Laboratoire de Physique Théorique
Thèses en ligne de l'Université Toulouse III - Paul SabatierNot a member yet
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Etude de l'impact du climat sur la résistance quantitative d'A. thaliana à S. sclerotiorum
Get PDFLe dérèglement climatique se traduit par l'augmentation globale des températures de surface, l'augmentation d'épisodes de fortes précipitations et la modification des vents. Ces modifications de l'environnement abiotique ne sont pas sans conséquence pour les interactions plantes-pathogènes. Si des études ont déjà montré que l'élévation de la température pouvait rendre les plantes plus sensibles aux infections, nous ne savons encore que très peu de choses sur les mécanismes génétiques impliqués. L'identification de gènes clés impliqués dans la modulation de l'immunité par le climat est pourtant une étape nécessaire à une meilleure compréhension de la résistance de la plante dans un environnement physique fluctuant. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à l'identification de gènes impliqués dans la modulation de la résistance quantitative par le climat. Pour cela, j'ai étudié les dépendances génétiques de ce type de résistance le long d'une trajectoire de réchauffement climatique probable. La résistance quantitative des plantes qui est mise en place pour faire face à certains champignons nécrotrophes est fortement multigénique. Les gènes impliqués sont majoritairement non spécifiques à la défense et sont modulés en réponse à des fluctuations de l'environnement abiotique. Cette caractéristique fait de cette forme de résistance un système idéal pour identifier des acteurs génétiques clés dans la modulation de la résistance par le climat. L'étude du pathosystème composé de la plante modèle Arabidopsis thaliana et du champignon nécrotrophe à large spectre d'hôte Sclerotinia sclerotiorum nous a permis d'identifier plusieurs acteurs génétiques clés. En combinant analyse transcriptomique, biologie moléculaire et bioinformatique, j'ai mis en évidence un réseau de gènes impliqué dans la résistance dont l'expression est sensiblement modulée par le climat ainsi qu'une protéine de la famille des facteurs de transcription NAC pour laquelle nous avons identifié des cibles potentielles. L'analyse de données transcriptomiques a également permis d'impliquer dans la modulation de la résistance par le climat un nombre conséquent de gènes appartenant à une famille de fonction inconnue baptisée, suite à cette étude, famille PADRE (plastid movement, cadmium tolérance, calmodulin and response regulator interaction). Comme les fluctuations thermiques ont pour conséquence la modification de la vitesse du vent, je me suis également intéressée à l'effet du vent sur la résistance des plantes. J'ai montré que le vent était un facteur environnemental modulant fortement la résistance des plantes et que l'augmentation de la sensibilité constatée dépendait du génotype et de la fréquence à laquelle les épisodes venteux se répètent.Climate change leads to global warming, more recurring events of heavy precipitations, and modification of winds. These modifications of the abiotic environment influence the interaction between plants and pathogens. Studies showed that temperature elevation leads to a higher susceptibility in plants, however little is known about the molecular mechanisms involved. Identification of key genes involved in the modulation of immunity by climate is however necessary to a better understanding of plant resistance within a fluctuating environment. During my thesis, I focused on the identification of genes involved in the modulation of Quantitative Disease Resistance (QDR) by the climate. To do so, I studied the genetic dependence of QDR along a trajectory simulating climate change. The QDR that takes place to counter some necrotrophic fungi is highly polygenic. QDR genes are widely unspecific to immunity and are sensitive to changes in the abiotic environment. This characteristic makes QDR an ideal system to identify key molecular actors of the modulation of immunity by climate. The study of the pathosystem composed of the model plant A. thaliana and the broad-spectrum necrotrophic fungus S. sclerotiorum allowed us to identify several of these key molecular actors. By combining transcriptomic analyses, molecular biology and bioinformatics, we highlighted a network of genes involved in resistance whose expression depends on climate as well as a NAC transcription factor family gene for which we identified the putative targets. The transcriptomic analyses also showed that a number of genes from a family of unknown function (subsequently coined PADRE for plastid movement, cadmium tolerance, calmodulin and response regulator interaction) were involved in the modulation of resistance by climate. As temperature variations lead to wind speed modifications, we also studied the effect of wind on plant resistance to pathogens. We showed that wind strongly modulated plant resistance and that higher susceptibility depended on the genotype and the frequency of the wind events
Experimental and numerical investigation of moisture effects on bending behaviors and damage mechanisms of composite sandwich structures by acoustic emission and infraRed thermography
Get PDFGrâce à leurs propriétés spécifiques exceptionnelles aussi bien en rigidité qu’en résistance, à leurs faibles coûts, les structures sandwichs avec les peaux en composites stratifiés, telles que les panneaux en fibres de verre (GFRP)-balsa et en fibres de carbone (CFRP)-nid d'abeille, sont de plus en plus utilisées dans les industries maritimes et aéronautiques. Ce type de structures sont en général conçu pour supporter la charge de flexion, dont les peaux sont principalement sollicitées en traction et en compression due au moment fléchissant, tandis que l'âme est soumise à des contraintes de cisaillement transverses dues à l’effort tranchant. Les objectifs de cette thèse sont de caractériser expérimentalement et numériquement les effets de l'humidité sur les comportements de flexion et les mécanismes d'endommagement des structures sandwichs en fibres de verre-balsa et en fibres de carbone-nid d'abeille sous flexion 4 points, à l'aide de l'Emission Acoustique (EA) et de la Thermographie InfraRouge (TIR). Tout d'abord, grâce aux essais préliminaires de Hsu-Nielsen, une nouvelle méthode de détermination rapide de la vitesse de propagation des ondes acoustiques dans toutes les directions a été proposée pour les structures sandwichs les plus couramment utilisées. Elle est basée sur des mesures de la vitesse dans la peau composite dans une seule direction. Ensuite, une nouvelle méthodologie est proposée pour prédire le module d'élasticité de la peau d’une structure sandwich humide basée sur les relations entre la teneur en humidité, la vitesse des ondes acoustiques et le module d'élasticité. Enfin, des essais de flexion statique 4 points suivis par TIR et EA ont permis de vérifier la bonne cohérence entre la réduction de la rigidité en flexion et la prédiction du module élastique du sandwich humide obtenu par la nouvelle méthode proposée. A l’aide de la technique EA, une approche de caractérisation des endommagements couplant les caractéristiques d'amplitude, de durée et de pic fréquentiel via l’algorithme K-means est également développée pour identifier la séquence des endommagements et classer les modes d’endommagement des structures sandwiches en flexion.
