones aromatiques et aliphatiques. Le complexe de ruthénium énantiopure, obtenu à partir du ligand énantiopure, a aussi été évalué dans la réduction de l'acétophénone par hydrogénation par transfert. Dans les conditions optimisées, les deux complexes se sont avérés être également réactifs. Cependant, le ligand et le complexe énantiopure ont montré de faibles sélectivités. Les résultats obtenus montrent l'importance de la structure des 2-ferrocényl-2-thiazolines pour la conception de nouveaux ligands efficaces en catalyse organométallique.Ferrocene and 2-thiazolines, in combination or separately, are important structures to design new bi-, tri-, or polydentate ligands with application in organometallic catalysis. Recently, our research group developed a new methodology for the synthesis of 2-ferrocenyl-2-thiazolines. These compounds were used to get a new bidentate ligand [N,S], in racemic and enantiopure version, in excellent yields. These ligands were successfully used in metal-catalyzed C-C coupling reactions, ethylene oligomerization, and asymmetric allylic alkylation. In order to extend the use in synthesis and catalysis of 2-ferrocenyl-2-thiazolines, we were interested to build a new Schiff base type tridentate ligand [N,N,O] to use it in the transfer hydrogenation reaction catalyzed by ruthenium. This reaction allows the preparation of secondary alcohols, key molecules in the synthesis of compounds used in pharmaceutical, agrochemical, and food industries. The strategy to accomplish the synthesis of a [N,N,O] ligand is based on the ortho-metallation of ferrocene directed by 2-thiazoline. The ortho-lithiation of 2-ferrocenyl-2-thiazoline, followed by the addition of DMF as an electrophile, allows the introduction of carbaldehyde in the ferrocene core. Afterward, the condensation of this aldehyde with 2-aminophenol, provides a new tridentate ligand in 77% global yield, after two reaction steps. The scope of this method was studied in the preparation of, the enantiomeric version of this ligand. The ortho-lithiation occurs in a diastereoselective way thanks to the influence of the enantiopure thiazoline moiety. The enantiopure ligand combines the central and planar chirality. This ligand was obtained in a global yield of 65%. The coordination study of the tridentate ligand was done using a ruthenium(II) source, to obtain a new ruthenium complex. After isolation of this complex and characterization by UV-vis, IR, and EPR, we found the presence of a Ru(III) species in equilibrium with its reduced counterpart of Ru(II). This ruthenium complex was tested as an efficient catalytic precursor for the reduction of acetophenone in transfer hydrogenation. After getting the optimal conditions for this reaction, we revealed the reaction scope submitting 18 aromatics and aliphatic ketones. The enantiopure ruthenium complex, obtained from the enantiopure ligand, was evaluated in the reduction of acetophenone in transfer hydrogenation as well. In the optimal conditions, both complexes were found to be equally reactive. Nevertheless, the ligand and the enantiopure complex showed low selectivities. With these results, we proved the importance of 2-ferrocenyl-2-thiazolines to the design of news-efficient ligands in catalysis
Synthèse de dendrimères formant des agrégats fluorescents dans l'eau sous l'influence d'un laser
No full textIl y a toujours un besoin de nouveaux outils fluorescents hydrosolubles en biologie pour les applications différentes. Ces dernières années, les fluorophores à l'Absorption de Deux-Photon (ADP) ont obtenu une grande popularité dans la communauté biologique en raison du fait que ce type de fluorophores offre une sélectivité spatiale améliorée en trois dimensions et permet de faire l'excitation à une fréquence de la moitié de l'écart énergétique réel, donc à des longueurs d'onde plus longues (typiquement 700-1300 nm), mais la fluorescence se produit généralement à la même longueur d'onde que lorsque la molécule a été excitée avec un photon. Grace à cela, il est possible d'augmenter la profondeur de pénétration et de diminuer les photo-dommages aux tissus en même temps. Les fluorophores à l'ADP les plus largement utilisés sont les boites quantiques (quantum dots (QD) en anglais) (nanocristaux inorganiques) mais ils ont soulevé un certain nombre de questions liées à la toxicité, à la biocompatibilité et aux problèmes environnementaux. De plus, les fluorophores organiques à l'ADP ne peuvent pas être aussi brillants que les QD et leur fluorescence pourrait être désactivée par l'eau. Des dendrimères hydrosolubles fluorescents contenant plusieurs chromophores TPE peuvent aider à résoudre les deux problèmes. Les dendrimères sont des macromolécules à structure arborescente et malgré le fait que les dendrimères, comme les polymères, sont constitués de dizaines, centaines voire milliers d'unités, ils ont une structure strictement définie car ils sont synthétisés étape par étape. Les dendrimères sont ainsi constitués d'un cœur sur lequel des branches avec des points de divergence et des fonctions de surface sont attachées. Les propriétés fluorescentes des fluorophores, attachés aux branches du dendrimère, pourraient être protégées grâce à un effet protecteur de la structure dendritique, révélé par des études photophysiques. De plus, lorsque plusieurs fluorophores sont attachés à des branches de dendrimère, le problème de faible brillance d'une molécule individuelle peut être résolu. La solubilité dans l'eau peut être initialisée en ajoutant à la molécule de dendrimère des groupes hydrophiles neutres tels que des dérivés de polyéthylène glycol (PEG). Les dendrimères fluorescents hydrosolubles avec des fluorophores à l'ADP, qui ont été développés, présentent des performances à l'ADP comparables aux boites quantiques inorganiques les plus efficaces. Par ailleurs, il a été découvert que certains dendrimères phosphorés à l'ADP sont capables de former des agrégats fluorescents dans l'eau, sélectivement et spécifiquement sous l'effet d'un faisceau laser. Il s'agit d'un phénomène physico-chimique inconnu, que nous explorons avec un financement acquis auprès de l'ANR (ANR2017 SLOW2), et qui pourrait conduire à terme à de nouvelles technologies inédites pour le marquage et le ciblage d'une seule cellule parmi des centaines, et au niveau translationnel pour la construction guidée des tissus (bioprinting).There is always a need for new water soluble fluorescent tools in biology for different applications. In recent years, Two-Photon Absorption fluorophores (TPA) have achieved great popularity in the biological community due to the fact that this type