Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Neurones moteurs – Propriétés mécaniques“

Depuis plusieurs dizaines d’années, les matériaux composites à fibres de carbone ont grignoté une proportion de plus en plus importante dans les structures aéronautiques, grâce à leurs propriétés mécaniques et de leur faible densité. Les critères de sécurité associés à ce type de transport exigent un contrôle à 100% quasi-systématique en fabrication. Parmi les méthodes CND, les ultrasons restent la méthode la plus couramment utilisée, car ils permettent de détecter les défauts francs, estimer le taux de porosité et mesurer des épaisseurs (en réflexion). TESTIA & ACTEMIUM ont conjugué leurs expertises pour définir, assembler, mettre au point et livrer des machines robotisées d’inspection ultrasonore dédiées à ces matériaux. Quatre exemples différents illustrent nos réalisations conjointes. Le premier concerne le contrôle de demi-produits, à savoir des plaques monolithiques, destinées à la découpe et au formage de petits composants raidisseurs. Le deuxième se rapporte à celui des pièces élémentaires d’aéronefs, monolithiques et sandwich, de dimensions variées. Le troisième est lié à l’examen de pales de moteurs à hélices, dont la structure est particulièrement complexe. Enfin le quatrième a été défini pour balayer des panneaux de fuselage auto-raidis de plus de 10m². Si toutes ces machines ont été bâties sur des composants standards, leur intégration a bien évidemment été effectuée en tenant compte des exigences et des contraintes de nos clients, tels que les critères de détection, la cadence et les flux de production, la surface au sol disponible, etc. Bien souvent, des outillages spécifiques ont été développés. Les trajectoires ont été définies soit en apprentissage, soit en programmation hors ligne. Plusieurs effecteurs ont été conçus pour inspecter les pièces tantôt en immersion complète, tantôt en immersion locale, tantôt en transmission jets d’eau. Des logiciels de supervision et des séquenceurs calqués sur le ‘process’ ont toujours été élaborés pour gérer l’acquisition automatique de données 2D ou 3D, C-scan ou A-scan ou mulipics, et assister les opérateurs dans leurs analyses. Au gré des projets passés, TESTIA & ACTEMIUM se sont forgés un savoir-faire permettant d’aborder de très nombreuses applications, grâce à la complémentarité de leurs compétences : TESTIA dans le CND et ACTEMIUM dans l’intégration de procédés robotisés. Ce savoir-faire pourrait se décliner également sur des pièces métalliques, en dehors de l’aéronautique.

