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Fonctionalization methods of boradiazaindacenes for specific applications
No full textCe travail de thèse a consisté en la synthèse et la modification de composés fluorescents de type bora-diaza-indacène (ou BODIPY). Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la synthèse de systèmes multichromophoriques entièrement organiques. L’étude photophysique a montré que plus de 80% de l’énergie absorbée par ces systèmes était transférée vers le chromophore de plus basse énergie. Dans le projet suivant, nous nous sommes intéressés à l’introduction d’une fonction bioconjugable sur ces dérivés BODIPYs à l’aide de la réaction de carbonylation catalysée au palladium. Après une étude méthodologique, au cours de laquelle plusieurs substrats ont pu être introduits efficacement, nous avons été en mesure d’obtenir un acide aminé marqué qui a pu être utilisé dans une synthèse peptidique automatisée. Ce mémoire expose également une méthode originale de fonctionnalisation sélective d’un ou des deux méthyles en position α-pyrroliques des BODIPYs à l’aide de nucléophiles. L'étude photophysique des nouveaux composés a montré que cette transformation permettait d’introduire de nouveaux substituants sans modifier les propriétés d'absorption et d'émission du fluorophore. Enfin, la présence d’un atome de bore tétravalent dans les BODIPYs nous a permis d’envisager la synthèse d’un fluorophore chiral comportant un bore stéréogène. Après plusieurs essais infructueux, nous sommes parvenus à synthétiser de façon racémique un BODIPY chiral qui a pu être dédoublé sur HPLC chirale. Les deux énantiomères ont été entièrement caractérisés et la stabilité configurationnelle du bore dans les conditions ambiantes a été démontrée.The objective of this thesis was the synthesis and the modification of boradiazaindacenes (or BODIPYs) for various applications. At first, we focused on the synthesis of organic multichromophoric arrays containing up to five different chromophores. The photophysical study showed that the energy absorbed by these systems was almost quantitatively transferred towards the lowest energy chromophore. In the following project, we focused on the introduction of a bioconjugable function on BODIPYs using the Palladium catalysed carbonylation reaction. After a methodological study, during which several substrates were efficiently introduced, we were able to synthesize a fluorescent-labeled amino acid which was used in automated peptide synthesis. We also developped an original and selective fonctionnalization of one or both methyl groups in alpha-pyrrolic position of BODIPYs by the use of nucleophiles. The photophysical study of the new compounds showed that this transformation allowed the introduction of new substituants without modifying the spectroscopic properties of the fluorophore. Finally, the presence of a tetravalent boron atom in BODIPYs allowed us to synthesize a chiral fluorophore containing a stereogenic boron. After several unsuccessfull attempts, we succeeded in synthetizing a chiral BODIPY which was resolved on chiral HPLC. Both enantiomers were completely characterized and configurational stability of the boron in ambient conditions was demonstrated
Elaboration and characterization of eco-designed thick dry coatings intended for replace electrolytic plating
No full textLes matériaux utilisés industriellement sont de plus en plus sollicités dans des conditions extrêmes, exigeant résistance à l’usure et à la corrosion. A ces performances techniques s’ajoutent désormais des contraintes environnementales de plus en plus fortes nécessitant la recherche de traitements de surface alternatifs. L’objet de cette thèse est de remplacer le chromage dur électrolytique par des traitements par voie sèche, en garantissant performances techniques et environnementales par analyse du cycle de vie des dépôts. Afin de corriger certains défauts des dépôts obtenus par projection thermique, et de se rapprocher des qualités des dépôts obtenus par rechargement laser, procédé performant mais beaucoup plus lent, un procédé hybride innovant de refusion laser in situ a été utilisé. La refusion de dépôts NiCrBSi - matériau sélectionné pour ses bonnes performances environnementales - a mis en évidence une répartition homogène de carbures et de borures dans une structure plus dense, sans porosité, entraînant une amélioration des propriétés mécaniques. Le traitement hybride permet d’architecturer différemment les dépôts en remplaçant la microstructure lamellaire par une microstructure dendritique, multiphasique, plus adaptée aux sollicitations mécaniques et chimiques. Les modes de dégradation tribologique, comme les mécanismes de corrosion, diffèrent. Le dépôt d’alliage NiCrBSi par refusion laser in situ, au bilan environnemental acceptable, appliqué avec une densité d’énergie laser suffisante, pourrait être une solution de choix au remplacement des dépôts électrolytiques de chrome dur.Materials used industrially are more and more applied under extreme conditions, implementing wear and/or corrosion resistance. In addition, environmental regulations are nowadays effective. Thus, it seems necessary to find surface coatings with justified environmental behaviour, implementing life cycle assessment of the processes. This Ph.D. thesis aims to replace electrolytic hard chromium plating by dry coatings. In order to improve some well-known drawbacks of thermal spraying, laser remelting was combined to thermal spraying. Remelting of NiCrBSi deposit, which was selected