Afin de prédire le comportement en flexion des composites sandwiches, les essais réalisés sont aussi modélisés numériquement par Abaqus en introduisant la variation des propriétés mécaniques en fonction de l’humidité absorbée, telles le module d'élasticité, la résistance et l'énergie de rupture. Il est démontré que la rigidité et la résistance en flexion, ainsi que le processus d'évolution des endommagements des structures sandwiches testées peuvent être correctement simulés par les modèles numériques développés. En plus, les localisations des endommagements obtenue grâce aux modèles numériques concordent bien avec les observations faites par la TIR et l’EA. Par conséquent, la fiabilité du modèle numérique et la faisabilité de la TIR et de l'EA pour identifier les mécanismes d'endommagement des structures sandwichs ont été démontrées. Les résultats obtenus dans ce travail fournissent une base essentielle pour un futur dialogue entre l'analyse expérimentale et numérique des structures sandwichs.Thanks to the excellent specific stiffness and strength, as well as lower costs, the sandwich structures with composites skins, such as glass fiber reinforced polymer (GFRP)-balsa and carbon fiber reinforced polymer (CFRP)-honeycomb sandwich panels, have attracted more and more attention in marine and aviation industries. Generally, the skins of sandwich structures mainly take the bending load, while the core carries the transverse shear stresses. The objectives of this thesis are to characterize the moisture effects on bending behaviors and damage mechanisms of GFRP-balsa and CFRP-honeycomb sandwich structures under 4-point bending experimentally and numerically, with the help of Acoustic Emission (AE) and InfraRed Thermography (IRT). Firstly, by the preliminary Hsu-Nielsen tests, a new strategy of rapid determination of AE wave propagation velocity in any direction is firstly proposed for most usually used composite sandwich structures, based on the measurements of velocity in only one direction in the composite skin. And then, a new methodology is proposed to predict the elastic modulus of the skin of the wet sandwich structure based on the relationships between Moisture Content (MC), AE wave velocity and elastic modulus. Finally, static 4-point bending tests are monitored by IRT and AE to verify the good consistency between bending stiffness reduction and elastic modulus prediction of the wet sandwich by the new proposed method. A damage characterization approach coupling characteristics of AE amplitude, peak frequency and duration via K-means clustering algorithm is also developed to identify the damage sequence and classify damage modes of sandwich structures under bending loading.
In order to predict the bending behaviors of the sandwich structures, numerical models in Abaqus have been developed by introducing the variation of material parameters of the skin due to moisture absorption, such as the elastic modulus, strength and fracture energy. It is demonstrated that the tested bending stiffness, strength and damage evolution process can be correctly simulated by the numerical models. In addition, the damage localizations by numerical models have a good concordance with the observations by IRT and AE. Consequently, the accuracy of the numerical models and the feasibility of AE and IRT to identify damage mechanisms of sandwich structures have been demonstrated. The results lay a critical foundation for the future dialogue between experimental and numerical analysis of sandwich structures
Sur l'importance et l'utilisation de multiples sources d'informations sociales pour le déterminisme du mouvement
Get PDFPeu de choses sont connues sur la manière dont les mouvements d'individus motiles sont influencés par l'information socialement acquise auprès de multiples congénères. Cette thèse vise à mieux comprendre l'importance relative de telles informations sur le déterminisme de ces mouvements, et leur utilisation, en fonction du contexte, de la condition individuelle, ou de leur nature. J'ai tout d'abord commencé par étudier comment l'information sociale apportée localement par de nombreux congénères influence la dispersion: quelle est son importance relative et comment dépend-elle du phénotype individuel ? En utilisant un suivi par marquage-capture-recapture de 30 ans sur le lézard vivipare (Zootoca vivipara), j'ai pu explorer comment la dispersion natale dépend de multiples composants du contexte social dans l'aire natale, ainsi que d'autres facteurs internes à l'individu ou abiotiques. Les résultats ont mis en valeur le fait que la dispersion soit multi-déterminée, avec en particulier plusieurs éléments du contexte social (sex-ratio, structure d'âge, condition corporelle des congénères) ayant un impact simultané. Cette étude a permis de souligner, chez cette espèce, l'importance relative toute particulière des traits en relation avec le sexe des individus et des caractéristiques du substrat. Enfin, les résultats obtenus semblent mettre à jour une correspondance entre la compétitivité de l'individu et son utilisation d'informations sociales liés à la compétition intra-spécifique. J'ai ensuite réalisé des expérimentations sur la même espèce visant à tester la capacité à s'orienter lorsqu'on est confronté à de multiples sources d'informations sociales. Pour cela, j'ai considéré l'arrivée simultanée de deux congénères, provenant de conditions d'élevages contrastées, dans l'habitat d'un individu focal. Bien qu'aucun effet sur l'orientation n'ait été observé, cette expérience a permis de mieux comprendre comment étaient utilisées des informations provenant de sources concurrentes sur les décisions de déplacements, avec une utilisation de l'information moyenne (accessibilité en ressources et phénotypes maternels), mais non de son contraste. Puis, en utilisant le même suivi que dans le premier volet, j'ai exploré comment des informations apportées par des immigrants influencent la dispersion natale. J'ai étudié si leur utilisation dépendait du contexte local et/ou du phénotype de l'individu, ainsi que de la distance, de la variabilité et du nombre de sources d'informations. J'ai observé que ces informations étaient utilisées en fonction des besoins des individus (phénotype, contexte), et que les informations étaient préférentiellement utilisées lorsqu'elles n'étaient pas trop incertaines (trop variables ou transmises par trop peu d'immigrants) ou de manière à minimiser les coûts (préférence pour des habitats similaires à celui de naissance lorsque l'information est distante ou incertaine). De manière intéressante, les individus semblent préférer les mêmes habitats locaux et distant. Enfin, des travaux expérimentaux ont été réalisés sur des microcosmes, afin de comprendre comment des informations sociales contradictoires influencent la dispersion chez un cilié (Tetrahymena thermophila). Bien que le traitement initial ne résulte qu'en des effets minimes sur les taux ou syndromes de dispersion, d'importants effets de la variance et de la moyenne des traits des cellules informantes ont été identifiés. Cela suggère l'existence de signaux physiologiques importants apportés par les informants, dont le déterminisme reste encore à explorer. L'ensemble de ces résultats soulignent l'utilisation conjointe d'informations sociales multiples, aussi bien locales que distantes, dans les mouvements individuels telle que la dispersion. Ils mettent en exergue l'importance de les considérer vis-à-vis du contexte dans lequel on les étudie, de l'individu