of fluorophores offers improved three-dimensional spatial selectivity and allows for excitation at a frequency of half the actual energy difference, so at longer wavelengths (typically 700-1300 nm), but fluorescence usually occurs at the same wavelength as when the molecule was excited with a photon. Thanks to this, it is possible to increase the penetration depth and decrease the photo-damage to the tissues at the same time. The most widely used TPA fluorophores are quantum dots (QD) (inorganic nanocrystals) but they have raised a number of questions related to toxicity, biocompatibility and environmental concerns. In addition, organic TPA fluorophores cannot be as bright as QDs and their fluorescence could be quenched by water. Fluorescent water-soluble dendrimers containing multiple TPA chromophores can help solve both problems. Dendrimers are macromolecules with a tree structure and despite the fact that dendrimers, like polymers, consist of tens, hundreds or even thousands of units, they have a strictly defined structure because they are synthesized step by step. Dendrimers thus consist of a core on which branches with points of divergence and surface functions are attached. The fluorescent properties of the fluorophores, attached to the branches of the dendrimer, could be protected thanks to a protective effect of the dendritic structure, revealed by photophysical studies. In addition, when several fluorophores are attached to dendrimer branches, the problem of low gloss of an individual molecule can be solved. Solubility in water can be initiated by adding neutral hydrophilic groups such as polyethylene glycol (PEG) derivatives to the dendrimer molecule. The water-soluble fluorescent dendrimers with TPA fluorophores, which have been developed, show performance at TPA comparable to the most efficient inorganic quantum dots. Furthermore, it has been discovered that certain TPA phosphorus dendrimers are capable of forming fluorescent aggregates in water, selectively and specifically under the effect of a laser beam. This is an unknown physicochemical phenomenon, which we are exploring with funding acquired from the ANR (ANR2017 SLOW2), and which could eventually lead to new, unprecedented technologies for the marking and targeting of a single cell among hundreds, and at the translational level for guided tissue construction (bioprinting)
Vers un management basé ML des réseaux SDNs
Get PDFAvec la croissance exponentielle des performances technologiques, le monde moderne est devenu hautement connecté, numérisé et diversifié. Dans ce monde hyperconnecté, les réseaux informatiques ou Internet font partie de notre vie quotidienne et jouent de nombreux rôles importants. Cependant, la forte croissance des services et des applications Internet, ainsi que l'augmentation massive du trafic, complexifient les réseaux qui atteignent un point où les fonctions de gestion traditionnelles, principalement régies par des opérations humaines, ne parviennent pas à maintenir le réseau opérationnel. Dans ce contexte, le Software Defined-Networking (SDN) émerge comme une nouvelle architecture pour la gestion des réseaux. Il rend les réseaux programmables en apportant de la flexibilité dans leur contrôle et leur gestion. Même si la gestion des réseaux est en partie simplifiée, elle reste délicate à cause de la croissance continue de la complexité des réseaux. Les tâches de gestion restent alors complexes. Face à ce constat, le concept de self-driving networking a vu jour. Il consiste à tirer parti des récentes avancées technologiques et l'innovation scientifique dans le domaine de l'intelligence artificielle (IA) et du machine learning (ML) en complément au SDN. Par rapport aux approches de gestion traditionnelles utilisant uniquement des modèles mathématiques analytiques et l'optimisation, ce nouveau paradigme est une approche axée sur les données. Les opérations de gestion s'appuieront sur la capacité de l'intelligence artificielle à exploiter les relations complexes et cachées dans les données pour créer des connaissances. Cette association SDN-AI/ML, avec la promesse de simplifier la gestion du réseau, nécessite de relever de nombreux défis. Le self-driving networking ou l'automatisation complète du réseau est le "Saint Graal" de cette association. Dans cette thèse, deux des défis concernés retiennent notre attention. Dans un premier temps, la collecte efficace de données avec SDN, en particulier la télémétrie en temps réel. Pour ce défi, nous proposons COCO pour COnfidence-based COllection, une solution de collecte de données en temps quasi-réel à faible coût (overhead) pour les réseaux SDN. Les données d'intérêt sont collectées efficacement du plan de données au plan de contrôle, où elles sont utilisées par les applications de gestion traditionnelles ou par des algorithmes de machine learning. Dans un second temps, nous explorons les possibilités de l'utilisation du machine learning pour traiter des tâches de gestion complexes. Nous considérons l'optimisation de la performance des trafics dans les data centers. Nous proposons un modèle de performance du trafic incast en utilisant le machine learning, là où les modèles analytiques peinent à fournir des modèles de performance facilement généralisables et sans des connaissances "domain-specific". Avec ce modèle de performance ML, des fonctions de management dont la gestion intelligente des switchs ou d'autres algorithmes d'optimisation de la qualité de service peuvent optimiser dynamiquement les performances des trafics. Ces opérations de gestion basées sur le ML sont construites sur une architecture SDN, en tirant parti de sa vision globale centralisée, de ses capacités de monitoring et de sa flexibilité. L'efficacité de notre proposition de collecte de données et l'optimisation des performances basée sur le machine learning donnent des résultats prometteurs. Nous pensons que des systèmes de monitoring SDN efficaces couplés avec les opportunités offertes par l'IA/ML peuvent considérablement améliorer la gestion du réseau et faire un grand pas vers le concept du self-driving network et donc des réseaux autonomes.With the exponential growth in technology performance, the modern world has become highly connected, digitized, and diverse. Within this hyper-connected world, Communication networks or the Internet are part of our daily life and play many important roles. However, the ever-growing internet services, application, and massive traffic growth complexify networks that reach a point where traditional management functions mainly govern by human operations fail to keep the network operational. In