Afin de créer des circuits neuronaux fonctionnels, les axones reçoivent des signaux de guidage lors du développement et/ou de la régénération du système nerveux. Leur expression est variée dans le temps et l'espace and ils sont traduits par le cône de croissance en voie d'accès à leur cible : un neurone ou une cellule musculaire selon le type de neurone étudié. Cette route est générée par des interactions avec l'environnement extracellulaire, composé d'autres cellules et de substrats d'adhésion telles que les matrices extracellulaires. Comprendre ces interactions avec le substrat pourrait permettre de les reproduire dans d'innovants biomatériaux et/ou implants. Nous avons choisi de nous concentrer sur la réparation axonale dans le motoneurone après un trauma pour cette étude. En effet, après une lésion neuronale, l'axone endommagé va connaître une longue régénération non dirigée dans le système nerveux périphérique. La spécificité de ce système nerveux est l'importante taille de ses axones qui va ralentir la vitesse de rétablissement et multiplier les possibles repousses inopérantes. De ce fait, une solution doit être trouvée pour accélérer et guider la régénération axonale. Nous proposons d'étudier l'effet d'un champ électrique exogène sur la repousse axonale sous forme d'étude préliminaire à la création d'un neuro-implant électroactif. L'originalité de ce projet réside dans la méthode de stimulation, qui se fait sans contact entre les cellules et l'électrode, et la géométrie innovante de l'électrode, grâce à laquelle le champ global est nul. Il n'y a pas de conduction et les effets d'électrolyse et d'augmentation du pH sont évités. Cette configuration permet de caractériser l'effet direct du champ électrique sur les cellules sans interaction parasite. Pour commencer, comprendre les mécanismes sous-jacents aux interactions entre les cellules et le champ électrique est nécessaire et passe par des tests in-vitro en culture cellulaire 2D. Après évaluation des propriétés mécaniques des motoneurones, un dispositif de stimulation sans contact est dessiné et un protocole de stimulation des PC12 est imaginé. Le protocole est testé sur deux lignées de motoneurones in-vitro : MN1 et NSC34 pour améliorer ses paramètres, le voltage et le temps de stimulation par exemple, et l'effet du champ sur le substrat d'adhésion est quantifié par simulation CST et mesure des angles de contact. L'impact de la stimulation sur les MN1 et NSC34 est évalué selon plusieurs tests : la taille et l'orientation des neurites, la surface occupée par les cellules entre autres et l'immunohistochimie permet de visualiser les résultats. Nous pouvons conclure sur la capacité du champ électrique à influencer différentes lignées de motoneurones, en augmentant la taille de leurs neurites, en les orientant et en améliorant leur adhésion à la surface d'adhésion. Ce travail démontre la possibilité d'utiliser un champ électrique sans contact pour accélérer et orienter la pousse des axones et nous permet de comprendre son impact sur les cellules et le substrat d'adhésion
To create functional neuronal circuit units, axons during nervous system development and/or regeneration are subjected to guidance signals. Their expressions occur in spatio-temporal variation and are translated by the growth cone into a pathway to reach the connecting target. Their targets can be a neuron or a muscle cell, depending on the type of neuron. This path is generated by interactions with the surrounding environment such as cells or other substrates of which are the extracellular matrices. Understanding these interactions with the substrate would allow us to mimic them in innovative biomaterials and/or implants. We chose to focus on motoneuron axonal repair after trauma in this study. Indeed, after a nerve injury or cut, the axon that was cut will undergo a non-targeted and slow regeneration in the peripheral nervous system. The specificity of this nervous system part is the size of its axons that will slow the recovery speed down and multiply the possible uneffective regrowth routes because they are usually very long. Thus, a solution must be found to accelerate and guide the axonal regeneration. We propose to study the effect of an exogenous electric field on axonal regrowth as a preliminary study to the creation of an electroactive neuro-implant. The originality of the project lies in the contactless stimulation method : the cells are not in direct contact with the electrodes, and the innovative electrode geometry : the global field is null, with no conduction to prevent electrolysis and pH increase. This configuration gives access to the direct electric field impact on the cells without parasitic interactions. To start, understanding the mechanisms underlying the interactions between the cells and the electric field is necessary and the choice is made to start with in-vitro tests in 2D cell culture. After evaluating the motoneuron mechanical properties, a contactless stimulation device is designed and a protocol to stimulate PC12 cells is determined. The protocol is tested on two motoneurons cell lines : MN1 and NSC34 to improve its parameters, such as stimulation voltage and duration, and the electric field effect on the adhesion surface is assessed with CST simulation and contact angle measurements. The stimulation impact on MN1 and NSC34 cell lines is evaluated with several tests such as neurite size, neurite orientation and surface occupied by the cells and the results are observed thanks to immunohistochemistry. A conclusion is made on the capacity of the EF to influence different motoneuron cell lines by increasing their neurite sizes, orientate them and improve their adhesion to the substrate. This work illustrates the possibility to use a contactless electric field to accelerate and guide the axon growth and allows us to elucidate the mechanisms behind the impact of it on the cells and the substrate

Chez les mammiferes, la commande respiratoire automatique est engendree par un reseau de neurones localises dans le tronc cerebral. Un grand nombre de donnees a ete accumule en ce qui concerne le chat, et peu chez le rat, une espece pourtant tres utilisee dans les etudes neuropharmacologiques portant sur la regulation respiratoire centrale. Chez le rat decerebre, paralyse et ventile artificiellement, nous avons entrepris l'etude des proprietes electrophysiologiques et morphologiques des neurones respiratoires bulbaires, a l'aide de techniques d'enregistrement et d'injection de marqueurs intracellulaires. Comme chez le chat, on trouve trois grandes categories anatomo-fonctionnelles de neurones respiratoires selon la destination de leur axone: neurones bulbo-spinaux, motoneurones de nerfs craniens, inter-neurones. Certains neurones sont inspiratoires: ils se depolarisent pendant l'inspiration, d'autres sont expiratoires. En dehors des phases de depolarisation, ils subissent une inhibition d'origine post-synaptique, liee a l'entree d'ions chlore. Les neurones respiratoires bulbaires du rat sont situes exclusivement dans la region ventro-laterale du bulbe, formant une colonne cellulaire equivalente au groupe respiratoire ventral (vrg) chez le chat. Les neurones bulbo-spinaux se caracterisent par de nombreuses collaterales d'axones, ce qui suggere que ces neurones, qui sont premoteurs, participent aussi a la coordination du reseau respiratoire bulbaire

Chez le rat decerebre, curarise et ventile artificiellement, nous avons entrepris une etude electrophysiologique et neuroanatomique desneurones de cette region bulbaire. L'enregistrement transmembranaire des neurones de la region ventro-laterale du bulbe rachidien rostral, et les marquages anterogrades ou retrogrades de ces neurones, obtenus par injection intracellulaire de peroxydase du raifort (hrp) ou par trempage de certains nerfs pharyngiens dans une solution de hrp, ont permis de preciser la fonction de certains d'entre eux. Ainsi, nous avons distingue trois types fonctionnels de neurones respiratoires, i) les motoneurones commandant la musculature du pharynx par les branches paryngiennes des nerfs vagues et glossopharyngiens, et qui representent un important contingent cellulaire, ii) les neurones bulbo-spinaux expiratoires qui appartiennent au botzinger complex, iii) les neurones non actives antidromiquement par la stimulation electrique de la moelle epiniere cervicale et des nerfs pharyngiens, et dont certains pourraient etre des chemorecepteurs intracraniens. Le comportement de ces neurones a egalement ete etudie pendant la deglutition, la toux ou le vomissement. Nos resultats suggerent que les neurones bulbo-spinaux expiratoires du botzinger complex joueraient un role primordial dans la coordination de la respiration avec la deglutition ou le vomissement. Dans une deusieme approche, nous avons etudie les effets de l'application ionophoretique de glutamate ou de bloquant de canaux membranaires sur l'evolution du potentiel de membrane de neurones respiratoires des regions infrasolitaire et ambigu. Ces etudes ont permis de preciser la nature de certaines conductances membranaires mises en jeu pendant l'activite rythmiques des neurones respiratoires