qui les utilise, et de leur nature (Sur quoi informent-elles ? Sont-elles fiables ? Coûteuses à exploiter ?).In the literature, there are a lack of knowledge on how the movements of motile individuals are influenced by socially acquired information from multiple conspecifics. This thesis aims to better understand the relative importance of such information on the determinism of these movements, and its use, depending on the context, individual condition, or its nature. I began by investigating how social information provided locally by many conspecifics influences dispersal, its relative importance, and its dependence on individual phenotype. Using a 30-year mark-recapture monitoring of the viviparous lizard (Zootoca vivipara), I was able to explore how natal dispersal depends on multiple components of the social context in the natal area, as well as other factors internal to the individual or abiotic. Results highlighted that dispersal is multi-determined, with several components of social context (sex ratio, age structure, body condition of conspecifics) having a concurrent impact. This study has highlighted, for this species, the particular relative importance of traits related to the sex of the individuals and the substrate's characteristics. Finally, the results obtained appear to reveal a match between the competitiveness of the individual and the use of social information related to intra-specific competition.
I also conducted experiments on the same species to test the ability to orientate when confronted with multiple sources of social information. For this, I considered the concurrent arrival of two conspecifics, from contrasting rearing conditions, in the habitat of a focal individual. Although no effect on orientation was observed, this experiment provided a better understanding of how information from competing sources was used on movement decisions, with the use of the mean information (resource accessibility and maternal phenotype), but not its contrast. Then, by using the same tracking as in the first part, I explored how immigrants-based information influences natal dispersal. I investigated whether its use depended on the local context and/or phenotype of the individual, as well as distance, variability, and the number of information sources. I observed that this information was used depending on the needs of the individuals (defined by their phenotype and context), and that information was preferentially used when it was not too uncertain (too variable or transmitted by too few immigrants) or in a way that minimized costs (preference for habitats similar to the one of birth when the information is distant or uncertain). Interestingly, individuals seem to prefer the same habitats locally and at a distance. Finally, experimental work was performed in microcosms to understand how conflicting social information influences dispersal in a ciliate (Tetrahymena thermophila). Although the initial treatment resulted in minimal effects on dispersal rates or dispersal syndromes, significant variance and mean effects of informant cell traits were identified. This suggests the existence of important physiological signals provided by informants, which determinism remains to be explored. All these results underline the joint use of multiple social information, both local and distant, in individual movements such as dispersal. They highlight the importance of considering such information with the context in which it is studied, the individual who uses it, and its nature (What does it inform about? Is it reliable? Is it costly to exploit?)
Stratégie de modélisation numérique du béton armé fissuré en contexte de dimensionnement ou de vérification des grands ouvrages de génie civil
Get PDFLes réactions de gonflement interne (RGI) telles que la réaction alcali-granulat (RAG) ou la réaction sulfatique interne (RSI) sont des pathologies sévères du béton. Elles induisent la création d'un produit de nature expansive dans la porosité du béton. L'expansion, induite par le développement d'une pression de gonflement interne, peut mener à d'importants endommagements du béton, pouvant remettre en cause la stabilité des structures atteintes. L'évaluation de l'état de telles structures constitue donc une réelle nécessité pour les personnes en charge de la gestion de ces ouvrages. La modélisation numérique permet de répondre de manière adaptée à une telle nécessité. Afin d'obtenir des motifs de fissuration corrects et cohérents, les modélisations de structures armées différencient généralement le maillage du béton et celui des armatures. Néanmoins pour les ouvrages de type massifs, et du fait de leur forte densité de ferraillage, cette différenciation peut induire d'importantes complexités numériques (définition du maillage, temps de calcul important à cause du nombre important d'éléments finis, concentrations de contraintes...). Afin de limiter ces biais numériques liés au maillage des armatures, l'utilisation de modèles de béton armé dit homogénéisés peut être préconisée. Dans ces types d'approches, les armatures ne sont plus différenciées du béton et le matériau est considéré dans son ensemble comme un matériau homogène de béton armé. Dans ces travaux, et afin de considérer les RGI, un modèle de béton armé homogénéisé est utilisé et est couplé avec un modèle poromécanique. Ainsi, le premier but de cette étude est de s'assurer de la compatibilité et de la stabilité des hypothèses de ces modèles afin de valider leurs usages dans le cadre de recalcul d'ouvrages endommagés. Le modèle et ses évolutions sont présentés et discutés avant d'être validés sur des structures de laboratoire. Cette approche a notamment permis de retrouver l'anisotropie induite par différents ratios d'armature, au niveau du gonflement ainsi que des endommagements obtenus sur des éprouvettes plus ou moins armées. De plus, la stabilité du modèle vis-à-vis des éléments finis a été étudié et validée sur des poutres de laboratoire. A la suite de ce processus de validation, le modèle a été appliqué sur un ouvrage massif. La méthodologie d'étude pour un tel usage a été définie et a permis de reproduire de manière satisfaisante les déplacements relevés sur l'ouvrage.Internal swelling reaction (ISR) as Alkali-Silica reaction (ASR) or Delayed Ettringite Formation (DEF) are harmful concrete disorders. Such reaction leads to the production of new swelling phases in the concrete porosity. They, can cause important degradation and could lead to the decrease of structure performances. Hence, the evaluation of the behaviour of such damaged structures is a real need for the structure's owners, which can be answered by numerical modelling. In order to obtain realistic crack pattern, meshing separately concrete and rebars is the usual way to perform a nonlinear finite element analysis. However, for massive structures, and for structures with important amount of reinforcements, the rebars meshing can induce numerical complexities (mesh definition, important computing time due to high number of finite elements, stress concentration...). To avoid such numerical limits, the use of a homogenized concrete model can be recommended. With this kind of approach, steel bars do not need to be meshed and the material is considered as a whole homogenised concrete material. In this work, the homogenized concrete model is coupled with a poromechanical one to consider ISR. The fist aim of this work is to ensure the suitability of this combination to validate its use for structural analysis.