this context, Software-Defined Networking (SDN) emerge as a new architecture for network management. It makes networks programmable by bringing flexibility in their control and management. Even if network management is eased, it is still tricky to handle due to the continuous growth of network complexity. Management tasks remain then complex. Faced with this, the concept of self-driving networking arose. It consists of leveraging recent technological advancements and scientific innovation in Artificial Intelligence (AI)/Machine Learning (ML) with SDN. Compared to traditional management approaches using only analytic mathematical models and optimization, this new paradigm is a data-driven approach. The management operations will leverage the ML ability to exploit hidden pattern in data to create knowledge. This association SDN-AI/ML, with the promise to simplify network management, needs many challenges to be addresses. Self-driving networking or full network automation is the "Holy Grail" of this association. In this thesis, two of the concerned challenges retain our attention. Firstly, efficient data collection with SDN, especially real-time telemetry. For this challenge, we propose COCO for COnfidence-based COllection, a low overhead near-real-time data collection in SDN. Data of interest is collected efficiently from the data plane to the control plane, where they are used whether by traditional management applications or machine-learning-based algorithms. Secondly, we tackle the effectiveness of the use of machine learning to handle complex management tasks. We consider application performance optimization in data centers. We propose a machine-learning-based incast performance inference, where analytical models struggle to provide general and expert-knowledge-free performance models. With this ML-performance model, smart buffering schemes or other QoS optimization algorithms could dynamically optimize traffic performance. These ML-based management schemes are built upon SDN, leveraging its centralized global view, telemetry capabilities, and management flexibility. The effectiveness of our efficient data collection framework and the machine-learning-based performance optimization show promising results. We expect that improved SDN monitoring with AI/ML analytics capabilities can considerably augment network management and make a big step in the self-driving network journey
Problèmes de stabilisation au bord pour des systèmes d'équations aux dérivées partielles hyperboliques en dimension un d'espace
Get PDFDans cette thèse, nous étudions le problème de stabilisation au bord de systèmes généraux d'équations aux dérivées partielles hyperboliques. Plus précisément, l'étude se focalise sur des systèmes où le transport est uniquement scalaire et où le sens de propagation de l'information est fixé. En outre, le contrôle choisi sera la plupart du temps sous la forme d'une loi de retour d'état (ou feedback) linéaire que l'on perturbera éventuellement par l'effet d'une saturation. Le travail est séparé en deux parties bien distinctes ; l'une se concentre sur des méthodes de Lyapunov, tandis que l'autre va plutôt utiliser des techniques propres au linéaire. Pour la première partie, deux travaux principaux sont présentés. Dans un premier temps, nous ne considérons que des équations de transport linéaires à vitesses positives et cherchons à stabiliser
exponentiellement le système dans L8 grâce à un feedback linéaire saturé. La méthode consiste à utiliser des techniques classiques de Lyapunov afin d'exhiber un bassin d'attraction et d'en donner une estimation fine. On généralise ensuite ce travail dans un cadre BV pour les systèmes de lois de conservation scalaires couplées au bord. Secondement, un système de lois de conservation scalaires à vitesses positives est discrétisé en utilisant un schéma à limiteur de pente. En s'inspirant des méthodes issues du cadre continu, une fonctionnelle de Lyapunov discrète est étudiée pour prouver la stabilisation exponentielle BV par feedback linéaire de la solution discrète. Pour la seconde partie, deux études sont également exposées mais cette fois-ci, dans un cadre totalement linéaire. D'une part, il s'agit d'établir la possibilité de construire un feedback issu d'un placement de pôles pour stabiliser exponentiellement des edps hyperboliques linéaires avec couplage au bord et dans le domaine. D'autre part, nous développons une théorie du backstepping discrétisé pour stabiliser en temps fini un schéma numérique modélisant un système 2 × 2 avec couplage au bord et au sein du domaine.In this thesis, we study the problem of boundary stabilization of general hyperbolic systems of partial differential equations. More precisely, the analysis focuses on systems where the transport term is scalar and for which the information propagates in a fixed direction. In addition, the chosen control is most of the time a state feedback law for which a saturation is possibly applied. The work is divided into two distinct parts, one focusing on Lyapunov techniques while the other one uses the linearity of the problem. In the first part of the thesis, two main works are presented. In the first one, only linear transport equations with positive velocities are considered. The main goal is to design a saturated linear feedback in order to stabilize exponentially the open-loop system in L 8 . The method consists of using classical Lyapunov techniques to exhibit a basin of attraction for which a fine estimate is given. We also extend this work to nonlinear scalar conservation laws in a BV framework. In the other work, thanks to a slope limiter scheme, a system of scalar conservation laws is discretized. Inspired by "continuous" Lyapunov methods, a discrete Lyapunov functional is studied to prove the exponential BV stabilization of the discrete solution using a linear feedback. In the second part of the thesis, two works are exposed as well, this time in a full linear framework. On the one hand, we study systems of linear transport equations of arbitrary dimension, coupled on the domain and at the boundary. Designing a controller from a pole placement algorithm, the exponential stabilization is proved in L 2 . On the other hand, we develop a numerical Backstepping theory in order to stabilize in finite time a numerical scheme modeling a 2 × 2 linear system with in domain and boundary couplings
Impacts des polluants métalliques sur l'abeille : de la colonie au cerveau