for its good environmental behaviour, shows a homogeneous carbides and borides distribution in the coating layer and an improvement of the mechanical properties compared to the as-sprayed sample. The hybrid process changes structure from lamellar to dendritic and produces denser coatings with finer structures, without porosity, which improves chemical and mechanical properties. Results are closely linked to laser cladding, except that there are obtained with a very high process velocity. Whereas hard chromium plating is affected by its characteristic microcrack structure, and APS by surface fatigue, laser coatings show an adhesive wear mechanism corresponding to a wear by oxidation in case of laser remelting. If the corrosion kinetics are comparable according to the selected process, mechanisms change. In case of as-sprayed sample, porosity lets the electrolyte reach the substrate, while the in situ remelted sample substrate is not reached. Concerning hard chromium replacement, laser in situ remelted NiCrBSi could be a good solution
In situ studies of spin electronics properties of magnetic nanocontacts fabricated using a Lab-on-chip approach
No full textCette thèse est consacrée à l'étude des propriétés électriques dépendent du spin de contacts magnétiques ayant une taille de quelques atomes seulement. Nous avons développé un montage original et sophistiqué permettant de fabriquer et mesurer le transport électrique au travers de ces matériaux nanométriques de tailles ultimes. Les échantillons ont été obtenus par une combinaison de techniques de fabrication "top-down", avec une construction de type 'bottom-up' l'électrochimie pour ramener la distance et la taille a des dimensions atteignant quelques atomes. Une approche de type "Iab-on-chip", utilisant le microfluidique , permet de contrôler le flux et la présence de la solution électrolytique. Des contacts de tailles atomique ont été obtenus pour différents matériaux et les propriétés de magnétorésistance ont été systématiquement étudiées pour le Ni. Les mesures ont montré des propriétés d'anisotropie de la magnétorésistance, d'amplitude largement supérieure aux propriétés du bulk Ni. Le tiers des échantillons a montré un changement énorme de la résistance en fonctions de l'orientation du champ magnétique. En étudiant cet effet sous changement de l'environnement chimique de l'échantillon , nous avons pu irrévocablement identifier l'origine de cet effet, étant la présence des ions métalliques paramagnétiques en solution. Ceci éclaire d'un jour nouveau un débat dans la communauté, ayant exclu ce type d'observation en argumentant d'effet mécanique affectant les mesures. Des mesures complémentaires sur les contacts de Pt et sur des échantillons combinant des jonctions à brisure mécanique avec l'électrochimie, confirment le rôle particulier joué par l'environnement chimique.his thesis is dedicated to investigating spin-dependent electrical properties of magnetic contacts of a few atoms. New properties are expected when reducing the size of magnetic contacts down. We developed an original and sophisticated setup for fabricating and measuring electrical transport through such ultimate nano-sized materials. Samples were obtained by a combination of top down technologies related to patterning the initial 2 electrodes, with bottom-up construction, involving electrochemistry to close-up the distance and size down to atomic size values. We used a lab on chip approach, taking advantage of microfluidics to control the flow and presence of the electrolytic solution. This whole setup was inserted into an electromagnet. This allowed fast setting of magnetic field amplitude and orientation, under possible variable temperature environment. Atomic-size junctions were successfully obtained for several materials: Ag, Au , Ni Co, Pt, and magnetoresistance properties of Ni contacts were systematically investigated. Measurements revealed anisotropic magnetoresistance properties, of magnitudes much larger than bulk intrinsic values. One third of the samples exhibited huge change of resistance under applied magnetic field orientation. We unambiguously indentified the paramagnetic metal ions as the origin of this huge eftect. This provides novel insight into a debate in the community that had excluded this observation under the assumption that it is aftected by mechanical artifacts. Investigations on Pt contacts and on samples combining mechanical break junctions and electrochemistry junctions confirmed the peculiar role played by the electrochemical environment
Medium access control facing the dvnamics of wireless sensor networks
No full textUn réseau de capteurs sans fil (Wireless Sensor Network, WSN) consiste en une distribution spatiale d'équipements embarqués autonomes, qui coopèrent de manière à surveiller l'environnement de manière non-intrusive. Les données
collectées par chaque capteur (tels que la température, des vibrations, des sons, des mouvements etc.) sont remontées de proche en proche vers un puits de collecte en utilisant des technologies de communication sans fil. Voilà une
décennie que les contraintes inhérentes à ces réseaux attirent l'attention de la communauté scientifique. Ainsi, de nombreuses améliorations à différents niveaux de la pile de communication ont été proposées afin de relever les
défis en termes d'économie d'énergie, de capacité de calcul et de contrainte mémoire imposés par l'utilisation d'équipements embarqués. Plusieurs déploiements couronnés de succès démontrent l'intérêt grandissant pour cette
technologie.