The model and the proposed evolutions are presented and discussed before being validated on laboratory structures. With such approach, the anisotropic swelling and damage caused by the presence of anisotropic reinforcements, has been correctly reproduced. Besides, a parametrical study on laboratory beams confirms the model stability according to the element size. After this validation process, the model is used to reproduce the evolution of a real massive structure damaged by ISR. The methodology for such modelling is presented and lead to a relevant assessment of the in-situ displacements
Étude de la réactivité du diazote coordiné avec des réactifs organométalliques
No full textL'atmosphère représente un réservoir en N2 quasiment inépuisable. La valorisation de cette molécule inerte chimiquement en composés organo-azotés, nécessite son activation. Celle-ci peut s'effectuer par la coordination du diazote à un métal de transition. Cette méthode s'est déjà montrée prometteuse pour la réduction catalytique de N2 en NH3 sous les conditions ordinaires de température et de pression, mais également pour la production de molécules azotées complexes directement à partir du diazote. Malgré les récents progrès dans la formation de liaisons C-N entre des réactifs organiques et le diazote coordiné, cette transformation reste encore très limitée et cantonnée à l'utilisation de réactifs électrophiles. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à l'exploration de la réactivité du diazote coordiné aux métaux des groupes 6 et 7 avec différents nucléophiles. Dans un premier temps, nous avons montré que le methyllithium (LiCH3) ne s'additionne pas sur le diazote dans les complexes zéro-valent du molybdène et du tungstène, mais substitue celui-ci pour former des complexes diazote-alkyle anioniques. Dans un second temps, nous avons essayé de reproduire la réaction d'attaque nucléophile du phényllithium sur l'azote du complexe CpMnN2(CO)2 qui représente le seul exemple rapporté dans la littérature. Les résultats obtenus montrent bien la formation du complexe d'addition nucléophile sur l'azote lié au métal. Nous avons également observé que cette réaction passe par un intermédiaire qui correspond à un complexe acyle anionique issu de l'addition du lithien sur un carbonyle. Le dernier volet de ces travaux s'est focalisé sur la synthèse de complexes boryldiazenido cationiques au tungstène à partir de complexes de diazote, dans l'optique de former un système de type paire de Lewis frustrée semi-métalliques M/B+R2 activant le diazote.The atmosphere represents an almost inexhaustible reservoir of N2. The valorization of this chemically inert molecule into organo-nitrogen compounds requires its activation. This can be accomplished by coordinating dinitrogen with transition metals. This method has already shown promise for the catalytic reduction of N2 to NH3 under ordinary conditions of temperature and pressure, but also for the production of organo-nitrogen molecules directly from dinitrogen. However, functionalization of dinitrogen coordinated to a transition metal through C-N bonds formation between organic reagents and coordinated dinitrogen remains very limited and restricted to the use of electrophilic reagents. In this context, we were interested in exploring the reactivity of dinitrogen coordinated to groups 6 and 7 metals with different nucleophiles. First, we showed that methyllithium (LiCH3) does not lead to nucleophilic addition onto the inner nitrogen in zero-valent complexes of molybdenum and tungsten, but substitutes one dinitrogen ligand to form anionic dinitrogen-alkyl complexes. Next, we tried to reproduce the nucleophilic attack of phenyllithium onto dinitrogen coordinated to manganese complex [CpMnN2(CO)2], which is the sole example of such reactivity reported in the literature. Our observations are in agreement with the literature. We have also observed that this reaction goes through an intermediate, which corresponds, to an anionic acyl complex resulting from the addition of phenylithium on a carbonyl ligand. The last part of this work focused on the synthesis of cationic tungsten boryldiazenido complexes from dinitrogen complexes, with the aim of forming a frustrated semi-metallic M/B+R2 Lewis pair system, which activates dinitrogen
Caractérisation des interfaces entre avifaune sauvage et élevages avicoles par l'étude des contacts et du partage d'agents infectieux entre compartiments
Get PDFLes épizooties d'influenza aviaire hautement pathogène survenues dans le Sud-Ouest de la France durant les hivers 2015-2016, 2016-2017 puis 2020-2021 ont eu un impact sanitaire et économique durable sur la filière avicole régionale. Les deux derniers épisodes ont aussi eu un impact à l'échelle européenne sur le compartiment sauvage et en particulier l'avifaune aquatique migratrice par laquelle les virus auraient été introduits et diffusés sur le continent. En revanche, l'avifaune terrestre commensale des élevages a semblé épargnée cliniquement et les quelques études ciblant ces populations pour comprendre leur rôle potentiel d'hôtes relais ou de maintenance n'ont pas permis de détecter de virus. Malgré cette absence de preuves, des mesures préventives de restriction des contacts avec les volailles ont été prescrites. Ces mesures sont souvent perçues par les éleveurs comme contraignantes et contraires aux pratiques agricoles durables d'élevage en plein air. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse a été de mieux comprendre les rôles épidémiologiques de l'avifaune commensale des élevages vis-à-vis d'agents infectieux viraux et bactériens, en s'intéressant plus particulièrement aux interactions et à la transmission de marqueurs infectieux entre compartiments sauvage et domestique. Pour ce faire, ce travail a utilisé comme modèle un élevage de canards en plein air caractéristique de ceux du Sud-Ouest de la France, afin d'étudier finement l'interface sauvage-domestique. Dans un premier temps, une étude longitudinale sur plusieurs années a permis de caractériser au fil des saisons biologiques la population d'avifaune visiteuse et commensale de l'élevage. Cette étude écologique a révélé une grande richesse en avifaune sur l'élevage, avec la présence essentiellement des passereaux dont plusieurs espèces en déclin dans les milieux ruraux, et de rares mais parfois grands groupes d'avifaune aquatique. Plus spécifiquement ensuite, l'abondance et les interactions de l'avifaune vis-à-vis des canards domestiques ont été analysées, mettant en évidence des espèces beaucoup plus intensément connectées à ceux-ci. De fréquents contacts directs et indirects avec les canards ont été objectivés pour quelques espèces, dominées par les moineaux (Passer domesticus, P. montanus) et bergeronnettes grises (Motacilla alba). Dans un second temps, afin d'évaluer l'efficacité de ces contacts pour les transmissions infectieuses, les prélèvements biologiques nombreux et variés collectés à intervalles répétés sur les différents compartiments de l'élevage (avifaune cible, canards, environnement) ont été analysés. Nous avons ciblé en priorité les virus influenza, ainsi que des