Get PDFLes abeilles sont des pollinisateurs essentiels. Une pléthore de facteurs de stress environnementaux, tels que les produits agrochimiques, a été identifiée comme contribuant à leur déclin mondial. En particulier, ces facteurs de stress altèrent les processus cognitifs impliqués dans les comportements fondamentaux. Jusqu'à présent, cependant, on ne sait pratiquement rien de l'impact de l'exposition à des métaux lourds, dont la toxicité est avérée chez de nombreux organismes. Pourtant, leurs émissions mondiales résultant des activités humaines ont élevé leurs concentrations bien au-dessus des niveaux naturels dans l'air, le sol, l'eau et la flore, exposant ainsi les abeilles à tous les stades de leur vie. Le but de ma thèse était d'examiner les effets de la pollution métallique sur l'abeille domestique en utilisant une approche multi-échelle, du cerveau à la colonie, en laboratoire et sur le terrain. J'ai d'abord observé que les abeilles exposées à une gamme de concentrations de trois métaux communs (arsenic, plomb et zinc) en laboratoire étaient incapables de percevoir et éviter des concentrations usuelles, néanmoins nocives, de ces métaux dans leur nourriture. J'ai ensuite exposé de façon chronique des colonies à des concentrations réalistes de plomb dans la nourriture et démontré que la consommation de ce métal altérait la cognition et le développement morphologique des abeilles. Comme les polluants métalliques se trouvent souvent dans des mélanges complexes dans l'environnement, j'ai exploré l'effet des cocktails de métaux, montrant que l'exposition au plomb, à l'arsenic ou au cuivre seul était suffisante pour ralentir l'apprentissage et perturber le rappel de la mémoire, et que les combinaisons de ces métaux induisaient des effets négatifs additifs sur ces deux processus cognitifs. J'ai finalement étudié l'impact de l'exposition naturelle aux polluants métalliques dans un environnement contaminé, en collectant des abeilles à proximité d'une ancienne mine d'or, et montré que les individus des populations les plus exposées aux métaux présentaient des capacités d'apprentissage et de mémoire plus faibles, et des altérations de leur développement conduisant à une réduction de la taille de leur cerveau. Une analyse plus systématique des abeilles non exposées a révélé une relation entre la taille de la tête, la morphométrie du cerveau et les performances d'apprentissage dans différentes tâches comportementales, suggérant que l'exposition aux polluants métalliques amplifie ces variations naturelles. Ainsi, mes résultats suggèrent que les abeilles domestiques sont incapables d'éviter l'exposition à des concentrations réalistes de métaux qui sont préjudiciables au développement et aux fonctions cognitives, et appellent à une révision des niveaux environnementaux considérés comme "sûrs". Ma thèse est la première analyse intégrée de l'impact de plusieurs polluants métalliques sur la cognition, la morphologie et l'organisation cérébrale chez l'abeille, et vise à encourager de nouvelles études sur la contribution de la pollution métallique dans le déclin signalé des abeilles, et plus généralement, des insectes.Honey bees are crucial pollinators. A plethora of environmental stressors, such as agrochemicals, have been identified as contributors to their global decline. Especially, these stressors impair cognitive processes involved in fundamental behaviours. So far however, virtually nothing is known about the impact of metal pollutants, despite their known toxicity to many organisms. Their worldwide emissions resulting from human activities have elevated their concentrations far above natural baselines in the air, soil, water and flora, exposing bees at all life stages. The aim of my thesis was to examine the effects of metallic pollution on honey bees using a multiscale approach, from brain to colonies, in laboratory and field conditions. I first observed that bees exposed to a range of concentrations of three common metals (arsenic, lead and zinc) in the laboratory were unable to perceive and avoid, low, yet harmful, field-realistic concentrations of those metals in their food. I then chronically exposed colonies to field-realistic concentrations of lead in food and demonstrated that consumption of this metal impaired bee cognition and morphological development, leading to smaller adult bees. As metal pollutants are often found in complex mixtures in the environment, I explored the effect of cocktails of metals, showing that exposure to lead, arsenic or copper alone was sufficient to slow down learning and disrupt memory retrieval, and that combinations of these metals induced additive negative effects on both cognitive processes. I finally investigated the impact of natural exposure to metal pollutants in a contaminated environment, by collecting bees in the vicinity of a former gold mine, and showed that individuals from populations most exposed to metals exhibited lower learning and memory abilities, and development impairments conducing to reduced brain size. A more systematic analysis of unexposed bees revealed a relationship between head size, brain morphometrics and learning performances in different behavioural tasks, suggesting that exposure to metal pollutants magnifies these natural variations. Hence, altogether, my results suggest that honey bees are unable to avoid exposure to field-realistic concentrations of metals that are detrimental to development and cognitive functions; and call for a revision of the environmental levels considered as 'safe'. My thesis is the first integrated analysis of the impact of several metal pollutants on bee cognition, morphology and brain structure, and should encourage further studies on the contribution of metal pollution in the reported decline of honey bees, and more generally, of insects
Caractérisation de l'impact sur son environnement d'un arc électrique amorcé entre des câbles en conditions aéronautiques
