Institut Charles Sadron

Theses de l'ULP
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    Braid groups and categorification

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    La thèse porte sur la catégorification de généralisations de groupes de tresses. Nous étendons une représentation des groupes de tresses par complexes de bimodules de Soergel due à Rouquier. Nous généralisons d’abord ce résultat en type A aux monoïdes de tresses singulières, puis aux groupes de tresses virtuelles. Enfin nous définissons, puis catégorifions des groupes de tresses virtuelles de type B en nous fondant sur une description des groupes de tresses de type B donnée par Tom Dieck utilisant des tresses symétriques.The thesis focuses on categorification of generalizations of braid groups. We extend a representation of braid groups via complexes of Soergel bimod¬ules due to Rouquier. We first generalize this result in the type A case to singular braid monoids and then to virtual braid groups. Finally we define and categorify virtual braid groups of type B using a description given by Tom Dieck of braid groups of type B via symmetric braids

    Hydro-thermal behavior of a fluid flowing in a rough fracture : modelling and application to fractured bedrocks

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    Dans de nombreux réservoirs géothermiques profonds, l'échangeur thermique est un massif de roches chaudes fracturées. Comment la morphologie des fractures influence telle le flux hydraulique et le champ de température lorsque de l'eau froide est injectée dans ce milieu ? Cette question est abordée à l'échelle de la fracture, de manière numérique, à l'aide de deux méthodes : par différences finies, en 2D, et par méthode de Boltzmann sur réseau, en 3D. Les calculs en différences finies montrent qu'une ouverture autoaffine induit une variabilité spatiale du flux hydraulique et du champ de température (chenalisation). Souvent, ceci réduit l'efficacité du transfert thermique entre la roche et le fluide. Le comportement hydrothermique est essentiellement contrôlé par les plus grandes longueurs d'ondes des ouvertures. Deux application à grande échelle sont proposées: à Soultz-sous-Forêts (France) et à Draix (France). À Draix, la géométrie de fractures du soussol est caractérisée précisément à partir de carottes géologiques, en utilisant un laser. Ces données sont utilisées pour quantifier la perméabilité. À l'aide de méthodes de Boltzmann sur réseau, la modélisation du comportement hydrothermique dans des fractures présentant une topographie avec de fortes pentes est abordée. Au voisinage d'une aspérité de forme simple, le comportement hydrothermique modélisé est très différent (recirculation) de celui dans le reste de la fracture. L'ensemble de ces modélisations suggère qu'il est nécessaire de prendre en compte la morphologie des fractures pour estimer le comportement hydrothermique en géothermie.For many deep geothermal systems, the heat exchanger consists in a hot fractured bedrock. How does the morphology of the fractures influence the hydraulic flow and the temperature field when cold water is injected into this medium? This question is numerically addressed at the fracture scale, using two methods: finite differences, in 2D, and lattice Boltzmann methods, in 3D. The finite difference computations show that a self&affine aperture induces space variability of the hydraulic flow and temperature field. It can create a channeling of the fluid, which reduces the efficiency of the heat transfer between the rock and fluid. These hydrothermal characteristics are mostly generated by the largest wavelengths of these self&affine apertures. A first application at large scales, dimensioned according to the characteristics of the geothermal site of Soultz-sous-Forêts (France) is proposed. A second application aims at evaluating the permeability of the basement of Draix (French Alps). To do so, the geometry of fractures is precisely characterized using geological cores. Using laser measurements, the morphology of fracture apertures is reconstructed. These data are used to estimate the permeability, shown to be relatively high. Lattice Boltzmann methods are used to model the hydrothermal behavior in fractures whose topography is very steep. The hydrothermal behavior near a simple&shaped asperity is very different (recirculation) from the one in the remaining parts of the fracture. All these modelings suggest that it is necessary to take into account the morphology of the fractures to estimate the hydrothermal behavior for geothermal purposes