Les récentes avancées en termes d'intégration d'équipements et de protocoles de communication ont permis d'élaborer de nouveaux scénarios plus complexes. Ils mettent en scène des réseaux denses et différentes méthodes de collection
de données. Par exemple, l'intérêt de la mobilité dans les WSNs est multiple dans la mesure ou les capteurs mobiles peuvent notamment permettre d'étendre la couverture d'un réseau, d'améliorer ses performances de routage
ou sa connexité globale. Toutefois, ces scénarios apportent de nouveaux défis dans la conception de protocoles de communication.
Ces travaux de thèse s'intéressent donc à la problématique de la dynamique des WSNs, et plus particulièrement à ce que cela implique au niveau du contrôle de l'accès au médium (Medium Access Control, MAC). Nous avons tout d'abord étudié l'impact de la mobilité et défini deux nouvelles
méthodes d'accès au médium (Machiavel et X-Machiavel) qui permettent d'améliorer les conditions d'accès au canal pour les capteurs mobiles dans les réseaux denses. Notre deuxième contribution est un algorithme d'auto-
adaptation destiné aux protocoles par échantillonnage. Il vise à minimiser la consommation énergétique globale dans les réseaux caractérisés par des modèles de trafic antagonistes, en obtenant une configuration optimale sur
chaque capteur. Ce mécanisme est particulièrement efficace en énergie pendant les transmissions par rafales qui peuvent survenir dans de tels réseaux dynamiques.A WSN consists in spatially distributed autonomous and embedded devices that cooperatively monitor physical or environmental conditions in a less intrusive fashion. The data collected by each sensor node (such as temperature, vibrations, sounds, movements etc.) are reported to a sink station in a hop-by-hop fashion using wireless transmissions. In the last decade, the challenges raised by WSN have naturally attracted the interest of the research community. Especially, signicant improvements to the communication stack of the sensor node have been proposed in order to tackle the energy, computation and memory constraints induced by the use of embedded devices. A number of successful deployments already denotes the
growing interest in this technology.
Recent advances in embedded systems and communication protocols have stimulated the elaboration of more complex use cases. They target dense and dynamic networks with the use of mobile sensors or multiple data collection schemes. For example, mobility in WSN can be employed to extend the network coverage and connectivity, as well as improve the routing performances. However, these new scenarios raise novel challenges when designing communication protocols.
The work presented in this thesis focuses on the issues raised at the MAC layer when confronted to dynamic WSN. We have rst studied the impact of mobility and dened two new MAC protocols (Machiavel and X-Machiavel) which improve the medium access of mobile sensor nodes in dense networks.