Get PDFLes défauts d'arc qui se produisent dans les réseaux de câbles électriques, souvent appelés "arc tracking", sont un problème connu depuis des décennies dans l'aéronautique. Étant donné les quantités d'énergie significatives qui sont libérées, les arcs électriques peuvent provoquer la rupture des câbles ainsi que des dégâts sur les structures environnantes. Dans un contexte qui nécessite de rendre les aéronefs de plus en plus efficients sur le plan environnemental, l'apparition du concept d'avion plus électrique tend à redéfinir les réseaux électriques embarqués, ce qui augmente le risque d'apparition d'un arc. Les changements à venir sont notamment l'augmentation de la puissance électrique à bord des avions, mais également l'utilisation de tensions continues plutôt qu'alternatives, ainsi que l'utilisation de nouveaux matériaux. Ces changements pouvant avoir un impact sur les conséquences d'un arc électrique, il est nécessaire de quantifier cet impact. Pour cela, nous établissons un bilan de puissance de l'arc, dans lequel nous évaluons la puissance moyenne de l'arc, la puissance transférée aux câbles et qui cause leur dégradation, ainsi que la puissance de la colonne d'arc qui se dissipe sous forme de conduction, convection et rayonnement. L'un des principaux objectifs est donc d'établir ce bilan de puissance selon les différentes conditions envisagées au sein du réseau électrique d'un avion : en AC ou en DC, avec des câbles en cuivre ou en aluminium et enfin, à pression atmosphérique ou à basse pression (95 mbar) pour reproduire les conditions d'un vol à l'altitude de certification (15 000 mètres). À l'aide de calculs thermodynamiques et en établissant des hypothèses, le bilan de puissance nous permet également d'obtenir une estimation de la masse vaporisée des câbles. Pour caractériser ces arcs électriques, nous avons eu recours également à des mesures de spectroscopie optique d'émission. Nous avons pu identifier les espèces émissives présentes dans le plasma et suivre leur évolution temporelle. Ces données sont corrélées avec de l'imagerie rapide, avec et sans filtres interférentiels, qui nous permettent de mieux comprendre le comportement de ces défauts d'arc. On utilise également les mesures réalisées par spectroscopie optique d'émission pour effectuer une estimation de la température moyenne de l'arc, selon la méthode du graphe de Boltzmann. On y observe des tendances entre les différentes conditions d'essais que l'on peut relier au bilan de puissance. En particulier, on obtient des températures plus élevées avec les câbles en aluminium et à pression atmosphérique.
Un dispositif expérimental utilisant la caméra rapide ainsi qu'un montage optique a été mis au point pour obtenir la distribution spatiale de la température de l'arc. Cette méthode repose sur le principe du ratio des intensités des raies du cuivre et de l'hypothèse du plasma en équilibre thermodynamique local. Les résultats, cohérents avec ceux de la spectroscopie, montrent différentes zones de températures, qui soulignent en particulier l'importance du phénomène de jet de plasma à la cathode.Arc faults occurring in electrical wiring systems or arc tracking phenomenon, are an issue known for decades in the aeronautic industry. The important quantity of energy released by the arcs may break the cables, as well as causing damages to the aircraft's structure. Nowadays, environmental concerns lead to develop more efficient aircrafts. This is why the concept of a More Electric Aircraft (MEA) is being developed, and it is mainly aimed to define new electrical systems, in order to support the replacement of pneumatic and hydraulic systems by their electrical counterparts. This new concept is associated with an increasing electrical power, higher voltages, the use of direct current, and lighter material. These changes may affect the risk of arc tracking and its consequences; this is why we need to study the impact of an arc occurring between electrical cables. To do so, we realise a power balance of the arc in which we assess the mean power of the arc, the power transferred to the cables and causing their degradation, and the power in the arc column that is dissipated through conduction, convection and radiation. One of the main goals is to assess this power balance in several configurations of aircraft's electrical wiring system: AC and DC, copper cables and aluminium cables, atmospheric pressure and altitude pressure (95 mbar). Arc tests are performed in a test chamber associated with a vacuum pump, allowing depressurization. With thermodynamic calculations and thanks to the power balance, we are able to obtain the mass of vaporized metal. We use Optical Emission Spectroscopy (OES) to characterize the arc. We identify the emissive species of the plasma and we observe their temporal evolution. We associate these measurements with fast imaging coupled with spectral filters in order to obtain spatially and time-resolved data. OES measurements are also performed to obtain the overall temperature of the arc using Boltzmann plot method. We observe that the arc temperature is higher with aluminium cables than with copper cables, and the temperature is lower for both cables with the decreased pressure. We realize an optical setup coupled with the fast camera in order to obtain the spatially-resolved arc temperature. This method is based on the intensity ratio of two emission lines of copper. Results are consistent with OES temperature measurements, and show spatial variation of the temperature, which emphasise the importance of erosion and cathode jet phenomenon
Composites techniques avec renforts bambou continus et matrice polymère 3D biosourcée : élaboration et comportement mécanique
Get PDFLes composites à matrice organique ont permis l'allègement des structures dans le domaine des transports terrestre, maritime et surtout aérien. L'objectif de ces travaux de thèse, a été de développer une alternative aux composites pétrosourcés actuels avec un composite technique biosourcé. Le renfort choisi est à base de bambou et la matrice biosourcée à base de cardanol. Comme toutes les fibres végétales, les fibres de bambou ont une stabilité thermique qui n'excède pas 200 °C ce qui implique des conditions de mise en œuvre adaptées. Leurs propriétés mécaniques spécifiques les positionnent comme une alternative potentielle aux fibres synthétiques. Les études ont porté sur une espèce de bambou qui se développe en climat tempéré (Phyllostachys viridiglaucescens) pour bénéficier d'un approvisionnement local. Deux morphologies de renforts ont été utilisées : des rubans extraits mécaniquement et des fibres extraites suivant un procédé développé dans l'équipe. L'efficacité de l'extraction a été démontrée par l'obtention de fibres techniques de diamètre moyen de 397 µm. Une attention particulière a été apportée au contrôle des propriétés des renforts extraits, les rubans et les fibres issus de la paroi externe de la plante possèdent un module élastique moyen de respectivement 10 GPa et 26 GPa. Pour répondre au cahier des charges d'un composite technique biosourcé, une matrice époxy issue du cardanol a été étudiée. Les conditions de mise-en-œuvre d'échantillons à l'échelle laboratoire ont été établies en tenant compte des contraintes thermiques inhérentes aux renforts naturels. La présence des renforts a permis d'améliorer les propriétés mécaniques dynamiques en cisaillement de la matrice biosourcée. Tant pour les composites fibres que pour