    Collision detection in volumetric subdivisions

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    La détection de collision dans des scènes complexes est un processus crucial dans les simulations physiques et les applications temps-réel. Si des performances suffisantes sont obtenues pour des scènes statiques, les approches classiques atteignent leurs limites lorsque la complexité des scènes augmente et lorsque les objets représentés deviennent déformables. Nous présentons dans cette thèse une approche générique, efficace et précise pour la détection de la collision dans le cadre de la simulation d’opérations chirurgicales. Les mobiles sont représentés par des maillages en déplacement dans un environnement d´eformable. Leurs sommets sont suivis dans une subdivision volumique convexe de cet espace environnant. Des particules sont continuellement lancées le long des arêtes des maillages pour détecter les collisions et suivre les contacts entre les mobiles et leur environnement. Cette méthode est couplée à un mécanisme de prédiction exploitant la cohérence temporelle et les relations d’adjacences topologiques pour réduire le nombre de tests géométriques nécessaires. Notre méthode gère la subdivision dynamique des mobiles et des zones de contact. Elle permet également de gérer efficacement les modifications géométriques et topologiques de l’environnement, telles que des coupures ou des déchirures, ou plus généralement l’ajout ou la suppression de matière. Nous expérimentons des simulations physiques basées sur la méthode des masse-ressort et du shape-matching et analysons les performances de notre méthode. Nous comparons également notre approche aux méthodes classiques basées sur des structures hiérarchiques.Collision detection in complex scenes is a critical process required for physical simulations and real-time applications. If good performance are achieved for static scenes, classical approaches reach their limits when the scene complexity increase and when the objects are deformable. We present a generic, efficient and accurate approach for collision detection which is adapted for surgery simulation. The moving objects are represented as meshes moving inside a deformable environment. The vertices are followed in a convex volumetric subdivision of the surrounding space. Particles are spanned along the edges of the meshes to detect collision and follow the contacts occuring between the moving object and its environment. This method is coupled with a forecast mechanism using temporal consistency and topological adjacency relation to reduce the required geometrical tests. Our method handles the dynamic subdivision of both the moving object and the contact area. It also allows to handle efficiently geometrical and topological changes of the environment, such as cuts, tears, or more generally any add or removal of material. We experiment physical simulation based on mass-spring and shape-matching physical models and analyse the performance of our method. We also compare our approach with classical methods based on a hierarchical structure

    Synthesis, photophysical properties and biomolecule labelling using luminescent lanthanide complexes

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    Ce travail de thèse a consisté en la synthèse multi-étape et convergente de nouveaux marqueurs luminescents à base d’ions lanthanides possédant une antenne de type 2,6-bispyrazol-1-yl-pyridine et des bras chélatants iminodiacetates. La première partie du projet a été la synthèse de ligands possédant des fonctionnalisations en position 4’ pouvant influencer les propriétés photophysiques des complexes et utilisables comme lien vers des molécules bioactives. Les complexes de lanthanides obtenus ont des rendements quantiques de luminescence variant de 4,5 % à 12 % pour les complexes d’europium et de 3,5 à 100 % pour les complexes de terbium. Leurs temps de vie de luminescence varient de 1 à 1,5 ms pour les complexes d’europium et peuvent atteindre 3 ms pour les complexes de terbium. La seconde partie du projet est axée sur l’utilisation de ces complexes comme marqueur de molécules bioactives, le but étant de mettre au point un dosage fluoroimmunologique de l’antigène ACE en utilisant le temps résolu et le transfert d’énergie par résonnance (FRET) d’un donneur d’énergie, un complexe de lanthanide, vers un accepteur d’énergie de type cyanine. Les résultats obtenus sont trés encourageants et nous nous sommes focalisés sur l’optimisation des complexes. La troisième partie de ce projet expose les efforts mis en oeuvre afin d’optimiser les propriétés photophysiques et la stabilité des complexes en milieu biologique. L’optimisation des propriétés photophysiques des complexes est obtenue par modification de l’antenne, avec la synthèse de l’antenne 2,6-bisindazol-1-yl-pyridine qui permet d’obtenir l’absorption des complexes dans la région proche du visible du spectre électromagnétique. L’optimisation de la stabilité des complexes en milieu biologique est obtenue par l’utilisation de bras chélatants de type glyphosate.The aim of this thesis was the multi-step synthesis of new luminescent dyes based on lanthanide ions with a core based on 2,6-bispyrazol-1-yl-pyridine and chelating arms such as iminodiacetate. The first part of this project was the synthesis of ligands with fonctionalisation in 4’ position of the antenna which can strongly influence the photophysical properties of the complexes and is useful for biomolecule labelling. Lanthanide complexes obtained have quantum yields between 4.5 % and 12 % for europium complexes and between 3.5 % and 100% for terbium complexes. Luminescence lifetime decays vary between 1 and 1.5 ms for europium complexes and can reach 3 ms for terbium complexes. The second part of this project was focused one biological application of these lanthanide markers, in particular fluoroimmunoassays of antigen CEA, using time resolved measurement and fluorescence resonance energy transfer from a donor, a lanthanide chelate, to an acceptor, a cyanine. Results obtained were promising and we focus our effort to the optimisation of the photophysical properties of complexes and stability of complexes in biological media. In the third part, optimisation of photophysical properties of complexes was achieved with the synthesis of the antenna 2,6-bisindazol-1-yl-pyridine which displace the absorption of complexes to the visible part of the electromagnetic spectrum. Optimisation of the complexes stability was obtained using glyphosate type chelating arms