virus et bactéries marqueurs des différentes voies de transmission. Leurs prévalences et identifications ont été comparées entre compartiments pour rechercher des similitudes suggérant des échanges infectieux. Les résultats ont montré que les abondances des espèces sauvages et leurs contacts avec l'élevage ne semblaient pas corrélés au profil infectieux, en regard des fortes charges virales ou bactériennes détectées chez les canards ou dans leur environnement partagé. Dans un dernier temps, afin de consolider les hypothèses suggérées par les résultats précédents, des travaux complémentaires ont été mis en œuvre, visant d'une part à détecter finement l'ADN d'hôtes aviaires dans l'environnement de l'élevage, et d'autre part à caractériser les déplacements inter-sites des bergeronnettes grises par suivi télémétrique. Ce travail montre que l'avifaune commensale semble jouer un rôle épidémiologique minime pour les agents étudiés, hors contexte épidémique, à l'interface avec les canards élevés en plein air. Certaines mesures de restriction des contacts pourraient alors être réévaluées afin d'en réduire les contraintes et l'impact écologique potentiel, tandis que la contamination environnementale par les élevages devrait être aussi considérée dans les transmissions infectieuses à l'interface.The recent epizooties of highly pathogenic avian influenza that occurred in southwest France during winters 2015-2016, 2016-2017 and 2020-2021 lead to a long-lasting sanitary and economic impact on the region's poultry sector. The two last events also affected wild birds on a European scale, in particular migratory water birds by which the viruses may have been introduced and spread over the continent. However, commensal land birds on poultry farms seemed to be clinically unaffected, and few studies targeting these populations that were carried out to understand their possible role as bridge or maintenance hosts did not allow viral detection. Despite this lack of evidence, preventive contact-restriction measures with poultry were urged. These measures are often perceived as constraining and inconsistent with sustainable free-range farming practices. In this context, the aim of this thesis was to better understand the epidemiological roles of commensal avifauna on farms regarding viral and bacterial infectious agents, by focusing in particular on interactions and transmission markers between compartments of the wild-domestic interface. To do so, we used the model of a free-range duck farm that is typical of those of southwest France, which allowed to study in detail the wild-domestic interface. In a first step, a longitudinal study over several years allowed the characterization of visiting and commensal wild bird population through biological seasons. This ecological study revealed a great richness in wild birds on the farm, with essentially the presence of passerines including several declining species of agricultural areas, and few but sometimes large groups of water birds. More precisely then, abundance and interactions of avifauna towards domestic ducks were analyzed, and revealed a more intense connection of some species with them. Frequent direct and indirect contacts with ducks were evidenced for a few species, dominated by sparrows (Passer domesticus, P. montanus) and white wagtails (Motacilla alba). In a second step, so as to assess the effectiveness of these contacts for infectious transmissions, numerous and various biological samples repeatedly collected on the different compartments of the farm (targeted wild birds, ducks, environment) were analyzed. We targeted in priority influenza viruses, and several viruses and bacteria used as markers of various transmission pathways. Their prevalence levels and identifications were then compared between compartments to look for similarities that would suggest infectious exchanges. Results showed that abundances of wild birds and their contacts with the farm did not seem related to infectious patterns, in comparison with high viral or bacterial loads detected in ducks and their shared environment. In a last step, so as to strengthen the hypothesis suggested by previous results, prospects of complementary works were developed with the aim of finely detecting avian hosts DNA in the environment of the farm, and of studying between-site movements of white wagtails by telemetry-tracking. This work shows that commensal wild birds seem to play a minor epidemiological role for the studied infectious agents, out of any epidemic context, at the interface with free-range ducks. Some contact-restriction measures could then be revised so as to reduce their constraints and their potential ecological impact, while environmental contamination by farms should also be considered in infectious transmissions at the interface
Implementation of a cooperative communication within a fleet of connected and autonomous vehicles
Get PDFCette thèse adresse la problématique de la communication dans le cadre d'une flotte de véhicules autonomes et connectés. Elle s'intègre dans les thématiques des systèmes de transports intelligents et de la ville intelligente. De nombreuses applications ont été développées ces dernières années dans ces thématiques, chacune ayant pour objectif l'amélioration de la qualité de vie des usagers. L'automatisation de la conduite, au centre des préoccupations de l'industrie automobile depuis les années 2000, devrait permettre de réduire le nombre d'accidents, d'améliorer le confort des usagers et également de réduire l'empreinte écologique du trafic routier en général. Elle ouvre aussi la voie à la mise en œuvre de stratégies coopératives efficaces entre véhicules. Comme la coopération repose sur l'échange d'informations pertinentes, il est nécessaire que les véhicules soient capables de connaître quelles informations transmettre et comment. Cette thèse s'intéresse plus spécifiquement à la communication inter- véhicules ; elle aborde cette problématique comme un système complexe dans lequel évoluent de nombreux véhicules, en interaction les uns avec les autres et ayant chacun leur objectif local. Chaque véhicule perçoit des informations dans son environnement local et sait que parmi ces informations, certaines peuvent être utiles à des véhicules voisins. En tant qu'entité coopérative, il va partager avec son voisinage es informations qu'il suppose utiles. Dans ce travail, une communication inter-véhicules est considérée comme utile si elle vérifie les deux propriétés suivantes : 1) l'information échangée est compréhensible par le véhicule et 2) elle lui apporte de nouvelles connaissances. Dans le cadre d'une flotte de Véhicules Autonomes et Connectés (VAC), ces deux propriétés peuvent ne pas toujours être garanties, en particulier si les véhicules concernés ne partagent pas le même ou bien si le volume de communications dépasse les capacités du véhicule. La contribution de cette thèse est double : elle propose un premier module permettant à un véhicule d'adapter une information à son propre système de référence, et un second module permettant d'optimiser les échanges d'informations au sein d'une flotte de VAC. Elle