Our second contribution is an auto-adaptive algorithm for preamble sampling protocols. It aims at minimizing the global energy consumption in networks with antagonist trafic patterns by obtaining an optimal configuration on each node. This mechanism is especially energy-efficient during burst transmissions that could occur in such dynamic networks
L'accès des personnes précarisées à l'eau et à l'énergie. Entre service marchand et action sociale, la production locale de la politique publique d'aide aux impayés : le cas du Bas-Rhin
No full textDynamic knowledge management modeling for the innovation in engineering design
No full textLes connaissances et l'innovation sont considérées comme des sources indispensables à un avantage concurrentiel pour les entreprises. Alors une stratégie basée sur l’innovation et la connaissance est primordiale. L'objectif principal de cette thèse est de proposer une approche de capitalisation de connaissances pour l’innovation et aussi, construire un système informatique basé sur cette approche pour aider les concepteurs à innover de manière plus facile et efficace. Nous modélisons le mécanisme de KM avec un modèle systémique de connaissances, un méta modèle et un macro processus de KM. Nous construisons un processus en réseau d'innovation et un modèle de l’état transition en conception pour intégrer les activités de KM. Afin de mettre en oeuvre notre approche, un modèle hiérarchique est construit en intégrant le méta modèle et le macro processus de KM à l'innovation et la conception. Pour démontrer les
fonctionnalités et l’applicabilité de l'approche proposée, un prototype de logiciel basé sur l’approche est
développé et appliqué dans un cas industriel d’utilisation.The knowledge and innovation are considered as the essential sources of the competitive advantage of companies. Thus, the strategy based on knowledge and innovation is crucial for sustaining their competitive advantage. The objective of this study is to propose an approach of Knowledge Management (KM) for innovation in design and build a computer system on the approach in order to help the designers to innovate more efficiently. For obtaining our objective, we model the mechanism of KM for innovation with a systemic knowledge model of content and context, a meta-model and a macro process of KM. we build a networking process of innovation and a state transition model of design integrating the KM activities. In order to operationalize the approach of KM for innovation, a hierarchical model is constructed by integrating the metamodel and macro process of KM with the processes of innovation and design. For demonstrating the functionalities and applicability of the proposed approach, a software prototype based on the approach is developed and applied in an industrial case study
Modeling and optimization of biological mitigation processes in porous matrices contaminated by pesticides: towards a new functionality of stormwater basins
No full textLe travail de cette thèse aborde le développement d’un modèle de simulation numérique afin de mieux appréhender le devenir des pesticides au sein d’un massif poreux constituant une zone humide artificielle. Il représente une contribution dans le champs des méthodes numériques employées pour la simulation des écoulements d’eaux et du transport réactif des polluants dans les milieux poreux à saturation variable. L’originalité est l’application des éléments finis mixtes hybrides tant pour simuler l’hydrodynamique que pour le transport. Différents modèles cinétiques de biodégradation des pesticides sont également implémentés. La classification ascendante hiérarchique d'un groupe de 15 paramètres indicateurs de temps et d'erreur est proposée pour la sélection du modèle hydrodynamique le plus approprié selon les conditions initiales et aux limites à simuler. Après vérification du modèle développé, l’application a eu pour cadre l’un des sites expérimentaux du projet européen ARTWET (LIFE06 ENV/F/000133), le bassin d’orage du Waldweg à Rouffach, France. L'optimisation de la conception du bassin d’orage est effectuée par la construction d’une zone humide artificielle à écoulement horizontal. Des expériences de traçage numérique permettent de simuler plusieurs scénarios de fonctionnement hydraulique. Les effets induits par une hétérogénéité d’adsorption dans le milieu sont analysés. Une équation empirique et la définition des choix opérationnels permettent l’évaluation et l’optimisation de la capacité de stockage ainsi que de la distribution des temps de séjour. Une gestion hydraulique est finalement suggérée en relation avec les temps de rétention et de dégradation des pesticides.This thesis work addresses the development of a numerical simulation model for a better understanding of the processes governing the fate of pesticides within a porous medium that constitutes an artificial wetland. It represents a contribution to the numerical methods dedicated to the simulation of water flow and reactive transport of pollutants in variably saturated media. The originality here is to simulate both flow and transport with the application of the mixed hybrid finite element method. Different pesticide biodegradation kinetic models have been also implemented. The agglomerative hierarchical clustering of a group of 15 time and error indicator parameters is proposed for the selection of the most suitable hydrodynamic option-model, depending on the initial and boundary conditions to simulate. After verification, the developed model was applied to one of the experimental sites of the European project ARTWET (LIFE06 ENV/F/000133), the Waldweg stormwater basin, located in Rouffach, France. The optimization of the stormwater basin design is carried out by the construction of a horizontal-flow constructed wetland (HFCW). Numerical tracer experiments permit to simulate several hydraulic operating scenarios of the HFCW. The effects induced by adsorption heterogeneity in the medium are analyzed. An empirical equation and the definition of alternative operational options permit the evaluation and optimization of the capacity of storage, as well as the residence time distribution. A hydraulic management of the HFCW is finally suggested in relation to the retention capacity and the time for pesticide degradation