    Coordination chemistry of iron complexes with ligands patterned aminomethyl pyridine substituted macrocyclic or not, and reactivity towards dioxygen to

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    Ce travail de thèse s’inscrit dans la problématique de l’activation de l’oxygène moléculaire par des complexes moléculaires ferreux en série non-porphyrinique. Une série de ligands tripodes azotés de structure tris(2-pyridylméthyle)amine comportant des substituant de type amide et esters a été préparée. La synthèse d’un nouveau composé macrocyclique à motif aminométhyle pyridine est également décrite. Les complexes dichloro- ou ditriflato- ferreux de tous les ligands synthétisés ont été préparés, et caractérisés par une large gamme de techniques, incluant la spectroscopie d’absorption électronique, la RMN paramagnétique (1H et 19F), des mesures électrochimiques, et le cas échéant, diffraction des rayons X. La réactivité vis-à-vis du dioxygène a été entreprise. Les complexes étudiés s’avèrent être des outils de choix dans l’étude de la régulation de l’activité, puisque nous jouons ici sur le seconde sphère de coordination. Nous démontrons sans ambiguïté que l’étape initiale d’une quelconque réactivité avec le dioxygène implique sa coordination au métal, par un processus dissociatif, au moins dans le cas de complexes coordinativement saturés. Il est très probable qu’une fois coordiné, le dioxygène soit réduit par le centre métallique.In the present work, we address the question of activation of molecular oxygen by Fe(II) complexes in non-porphyrinic chemistry. A series of nitrogen-containing tripods with the tris(2-pyridylmethyl)amine skeleton has been prepared. Additionally, a new macrocylic ligand containing the aminomethylpyridyl motif has been synthesized. The FeCl2 or Fe(OTf)2 complexes of all newly synthesized ligands have been prepared, and characterized by a broad array of techniques, including UV-visible spectroscopy, 1H and 19F paramagnetic NMR, and when possible, X-ray diffraction. Reactivity studies have been performed. Our complexes turn out to be interesting tools to address the question of the regulation of oxygen-sensitivity, since we play with the second coordination sphere. We unambiguously demonstrate that the initial step in the reaction with molecular oxygen involves the coordination to the metal centre, by a dissociative mechanism, at least within coordinatively saturated metal centres. It is very likely that once coordinated, molecular oxygen is reduced by the metal centre

    Syntheses and characterizations of nano-macro catalysis supports based on carbon and silicon carbide : application for the oxidation of hydrogen sulfide into elemental sulfur