aborde le problème de référentiel commun entre véhicules comme un problème d'estimation de données, et celui de l'optimisation des échanges d'informations entre véhicules comme un problème d'optimisation sous contraintes distribuées. L'originalité de ce travail repose sur l'utilisation des systèmes multi-agents adaptatifs (AMAS) pour les résoudre. L'approche par AMAS est une approche organisationnelle permettant de construire des systèmes complexes qui s'adaptent, en continu et localement, à la dynamique de leur environnement. Elle met l'accent sur les interactions entre le système et son environnement d'une part et entre les parties (agents) du système d'autre part. Ces interactions sont basées sur un traitement local et coopératif des informations par les parties du système, qui n'ont qu'une vue partielle de leur environnement. L'évaluation des deux modules a été réalisée en utilisant divers jeux de donnés mettant en évidence des perturbations pouvant affecter le système (modification de l'environnement et intermittence des véhicules dans la flotte). Les résultats montrent que les deux modules sont efficaces pour les problèmes à grande échelle et évoluant dans un environnement dynamique. L'utilisation d'une approche locale pour la résolution du problème permet d'éviter une augmentation exponentielle de la complexité. Dans le cadre de l'optimisation des informations échangées, et afin de proposer une solution permettant de préserver la confidentialité des données, la résolution locale du problème ne se base pas sur l'échange d'informations personnelles des VAC. Chaque module a été comparé aux solutions proposées dans la littérature pour les problèmes d'estimation de données et d'optimisation sous contraintes distribuées.This thesis addresses the problem of communication in the context of a fleet of autonomous and connected vehicles. It is included in the context of intelligent transport systems and the smart city. Numerous applications have been developed in recent years in these areas, each with the objective of improving the quality of life of users. The automation of driving, which has been a central concern of the automotive industry since the 2000s, is expected to reduce the number of accidents, improve the comfort of users and also reduce the ecological footprint of road traffic in general. It also paves the way for the implementation of effective cooperative strategies between vehicles. As cooperation relies on the exchange of relevant information, it is necessary that vehicles are able to know what information to transmit and how. This thesis focuses on inter-vehicle communication and approaches the problem as a complex system in which many vehicles interact with each other, each has its own local objective. Each vehicle perceives information in its local environment and knows that some of this information may be useful to neighbouring vehicles. As a cooperative entity, it will share with its neighbours the information it assumes to be useful. In this work, an inter-vehicle communication is considered useful if it verifies the following two properties: 1) the information exchanged is understood by the receiving vehicle and 2) it brings new knowledge to it. In the context of a fleet of Autonomous and Connected Vehicles (CAVs), these two properties may not always be guaranteed, especially if the vehicles involved do not share the same referential frame (e.g. different units of measurement for the same information) or if the volume of communication exceeds the vehicle's capacity. The contribution of this thesis is twofold: it proposes a first module allowing a vehicle to adapt information to its own reference system, and a second module allowing to optimise information exchanges within a fleet of CAVs. It approaches the problem of a common referential frame between vehicles as a data estimation problem, and that of the optimisation of information exchanges between vehicles as a distributed optimisation problem under constraints. The originality of this work lies in the use of adaptive multi-agent systems (AMAS) to solve them. The AMAS approach is an organisational approach to building complex systems that adapt, continuously and locally, to the dynamics of their environment. It focuses on the interactions between the system and its environment on the one hand and between the parts (agents) of the system on the other. These interactions are based on local and cooperative processing of information by the parts of the system, which only have a partial view of their environment. This principle of locality guarantees the emergent nature of the system's operation. The evaluation of the two modules was carried out using various datasets highlighting disturbances that could affect the system (modification of the environment and intermittence of vehicles in the fleet). The results show that both modules are effective for large-scale problems in a dynamic environment. The use of a local approach to solve the problem avoids an exponential increase in complexity. In the context of optimising the information exchanged, and in order to propose a solution that preserves the confidentiality of the data, the local solution of the problem is not based on the exchange of the CAVs' personal information
Etude des complexes ADN-protéines impliqués dans la ségrégation de l'ADN bactérien
Get PDFLa ségrégation des chromosomes et des plasmides à bas nombre de copies chez les bactéries est basée sur un mécanisme actif de positionnement. Il repose sur des systèmes de partition qui assurent la répartition intracellulaire des réplicons afin qu'ils soient transmis de façon fidèle à la descendance. Ils font intervenir trois partenaires encodés par la molécule à ségréger. Une protéine de liaison à l'ADN (ParB) s'assemble en un complexe de partition autour d'une séquence centromérique (parS). Une protéine NTPase, interagissant avec le complexe de partition, est responsable de l'activité de ségrégation et du positionnement du complexe de partition et ainsi du plasmide. Mon projet de thèse vise d'abord à approfondir le mécanisme d'assemblage du complexe de partition du système majoritaire de type I des plasmides F et pESBL et ensuite, à déchiffrer le mécanisme global de partition du système atypique de R388 récemment découvert, n'utilisant pas de NTPase codée par le plasmide pour assurer son positionnement. Ainsi, mon projet s'articule en trois parties. (i) Comprendre par une approche mutationnelle le mécanisme d'initiation de l'auto assemblage de l'ensemble des ParB du plasmide F en un complexe de haut poids moléculaire dynamique, autour de parS. (ii) Identifier les partenaires du système de partition du plasmide pESBL, caractériser in vitro l'interaction de ParB avec parS et déterminer par une étude in silico, le groupe auquel il appartient. (iii) Identifier le rôle des différents domaines de la protéine de liaison à l'ADN StbA du plasmide R388 dans ses activités et caractériser les modalités d'interaction de StbA avec son site spécifique sur le plasmide, par des approches de séquençage à haut débit et de biochimie, pour comprendre l'architecture du complexe de partition.