les composites rubans, le module vitreux de cisaillement est multiplié par 1.5 à température ambiante. En élongation, les renforts conduisent à des modules vitreux de l'ordre de 8 GPa pour les composites rubans et de 10 GPa pour les composites fibres. Par rapport à la matrice, dans le sens longitudinal, le module vitreux est multiplié par 5. Ces valeurs prouvent la pertinence de l'utilisation de renforts végétaux pour la réalisation de composites techniques renouvelables. Cette recherche est insérée dans le programme "BAmboo continuous fibre reinforced biobased Matrices COmposites / BAMCO" supporté par la BPI et le Conseil Régional d'Occitanie dans le cadre du FUI 24.Organic matrix composites allow the lightening of structures in the field of land, sea and air transport. The aim of this work was to develop an alternative to current petroleum-based composites using bio-based composites. The chosen reinforcement is bamboo and the matrix is cardanol based. As all plant fibres, bamboo fibres have a thermal stability that is limited to 200°C, which means that processing conditions have to be adapted. Their specific mechanical properties make them a potential alternative to synthetic fibres. This study was focused on a bamboo species growing in temperate climates (Phyllostachys viridiglaucescens) to benefit from a local supply. Two reinforcement morphologies were used: mechanically cut strips and fibres extracted using a process developed in the laboratory. The efficiency of the extraction was demonstrated by obtaining technical fibres with an average diameter of 397 µm. A special attention was paid to the control of the properties of the extracted reinforcements; strips and fibres from the outer part of the plant wall have, respectively, an average elastic modulus of 10 and 26 GPa. To meet the specifications of a biobased technical composite, an epoxy matrix based on cardanol was investigated. The processing conditions of laboratory-scale samples were determined taking into account the thermal requirements imposed by natural reinforcements. The presence of the reinforcements improved the dynamic mechanical shear properties of the bio-based matrix. For both, fibres and strips composites, the shear modulus is increased by a factor of 1.5 at room temperature. In the elongation mode, the reinforcements lead to a glassy modulus on the order of 8 GPa for the bamboo strips composites and 10 GPa for the bamboo fibres composites. Compared to the matrix, the glassy modulus is increased by a factor of 5 in the longitudinal direction. These values demonstrate the relevance of the use of plant-based reinforcements for the design of renewable technical composites. This research was performed in the framework of the "BAmboo continuous fiber reinforced biobased Matrices COmposites / BAMCO" program supported by FUI 24 with the BPI and the Conseil Régional d'Occitanie
Dissection of nuclear and membrane actions of estrogen receptor ERalpha in murine reproduction: placental vascular physiology and ovarian function
No full textLes œstrogènes et en particulier le 17ß-oestradiol (E2) sont des hormones sexuelles qui sont largement impliquées dans le développement des organes sexuels, ovulation and fertilité via le récepteur aux œstrogènes ERalpha. De plus, ils jouent un rôle majeur dans la vascularisation placentaire, ainsi que dans le contrôle de la circulation sanguine au cours de grossesse. ERalpha agit comme un facteur de transcription via ses fonctions d'activation AF1 et AF2 pour activer la transcription des gènes cibles. Outre ces actions nucléaires, une fraction du récepteur des oestrogènes ERalpha peut se localiser à la membrane plasmique, suite à la palmitoylation de la cystéine 451 du récepteur. Cette sous-population membranaire du ERalpha entraîne des cascades de signalisation rapides via l'activation de kinases, qui induisent la phosphorylation du ERalpha nucléaire pour moduler l'expression des différents gènes. L'objectif de ma thèse de doctorat était d'étudier la contribution respective des effets nucléaires et membranaires du ERalpha au cours de la reproduction chez la souris. Pour ce faire, nous avons utilisé deux modèles des souris transgéniques : (1) le modèle C451A-ERalpha, spécifiquement invalidé pour les effets membranaires par la mutation du site de palmitoylation (C451) qui permet l'adressage membranaire, et (2) la souris ERalpha-AF2° invalidée pour la fonction d'activation AF2, conduisant à une perte sélective des effets nucléaires d'ERalpha. Ainsi, en utilisant la souris C451A-ERalpha, nous démontrons pour la première fois le rôle spécifique des effets membranaires du ERalpha dans le remodelage des artères spiralés au cours de la placentation, ainsi que dans le contrôle endocrinien de la parturition chez la souris. De plus, par une procédure originale de transplantation ovarienne bilatérale entre la souris ERalpha-AF2° et la souris WT, nous avons mis en évidence le rôle spécifique de la fonction nucléaire d'ERalpha dans la folliculogenèse et la biosynthèse des hormones stéroïdiennes chez la souris. L'ensemble des résultats présentés contribue à une meilleure compréhension des voies de signalisation ERalpha dans la biologie de la reproduction.Estrogen plays a critical role in reproductive organogenesis, ovulation and fertility through the Estrogen Receptor a (ERalpha). However, it is also shown to regulate utero-placental vascular development and blood flow dynamics throughout gestation. ERalpha acts via its activation functions AF1 and AF2 to mediate activation of gene transcription in a tissue- and cell-specific manners. Besides these nuclear actions of receptors, a fraction of ERalpha is expressed at the plasma membrane due to its palmitoylation on cysteine 451. This membrane ERalpha expression elicits rapid signaling via transient activation of several kinases, that further phosphorylates nuclear ERalpha to induce the expression of many genes. These recently described "non-nuclear" effects have been attributed to cell membrane-initiated steroid signaling (MISS) of ERalpha. Thus, the goal of my PhD thesis was to better understand the role of membrane ERalpha in the control of fertility and to investigate the contribution of nuclear ERalpha in the hypothalamus-ovarian axis for the control of ovarian function. To do so, two transgenic mouse models were used: (1) C451A-ERalpha mouse with a membrane-specific loss of function, due to the mutation of the palmitoylation site of ERalpha; and (2) ERalpha-AF2° mouse deleted for the activation function AF2, that is required for the transcriptional response in the nucleus. We thus demonstrate for the first time the specific role of membrane ERalpha in the spiral arterial remodeling during early placentation, as well as its implication in the endocrine regulation of mouse parturition, that, altogether, lead to total neonatal deaths of offspring. Additionally, using the original experimental procedure of bilateral reciprocal orthotopic ovarian grafts between ERalpha-AF2° and WT mice, we highlighted the distinct role of the nuclear function of ERalpha in ovarian steroid biosynthesis and folliculogenesis. Altogether, our findings, contribute to a better understanding of the importance of ERalpha signaling pathways in reproductive biology