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    Cette thèse a pour but de développer des supports de catalyseurs novateurs à base de carbone et de carbure de silicium. Le premier support est constitué de nanotubes de carbone macronisés sous forme de papier buvard (BP). Il possède les avantages liés aux propriétés des nanotubes de carbone comme un très haut rapport d’aspect. Ceux-ci confèrent au catalyseur BP+3%Fe2O3 des performances catalytiques supérieures à des catalyseurs plus classiques tel qu’un catalyseur similaire supporté sur le charbon actif (CA) pour la réaction d’oxydation de l’H2S en soufre élémentaire à pression atmosphérique. Le deuxième support est composé de carbure de silicium méso et macroporeux obtenu par synthèse à mémoire de forme. Cette structure poreuse contrôlée permet d’obtenir une activité catalytique dans la réaction d’oxydation d’H2S supérieure à celle obtenue avec un catalyseur similaire supporté sur alumine ou CA. De plus le SiC montre une résistance à l’oxydation moyenne qui peut être optimisée. Enfin, le dernier support étudié est un composite comportant un support hôte de SiC sur lequel on a fait croître des nanofibres de SiC. Ceci permet d’avoir les propriétés macroscopiques du support et les propriétés nanoscopiques des nanofibres de SiC. Par ailleurs, ce type de support montre une résistance à l’oxydation améliorée par rapport au SiC du fait de la croissance des nanofibres de SiC qui bloquent l’oxydation. D’autres améliorations de ces supports sont envisageables à l’aide de dopage par d’autres éléments.This thesis aims at developing new catalyst supports based on carbon and silicon carbide. The first support is constituted by carbon nanotubes macronised under the shape of bucky paper (BP). It has advantages related to the properties of the carbon nanotubes such as a very high aspect ratio. This provides to the catalyst BP+3%Fe2O3 catalytic performances superior to those of similar catalysts such as ones supported on activated charcoal (AC) for the reaction of oxidation of H2S into elemental sulfur at atmospheric pressure. The second support consists in meso and macroporous silicon carbide obtained by shape memory synthesis. This controlled porous structure leads to high catalytic activity in the reaction of oxidation of H2S, superior to that of a similar catalyst supported on alumina of AC. Moreover, the SiC support exhibits a medium resistance to oxidation that may be optimized. Finally, the last support is a composite support comprising a SiC host support on which SiC nanofibers have been grown. This allows to have both the macroscopic properties of the support and the nanoscopic properties of the SiC nanofibers. In addition, this type of support shows improved resitance to oxidation compared to SiC thanks to the growth of the SiC nanofibers that inhibit the oxidation. Other improvements of the supports are imaginable by doping with other elements

    Proteomic: instrumentation's expertise, applications and glycosylations studies

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    Pour répondre aux questions posées par les biologistes, la description des protéomes doit être de plus en plus précise au niveau des structures des protéines et en particulier des modifications posttraductionnelles. Malgré le grand nombre de méthodologies développées en analyse protéomique, la description d’un protéome reste souvent encore assez sommaire au vue de sa complexité structurale. La glycosylation apporte aux protéines un degré de complexité qui rend l’analyse des glycoprotéines particulièrement difficile principalement à cause de son hétérogénéité. Nous avons donc développé un ensemble de méthodologies qui permet, non seulement de déterminer les sites de N-glycosylation ainsi que les micro-hétérogénéités associées, mais qui est également adapté à l’étude d’échantillons disponibles en très petites quantités. Notre travail a principalement porté sur les points suivants : · L’identification d’un maximum de protéines grâce à une optimisation des méthodes nanoLCMS/MS pour des d'échantillons en très petites quantités ne permettant de réaliser qu’une seule analyse ; · La caractérisation des glycopeptides présents dans des mélanges complexes, en utilisant les ions diagnostiques spécifiques de la fragmentation des glycopeptides. Ces développements méthodologiques ont été appliqués à différents problèmes biologiques (Toxoplasma gondii, Vitis vinifera), et ont ainsi permis d'identifier et de caractériser des protéines et des glycoprotéines impliquées dans des processus biologiques clefs.Biological questions require a sharp description of proteomes at the level of protein structures and in particular for posttranslational modifications. Despite the large number of methodologies developed in proteomic analysis, the description of a proteome remains usually inaccurate compared to its high degree of structural complexity. Glycosylation provides proteins with a high degree of complexity that makes analysis difficult especially because of its heterogeneity. We have therefore developed a series of methodologies allowing the determination of Nglycosylation sites as well as their micro-heterogeneities. These methodologies were then adapted to the analysis of samples available only in very low amounts. Our work focused on the following elements: · Identify a maximum of proteins from small quantity samples, sufficient for only one analysis, by optimizing nanoLC-MS/MS methods; · Characterize glycopeptides available in complex mixtures, using diagnostics ions which are specific to glycopeptides fragmentation. These developments were then applied to diverse biological problematic and allowed the identification and characterization of proteins and glycoproteins involved in key biological processes

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