Cette étude a permis d'approfondir nos connaissances sur la biologie des plasmides portant un système de partition de type I et a mis en lumière les spécificités d'interactions ADN/protéines d'un système atypique, ouvrant la voie à la compréhension de son mécanisme de stabilisation.Bacterial chromosomes and low copy number plasmids segregation is based on an active positioning mechanism. It consists in the partition systems that ensures the proper intracellular positioning of replicons to be faithfully transmitted to the daughter cells. The partition systems involves three cis-encoded partners. A DNA binding protein (ParB), is assembled in partition complexes at centromeric sequences (parS). An NTPase, which interacts with the partition complex, drives the segregation process and allows the complexes, and thus the plasmids, to be properly positioned inside the cell. My Ph.D project focused first on the better understanding of the partition complex assembly of the widespread type I system of the F plasmid and pESBL. Then, to decipher the global mechanism of the partition process of the recently discovered atypical system on R388, which does not involve any plasmid encoded NTPase to ensure its intracellular positioning. Thus, my project is divided in three parts, aiming to (i) understand by an mutational approach, the initiation mechanism for the self-assembly of the majority of F plasmid ParB in a dynamic high molecular weight complex around parS, (ii) identify the pESBL partition system partners, in vitro characterize the ParB/parS interaction profile and in silico determine the group to which it belongs, (iii) identify the roles of the different domains of the R388 DNA binding protein StbA in its activities and characterize the StbA interaction modalities on its centromere by high throughput sequencing and biochemical approaches, to understand the partition complex architecture. This study allows us to improve our knowledge on the Type I partition system and to shed light on the DNA/protein interaction specificities of an atypical system, carried by broad-host-range plasmids, opening the way to a better understanding of DNA segregation mechanism
Dimorphisme sexuel de la mandibule et analyse morphométrique à partir d'examens tomodensitométriques : apport en anthropologie médico-légale
Get PDFLa mandibule est un os du massif facial aux caractères dimorphiques très marqués, pouvant être employé dans l'estimation du sexe d'un individu. Étant le seul os mobile de l'extrémité céphalique, elle peut être séparée du crâne dans des contextes archéologiques ou médico-légaux. Par ailleurs, il s'agit d'un os soumis à des phénomènes de remodelage osseux de par la perte dentaire et les contraintes mécaniques qu'il subit au cours de la fonction masticatoire. L'objectif de ce travail était, d'une part, d'améliorer la performance des techniques d'estimation sexuelle à partir de la mandibule et, d'autre part, d'avoir une meilleure compréhension des changements morphologiques que subit cette structure au cours du vieillissement. Dans un premier temps, nous avons étudié le rôle de la mandibule dans le dimorphisme sexuel de l'extrémité céphalique. Des méthodes métriques et morpho géométriques, basées sur le positionnement informatique de landmarks, ont été employées sur 120 examens tomodensitométriques d'individus âgés de 23 à 84 ans. Nos résultats ont montré que la morphométrie géométrique offre une précision de diagnose sexuelle supérieure à la méthode métrique traditionnelle. Par ailleurs, le crâne présente une plus grande précision d'estimation sexuelle que la mandibule, quelle que soit la méthode d'analyse employée. Enfin, le taux de prédiction correcte du modèle mandibulaire s'améliore à partir de 40 ans. Dans un deuxième temps, nous avons analysé l'effet du vieillissement et de la perte dentaire sur la conformation mandibulaire, ainsi que l'impact de ces changements morphologiques sur l'identification du sexe d'un individu. 14 landmarks mandibulaires ont été placés sur 160 examens tomodensitométriques de sujets âgés de 40 à 79 ans. Nos analyses par morphométrie géométrique montrent que le dimorphisme sexuel mandibulaire demeure significatif avec le vieillissement et que les changements de conformation mandibulaire débutent à 50 ans. En revanche, la sénescence affecte différemment les individus masculins et féminins : le processus semble être plus précoce, plus rapide et plus accentué chez la femme, et les changements de conformation touchent des zones différentes selon le sexe. Par ailleurs, l'édentement, en particulier la perte de calage dentaire, entraîne des modifications de conformation différentes entre hommes et femmes. Il tend ainsi à estomper le dimorphisme sexuel de taille et à accentuer le dimorphisme sexuel de conformation.The mandible is a facial bone presenting highly dimorphic features that can be used for sex estimation. As it is the only mobile bone of the cephalic extremity, it can be separated from the cranium in archaeologic or forensic contexts. Furthermore, the mandibular bone is subjected to bone remodeling due to tooth loss and to the mechanical load generated by the masticatory function. The purpose of this work was, on the one hand, to improve the accuracy of sexual estimation techniques using the mandible and, on the other, to gain insight into senescence-related mandibular morphological changes. Firstly, we studied the role of the mandible in the sexual dimorphism of the cephalic extremity using landmark-based metric and geometric morphometric methods. Our sample was composed of 120 multislice computed tomography scans of individuals aged 23 to 84 years. Our results showed that geometric morphometrics offer a higher sexual classification accuracy compared to traditional metric methods. Moreover, the cranium presented a greater accuracy of sexual estimation than the mandible regardless of the analysis method used. Also, the precision of the mandibular model improved after 40 years of age.