Conception et réalisation de protections intégrées sur puce silicium et développement de nouvelles cellules de commutation monolithiques pour convertisseur de puissance
Get PDFLes convertisseurs de puissance sont aujourd'hui largement déployés dans plusieurs applications du quotidien qui requièrent un grand niveau de sécurité, de fiabilité et de disponibilité. Afin de répondre à ces exigences, il a fallu fonctionnaliser les modules de puissances avec des cellules de commutations à tolérance de panne et la possibilité de faire de la redondance, afin de pouvoir continuer à opérer même en cas de défaut. Ces fonctions évoluées sont assurées par le rajout de protections électroniques, des composants tels que des fusibles, des composants de puissance auxiliaires, pour permettre la connexion de bras secours. Dans cette thèse, on traite deux thématiques d'intégration d'électronique de puissance, dans l'idée de proposer des solutions d'intégration plus poussées, qui aspirent à rendre les convertisseurs de puissance, plus sécurisés et plus compacts. Dans un premier temps, on s'intéresse à l'intégration de fusibles de manière monolithique sur des composants de puissance verticaux qui composent les cellules de commutations à tolérance de panne. Cette approche permettrait de produire des composants auto-sécurisés, capable d'isoler le défaut rapidement, sans le propager. La seconde thématique de cette thèse, concerne la proposition et l'étude de nouvelles architectures de cellules de commutations complètement monolithique, réalisées verticalement sur une seule puce silicium. On s'intéresse notamment à l'intégration de bras de convertisseurs composé de transistors IGBT (type P et N) et VDMOS (type P et N). L'utilisation de composants type P reste limité dans les structures de convertisseurs de puissance. Néanmoins, la démarche d'intégration monolithique sur une seule puce, avec d'autres composants de type N, reste très intéressante pour des applications spécifiques. Pour valider ces approches d'intégration proposées, des fusibles 10A/200V ont étés dimensionnés et réalisés par croissance électrolytique conforme avec une résolution micro-métrique sur puce silicium. Une zone tampon en époxy a été introduite localement dessous les constrictions fusibles pour isoler thermiquement ces dernières du substrat silicium. Ce matériau permet aussi de protéger la puce d'une ablation par le plasma d'arc. La tenue en tension latérale a été renforcée par une couche de nitrure à l'interface fusible - puce. Il a aussi été montré que le gel silicone présent dans les modules de puissance permettait d'absorber efficacement et de passiver dans le volume les vapeurs métalliques issues de la fusion des constrictions. Une approche générique de dimensionnement électrothermique 3D de ces fusibles a été menée sous ComsolTM. Les principales architectures ont été optimisées sous contraintes de température et de surface d'implantation. La meilleure d'entre-elles, basée sur un agencement série - parallèle présente un gain en compacité et en sensibilité I²Tp cinq fois meilleurs que ceux du commerce. Une fois le fonctionnement validé, ce processus a été adapté et reporté sur des composants diodes verticales.
L'approche d'intégration de nouvelles cellules de commutation consiste à mutualiser des couches communes en face arrière des composants IGBT et VDMOS, pour les intégrer sur une même puce silicium. En comparaison des travaux précédents sur l'intégration de bras complet, cette approche ne requiert pas de mur isolant traversant, ce qui rend la réalisation moins complexe. Le dimensionnement des composants est conditionné par une contrainte électrothermique de 50 W/cm2. Pour une surface totale de silicium de 1 cm2 et pour un rapport cyclique donné, le courant nominal passant dans le bras est calculé en respect de la contrainte électrothermique imposée. Pour valider l'approche d'intégration, des simulations TCAD SentaurusTM, pour des temps de commutations courts sur un bras IGBT et VDMOS ont étés réalisées. Les résultats de l'intégration discrète et monolithique de l'association IGBT et VDMOS sont comparées. Des simulations électrothermiques transitoires de bras en court-circuit ont étés également étudiées. Une solution combinant un IGBT et un Mosfet basse tension à canal préformé est proposée et validée pour éviter les phénomènes de latch-up en court-circuit.Power electronic converters are widely used in different applications requiring high reliability and availability. In order to address these requirements, the power modules have been enhanced to include features like redundancy, through fault tolerant switching cells, which allows to guarantee continuity of service. These evolved features are performed by adding electronics protections, using components like diodes, fuses, thyristors, to allow the connection of a back-up leg. In this thesis, two power electronic integration issues are studied through design simulations and realization in order to provide more compact and secured power modules. First, fuses made of thin copper layer deposited on silicon power diodes, used in fault tolerant switching cells, are designed and simulated using finite elements methods. The main objective is to produce auto-secured components, able to perform quick fault isolation, with very low fuses break-up energies. The second subject of this work concerns the study and development of new fully monolithic integrated switching cells on the same silicon chip. More specifically, the work deals with the integration of an inverter leg composed of IGBT (type N and P) and VDMOS (type N and P) components. For power conversion applications, the use of P-type power devices is very rare as compared to N-type power devices. This is mainly due to the poor on-state characteristics of P-type power devices as compared to their N-type counterparts. However, the association of P-type and N-type transistors, for specific applications, can make easier the monolithic integration in one