Study of protein-protein and protein-membrane interactions leading to the channeling of metabolic fluxes in phenylpropanoid metabolism in Arabidopsis thaliana, involving cytochromes P450 from CYP73A and CYP98A families : functional analysis of CYP98As and CYP73As paralogues in Nicotiana tabacum
No full textLes métabolons sont des complexes supramoléculaires constitués d’éléments structuraux et d’enzymes consécutives d’une voie de biosynthèse. De telles structures offrent de nombreux avantages pour l’organisation et l’efficacité des voies métaboliques et du métabolisme dans son ensemble. La formation de métabolons dans la voie de biosynthèse des phénylpropanoïdes est envisagée depuis de longues années. L’association/dissociation de ces derniers assurerait la canalisation des flux métaboliques entre les différentes branches constituant cette voie de biosynthèse. Deux cytochromes P450 membranaires, CYP73A5 et CYP98A3, ainsi que deux enzymes solubles, la p-coumaroyl :CoA ligase 1 (4CL-1) et l’hydroxycinnamoyl-CoA :shikimate hydroxycinnamoyl transférase (HCT), sont des éléments clé dans la formation du métabolon spécifique de la voie de biosynthèse de la lignine. Ce métabolon a été étudié in vitro par reconstitution sur nanodisques lipidiques, ainsi que par imagerie confocale sur des cellules épidermiques de Nicotiana benthamiana exprimant transitoirement des protéines de fusion fluorescentes. Ce travail a révélé des propriétés non décrites des enzymes cibles, comme le mouvement rapide des P450 ancrés au réticulum endoplasmique (RE), ou l’interaction de 4CL-1 et HCT avec les membranes artificielles ou cellulaires. In vivo, une relocalisation vers le RE des enzymes solubles a été observée en présence des P450s. Des interactions protéine-protéine ont été mises en évidence entre protéines membranaires et solubles, et furent accrues lors de la co-expression de l’ensemble des partenaires du métabolon. Ce travail a également permis de démontrer une homo- et une hétéro-oligomérisation des CYP73A5 et CYP98A3. CYP98A3 semble jouer un rôle déterminant pour la formation du métabolon. Ce travail souligne le caractère extrêmement dynamique du métabolon.
En parallèle, une analyse fonctionnelle des familles CYP98 et CYP73 a été réalisée chez N. tabacum. Une caractérisation fonctionnelle précise des divers membres de ces familles n’a pas pu être réalisée en raison de leur faible expression en système recombinant. En revanche, les patrons d’expression des différents membres de ces familles chez le tabac sain ou stressé indiquent une spécialisation fonctionnelle des différents paralogues.Metabolons are supramolecular complexes of sequential metabolic enzymes and cellular structural elements. This organization of metabolic pathways at the molecular level is expected to have several advantages on the metabolism efficiency. The existence of metabolons in the phenylpropanoid pathway was proposed many years ago. Metabolons association and dissociation was proposed to coordinate fluxes in the different branches of this complex pathway. Two membrane-anchored cytochromes P450, CYP73A5 and CYP98A3, and two soluble enzymes, the p-coumaroyl:CoA ligase 1 (4CL-1) and the hydroxycinnamoyl-CoA:shikimate hydroxycinnamoyl transferase (HCT), are expected to play essential roles in the lignin branch metabolon. The formation of this lignin metabolon has been investigated by in vitro reconstruction on lipid nanodiscs, and by confocal microscopy on N. benthamiana epidermal cells after transient expression of fluorescent fusion proteins. This work revealed unexpected features of the target enzymes, including fast movement of the P450 enzymes with the plant endoplasmic reticulum (ER) and membrane binding of 4CL and HCT, independent from the presence of the P450 proteins. It also indicated membrane relocalization of soluble enzymes in vivo in the presence of their partner proteins and demonstrated direct protein/protein interactions that were enhanced when CYP73A5, CYP98A3 and their two soluble partners were co-expressed in the same cells. This work also revealed P450 homo- and hetero-oligomerization and suggests that CYP98A3 plays an essential role in the formation of the lignin metabolon. These data underscore a very dynamic model for plant metabolon.
In parallel, functional investigations on the members of the CYP98 and CYP73 families in Nicotiana tabacum have been carried out. Enzyme functions could not be precisely described due to their low expression in the recombinant system. The different expression patterns of the paralogues in healthy or stressed tobacco plants were, however, clearly indicative of their subfunctionalization
The relationships between Bohemia and Gaul from 4th to 1st century BC.