Secondly, we analyzed the effect of aging and tooth loss on the mandibular shape, as well as the impact of these conformational changes on the sexual diagnosis. To that end, 14 mandibular landmarks were positioned on 160 multislice computed tomography scans of individuals aged 40 to 79 years. Our geometric morphometric analyses show that mandibular sexual dimorphism remains significant throughout the aging process and that mandibular shape changes start around 50 years. However, the senescence process affects male and female individuals differently : females present an earlier onset, higher rate and more marked conformational changes, and the areas subjected to conformational changes differ from male to female individuals. Furthermore, tooth loss, and particularly the loss of occlusal contacts, leads to different conformational differences in males and females. Also, it tends to attenuate size sexual dimorphism and enhance shape sexual dimorphism
Aeroelastic instabilities of an airfoil in transitional flow regimes
Get PDFCette thèse porte sur l'étude de l'instabilité aéroélastique provenant de l'interaction fluide–structure, dans le cas d'une aile rigide montée sur un ressort en torsion.
L'étude est centrée sur le phénomène de flottement dû à un décollement laminaire, et plus précisément sur les oscillations (en torsion) auto-entretenues détectées expérimentalement pour un profil NACA0012 à faible incidence, dans la gamme de nombre de Reynolds dits transitionnels (Re in [10^4 – 10^5]), caractérisé par un décollement de la couche limite initialement laminaire, suivi d'une transition et d'un rattachement. L'objectif principal de la thèse est d'expliquer ce phénomène en se basant sur des concepts d'instabilité. Pour ce faire, différentes approches numériques ont été conduites: des simulations numériques bidimensionnelles et des simulations numériques tridimensionnelles (DNS). Ces approches ont en suite servi de base à des analyses de stabilité linéaire (LSA) autour d'un champ moyen ou d'un champ périodique (analyse de Floquet). Le deuxième objectif vise à explorer les différents scénarios non linéaires qui apparaissent dans cette gamme de Reynolds. La première partie de la thèse est consacrée à la caractérisation de l'écoulement autour de l'aile pour des angles d'incidence fixes. Des simulations temporelles bidimensionnelles montrent l'apparition d'oscillations à haute fréquence associées au détachement tourbillonnaire en aval du profil à partir de Re = 8000.
Une analyse de stabilité hydrodynamique (Floquet) est réalisée pour caractériser la transition vers un écoulement tridimensionnel. Des simulations tridimensionnelles sont ensuite réalisées pour Re = 50000 afin de caractériser l'écoulement instantané et moyenné. L'analyse des forces moyennes exercées sur l'aile à incidence fixe permettent de détecter une rigidité aérodynamique négative (rapport moment-incidence) pour la gamme |alpha| 0°), où des solutions chaotiques et quasi-périodiques coexistent pour les mêmes paramètres structuraux, et évolue vers un scénario où les oscillations se font autour de alpha = 0°.
La dernière partie de la thèse essaie d'expliquer la déstabilisation des positions d'équilibre non nulles conduisant à un comportement quasi-périodique à l'aide d'analyses LSA autour des champs moyens et périodiques à incidence fixe. Même si ces analyses sont incapables de prédire un mode propre instable, nous concluons que l'inclusion du terme des contraintes de Reynolds dans la dynamique de perturbation de l'écoulement moyen a un effet important.This thesis investigates aeroelastic instability phenomena arising in coupled fluid–structure interactions, considering the flow around a rigid airfoil mounted on a torsion spring.
The focus is on the laminar separation flutter phenomenon, namely a self-sustained pitch oscillation detected experimentally on a NACA0012 airfoil in the transitional Reynolds number regime (Re in [10^4 – 10^5]) at low incidences, characterised by a detachment of an initially laminar boundary layer followed by its transition and subsequent reattachment. The main objective of the thesis is to explain this phenomenon in terms of instability concepts.
For this, a combination of numerical approaches involving two- and three-dimensional Navier–Stokes simulations—the latter refereed to as Direct Numerical Simulations (DNS)—along with linear stability analyses (LSA) around a mean flow or a periodic flow (Floquet analysis) is employed.
A second objective is to numerically explore the different nonlinear scenarios appearing in the low-to-moderate Reynolds number regime. The first part of the thesis is devoted to the characterisation of the fluid flow around the airfoil considering fixed incidences. Two-dimensional time-marching simulations are first employed, showing the emergence of high-frequency vortex shedding oscillations for Re = 8000. A hydrodynamic stability analysis (Floquet) is then employed to characterise the transition to a three-dimensional flow and DNS is eventually used to characterise both instantaneous and averaged flow quantities at Re = 50000. An analysis of the mean forces exerted on a fixed-incidence wing allows to detect a negative aerodynamic stiffness (torque-to-incidence ratio) in the range |alpha| < 2°, indicating a static instability. The second part of the thesis is devoted to the characterisation of the primary instability of the coupled fluid–structure system using LSA around the mean and periodic flow fields. Considering the symmetrical equilibrium position alpha = 0°, the analysis shows the presence of an unstable static mode, in accordance with the existence of a negative aerodynamic stiffness.
In the third part of the thesis, the emergence of self-sustained flutter oscillations is investigated via two-dimensional aeroelastic simulations. The investigation shows that the system first transitions towards a pitch oscillation around the nonsymmetrical equilibrium position (alpha > 0°), with coexistence of chaotic and quasi-periodic solutions for the same structural parameters, and subsequently transitions towards a pitch oscillation around the symmetrical position (alpha = 0°) as the Reynolds number increases. In the last part of the thesis, an attempt is made to explain the destabilisation of the nonsymmetrical equilibrium positions leading to a quasi-periodic behaviour using LSA around the mean and periodic flow fields at fixed incidences. Even if these analyses are unable to predict an unstable eigenmode, we conclude that the inclusion of the Reynolds stress term in the mean flow perturbation dynamics has an important effect