chip of the phase leg. In order to validate the proposed integration approaches, 10A/200V fuses were designed and realized by uniform copper electrolytic growth, with micrometric resolution, on silicon substrate. In order to thermally isolate the fuses constrictions from the silicon substrate, a buffer layer of epoxy has been introduced between them. The material also allows to protect the silicon chip from breakdown due to plasma arc during the fuses cut-off. When the constrictions evaporate, the fuses have to sustain the rated voltage, without important leakage current. In order to ensure this feature, a thin nitride layer is added between the fuses and the silicon substrate. Power modules provided silicone gel showed interesting results regarding the passivation of vaporized metallic particles during fuses cut-off. A generic electrothermal design approach using ComsolTM has been used to design 3D fuses models. The different fuses designs have been optimized according to their maximum allowed temperature and occupied surface. The serial and parallel configuration is the most compact fuses design, with an I2T ([A2.s]) at least five times lower compared to commercially available fuses. Once the design experimentally validated, the process is updated and reported on vertical power diodes. The proposed monolithic switching cells integration based on IGBT and VDMOS components consists on mutualizing the common backside regions of the two components in one single silicon chip. Compared to the former work regarding converter leg integrations, this approach does not require any isolating through wall, which eases the realization process. The components design relies on an electrothermal constraint of 50 W/cm2. For a total chip area of 1 cm2 and for a provided duty cycle, the nominal current is calculated according to the electrothermal constraint. TCAD SentaurusTM simulations, under very short turn-on times, were carried out in order to validate the integration approach. Electrothermal transient simulations were realized on a short-circuit converter leg in order to study the components behavior. A solution combining an IGBT and low power Mosfet is proposed and validated to avoid the latch-up phenomenon during short-circuit occurrenc
La fabrique du genre chez les professionnel.le.s du fitness en milieu rural : le cas du département des Landes
Get PDFA partir de la différenciation sexuée des trajectoires professionnelles, ce travail de thèse propose d'analyser les effets du sous champ (Bourdieu, 1991) du fitness sur la fabrique du genre chez les professionel·le·s du fitness dans le département des Landes. Considéré comme un métier plutôt mixte, et dans lequel les enquêté·e·s s'engagent sans véritablement connaitre le sous champ, les facteurs sociaux et sexués ont une importance majeure dans le déroulement de la carrière. Si l'entrée dans la carrière n'est pas différente pour les femmes et pour les hommes, les modalités spécifiques d'exercice du métier et les possibilités de " faire carrière " dans le fitness révèlent des asymétries. Déconstruites au prisme du genre, ces trajectoires montrent l'inégalité de ce régime de genre du fitness (Connell, 1987), et des rapports de pouvoir entre les enquêté·e·s fortement liés aux enjeux économiques. Sous l'angle de la sociologie des socialisations, du travail, du genre et du corps, les résultats de cette étude illustrent la complexité de la fabrique du genre pour des professionnel·le·s spécialistes du corps. Entre assignations de sexe et hyper concurrence économique, les indépendant·e·s donnent à voir des modèles de genre hybrides et novateurs de masculinités et féminités complices de la masculinité hégémonique et de l'emphasized feminity (Connell, 1987). Au final, ces enquêté·e·s caractérisé·e·s par un ethos d'indépendance incarnent leurs stratégies de positionnement économique dans le sous champ. Elles se rapprochent des modes de gestion des entreprises artisanales, surtout lorsque les enquêté·e·s travaillent en couple. La grande porosité des sphères privées et professionnelles n'est pas sans effets sur le déroulement asymétrique des carrières et la division sexuée du travail. Les effets de la socialisation professionnelle participent ainsi à un processus de renforcement (Darmon, 2006) des dispositions sportives, sociales et sexuées précédemment acquises. Les nouvelles compétences professionnelles, la séduction et la marchandisation du corps viennent ainsi compléter un habitus de genre et un ensemble dispositionnel qui participent à définir le masculin et le féminin dans cet espace social.Based on the gendered differentiation of professional trajectories, this thesis analyses the effects of the subfield (Bourdieu, 1991) of fitness on the manufacture of gender among fitness professionals in the Landes department.
Considered as a rather mixed profession, and in which the respondents engage without really knowing the sub-field, social and gendered factors have a major importance in the development of the career. If the entry into the career is not different for women and for men, the specific modalities of exercising the profession and the possibilities of "making a career" in fitness reveal asymmetries. Deconstructed through the prism of gender, these trajectories show the inequality of this gender regime of fitness (Connell, 1987), and of the power relationships between the respondents which are strongly linked to economic issues. From the point of view of the sociology of socialisation, work, gender and the body, the results of this study illustrate the complexity of the manufacture of gender for professionals specialised in the body. Between gender assignments and hyper competitive economy, the freelancers show hybrid and innovative gender models of masculinities and femininities that are complicit in hegemonic masculinity and emphasized feminity (Connell, 1987). In the end, these respondents, characterised by an ethos of independence, embody their strategies for economic positioning in the sub-field. They are similar to the management methods of small enterprises, especially when the respondents work as a couple. The great porosity between the private and professional spheres is without effects on the asymmetric development of careers and the gendered division of labour. Professional socialization leads to the reinforcement (Darmon, 2006) of previously acquired sporting, social and gendered dispositions. The new professional skills, seduction and the commodification of the body thus complete a gender habitus and a set of dispositions that help define the masculinity and feminity in this social space