No full textCe travail se propose d'étudier les relations entre la Bohême et la Gaule du IVe au Ier s. av. J.-C., principalement à partir d'une reprise de la documentation antérieure, issue de l'histoire de la recherche et de travaux monographiques concernant des types d'objets particuliers. Un corpus de 61 types d'artefacts, représentant 230 individus a ainsi pu être établi, constituant autant de « marqueurs de contacts » entre ces deux régions. Ces marqueurs permettent de mettre en avant une dynamique dans les contacts, à la fois au niveau chronologique et spatial. Le rôle de certains sites (Stradonice, Manching) ou de certaines régions (Suisse, Rhin-Moselle) est ainsi souligné. L'analyse des données qualitatives et quantitatives est complétée par des recherches sur les formes de contacts qui peuvent être envisagées (échanges, migrations, etc.). Cette deuxième phase du processus d'analyse a permis de mettre en avant
un certain nombre de difficultés méthodologiques, démontrant ainsi que les données archéologiques seules sont nécessaires mais non suffisantes pour répondre à ces questions.This work will introduce the relationships between Bohemia and Gaul from 4th to 1st century BC, mainly based on previous documentation, originating from research history and monographic issues, concerning particular types of artefacts. A range of 61 of them, constituting 230 items, has so been defined, forming as many "contacts features" between both areas. These features allow underlining the dynamic in theses contacts, even on chronological and spatial ground. The function of sorne sites (Stradonice, Manching) or are as (Switzerland, Rhine-Moselle) is so emphasized. The performing of quality and quantity data is completed by researches concerning the form of contacts that can be considered (exchanges, migration, aso.). The second stage of the analysis process is bringing out sorne procedure difficulties, proving that archaeological data by
themselves are necessary but not sufficient to answer these questions.In der vorliegende arbeit werden die beziehungen zwischen Böhmen und Gallien in der Zeit vom 4. bis 1. Jh. v. Chr. untersucht. Das hauptaugenmerk liegt dabei auf der neubewertung der im zuge der älteren und jüngeren forschung entstandenen archäologischen Dokumentation und der monographisch vorgelegten ergebnisse zu verschiedenen für diese epoche relevanten objekttypen. Als resultat dieser untersuchung wird ein korpus von 61 artefakttypen auf der basis von 230 einzelobjekten vorgelegt, die als "kontaktindikatoren" (marqueurs de contacts) für die beiden betrachteten regionen verstanden werden. Diese indikatoren erlauben die beschreibung dynamischer kontakte, sowohl in chronologischer als auch in räumlicher hinsicht. Die bedeutung bestimmter fundorte (Stradonice, Manching) und fundregionen (Schweiz, Rhein-Mosel) für die beziehungen zwischen den untersuchungsgebieten wird in der arbeit diskutiert. Eine erste stufe der qualitativen und quantitativen analyse der daten wird dabei von überlegungen zur möglichen form der kontakte (handel, migration, etc.) ergänzt. Diese zweite stufe der untersuchung erlaubt es auch bestimmte methodologische schwierigkeiten aufzuzeigen, die einerseits die notwendigkeit der untersuchung der archäologischen Daten unterstreichen, andererseits aber auch darauf hinweisen, dass die betrachtung des archäologischen materials alleine unzureichend ist um die aufgeworfenen fragen zu beantworten.Tato práce si klade za cíl zkoumat vztahy mezi Čechami a Galií mezi 4. a 1. stoletím před Kristem, a to především přezkoumáním dosavadních publikací na toto téma. Vycházeli jsme tak z dějin bádání a z monografií k jednotlivým typům artefaktů. Byl tak vytvořen korpus 230 předmětů náležejících 61 typům, které jsou považovány za „indikátory kontaktů“ mezi oběma oblastmi. Tyto indikátory umožňují sledovat dynamiku kontaktů z hlediska současně chronologického i prostorového. Vyvstává tak nápadně role některých nalezišť (Stradonice, Manching) a oblastí (Švýcarsko, Porýní a Pomoselí). Práce se skládá jednak z rozboru kvantitativních i kvalitativních údajů a jednak ze studie o formách kontaktů, o nich je možno uvažovat (směna, migrace atd.). Tato druhá fáze analýzy poukazuje na některé metodologické slabiny a dokládá, že archeologické prameny jsou k zodpovězení našich otázek sice nezbytné, nikoliv však samy o sobě zcela dostačující
Electrokinetic coupling in unsaturated porous media
No full textCette thèse a pour objet l’étude des couplages électrocinétiques en milieux non-saturés : d’une part les phénomènes d’électrofiltration liés à l’écoulement de l’eau, et d’autre part les couplages sismo-électriques, c’est à dire le champ électrique associé à la propagation d’une onde sismique sur le terrain. Ces couplages existent en raison du mouvement de particules chargées présentes dans l’eau.
Le premier axe développé est une approche expérimentale. Des différences de potentiels d’électrofiltration ont été mesurées lors d’expériences de drainage réalisées dans une colonne de sable. Ces mesures combinées aux mesures des conditions hydrodynamiques ont mené aux premiers enregistrements continus de coefficients d’électrofiltration C en fonction de la saturation Sw. Les valeurs de coefficients normalisées ne varient pas de fa¸con monotone avec la saturation Sw. En effet, C augmente lorsque Sw diminue jusqu’à atteindre un maximum pour Sw égale à 65-85%, puis diminue avec la saturation. En outre, les valeurs expérimentales semblent pouvoir dépasser d’un facteur 100 la valeur mesurée à saturation. Ce comportement a été observé de façon similaire lors de trois expériences de drainage.
La modélisation de ces signaux constitue le deuxième axe de travail. Une nouvelle expression, intégrant une contribution dynamique liée aux variations temporelles de pression, est proposée. Les résultats illustrent la nécessité d’intégrer cette contribution dynamique pour modéliser les signaux d’une des expériences, particulièrement lorsque C augmente pour Sw =[0.65-0.85 ; 1]. La dernière expérience tend à montrer que les conditions d’écoulement, et plus précisément le flux hydrique, pourraient jouer un rôle important dans le comportement de C.
Le dernier axe développé est une approche de terrain. Les amplitudes de signaux sismo-électriques ont été étudiées en non-saturé, par la mesure d’un champ électrique Ex et d’un déplacement sismique ux, et comparées au calcul de fonctions de transfert Ex/üx. Une image de saturation du sol a été déduite de l’interprétation conjointe de données radar et de résistivité électrique. Les amplitudes sismoélectriques liées aux arrivées des ondes P et des ondes de surface, traitées indépendamment, ont pu être comparées à la teneur en eau, puis à des mesures de résistances électriques. Les résultats suggèrent que ces amplitudes sont plus faibles en milieu non-saturé. De plus, le traitement des ondes de volume et des ondes de surface a montré que ces dernières doivent être considérées indépendamment.The aim of this PhD thesis is to study electrokinetics for unsaturated conditions, both through streaming potential (SP) and seismo-electrics conversion. Electrokinetic coupling results from the motion of charges inside the water.
Using an experimental approach, (SP) have been measured during drainage experiments in sand. These measurements were combined with hydrodynamics measurements and led to the first continuous recordings of streaming potential coefficient C as a function of water saturation Sw. The normalized streaming potential coefficient was found to be not monotoneously dependent on water saturation. Values of C increases first when Swdecreases until a maximum value for Sw around 65-85 %, and then decreases for decreasing saturation. In addition, experimental electrokinetic
coefficient seems to be larger up to two orders of magnitude than classical values measured for saturated conditions. A similar behaviour was observed for three drainage experiments.
The second part of this manuscript deals with the modelling of this unexpected behaviour. A new model, including a dynamic component linked to pressure temporal variations, is proposed. Modelling results show that this component is necessary to explain electrokinetic coefficient data of the first experiment, particularly for Sw =[0.65-0.85 ; 1]. Processing of the last experiment suggests that hydrodynamic conditions, and particularly the instant fluid flow magnitude, could be involved in the behaviour of C.
The third part of this work deals with a field approach using seismoelectrics. Seismoelectric amplitudes have been studied for unsaturated conditions computing transfert functions defined as Ex/üx. First, the soil water saturation map has been deduced from the joint processing of GPR and ERT data. Thus, seismoelectric amplitudes deduced from P wave and surface waves independently, have been compared to water-content and measured electrical resitance. Results suggest that these amplitudes are smaller in unsaturated soils than for saturated conditions. In addition, the independent processing of P wave and surface waves shows that surface waves creates some artefacts in the computed transfert functions, and consequently have to be considered apart