En tant que voie finale commune du systeme nerveux central, les motoneurones doivent traiter des signaux synaptiques pour produire une sortie coherente vers les effecteurs musculaires. Les capacites de traitement dependent des proprietes electriques membranaires et de la morphologie de l'arborisation dendritique. Ces caracteristiques apparaissent au cours de la maturation neuronique, pre et post-natale. Au cours de cette periode, les trois types de recepteurs glutamatergiques ionotropiques (nmda, ampa, kainate) pourraient influencer le developpement. Nous avons etudie l'expression fonctionnelle de ces recepteurs au niveau de motoneurones faciaux et hypoglosse, en cours de developpement in vitro, en co-culture organotypique. Notre but a ete de caracteriser les proprietes de ces recepteurs, les implications dans la transmission synaptique et leur distribution membranaire. I : expression fonctionnelle de recepteurs glutamatergiques ionotropiques. L'enregistrement electrophysiologique des motoneurones, combine a des techniques d'applications locales d'agonistes et a l'utilisation d'antagonistes specifiques des recepteurs a permis de montrer l'expression fonctionnelle des trois types de recepteurs, nmda, ampa et kainate. Ii : implication de ces recepteurs dans la transmission synaptique au niveau des motoneurones et des reseaux premoteurs. La stimulation des afferences premotrices, l'utilisation d'antagonistes specifiques et de techniques d'analyse de l'activite synaptique spontanee montrent que les courants synaptiques au niveau des motoneurones sont essentiellement produits par l'activation de recepteurs de type ampa alors que des recepteurs nmda participent a la transmission poly-synaptique. Iii : etude de la distribution cellulaire et subcellulaire de recepteurs-canaux ampa permeables au calcium. L'utilisation de la technique d'accumulation intracellulaire d'ions cobalt en presence d'agonistes des recepteurs ampa a permis de montrer que les motoneurones faciaux et hypoglosse en cours de developpement expriment des canaux ampa permeables au calcium. Ces recepteurs-canaux ne sont pas distribues de maniere homogene au sein des regions somatiques et dendritiques. La discussion est essentiellement axee sur l'implication des recepteurs nmda extra-synaptiques et des recepteurs ampa permeables au calcium dans la maturation des motoneurones craniens et spinaux.

Les données issues de l'imagerie fonctionnelle montrent des perturbations du fonctionnement de l'aire motrice supplémentaire (SMA) chez les sujets parkinsoniens, suggérant ainsi qu'elle joue un rôle majeur dans la physiopathologie de l'akinésie. Nous avons étudié l'activité des neurones dans les deux régions de SMA (pré-SMA et SMA proper), chez des singes conditionnés à réaliser une tâche motrice, à différents stades de l'intoxication par le MPTP. Nos résultats montrent : une diminution progressive de l'activité des neurones de SMA au fur et à mesure de l'établissement du syndrome parkinsonien ; une hypoexcitabilité , disparition des réponses aux stimuli visuels nécessaires à la réalisation correcte de la tâche ; une désorganisation du patron de décharge ; diffusion des champs récepteurs somesthésiques. Ces données indiquent qu'il existe des dysfonctionnements importants de SMA qui peuvent en partie expliquer l'incapacité des sujets parkinsoniens à initier des mouvements volontaires.

Les fibres musculaires et les touffes ciliaires mécanosensibles de l'oreille interne des vertébrés sont deux systèmes complexes capables de développer une activité mécanique spontanément oscillatoire, dans des conditions où, au niveau moléculaire, des groupes de moteurs moléculaires opèrent au voisinage de leur force d'arrêt et sont soumis à une force de rappel élastique.
Nous avons construit un dispositif reproduisant in vitro une configuration semblable. Nous avons observé qu'une assemblée de myosines II musculaires, consommant de l'ATP en interagissant avec un filament d'actine, et soumise à une force de rappel élastique exercée par une pince optique, est un système minimal capable d'osciller spontanément. La relation force-vitesse du système présente un comportement non-monotone lié à l'activité des moteurs. Cette propriété fournit un mécanisme pour interpréter les oscillations spontanées, comme il l'a été suggéré par différentes études théoriques antérieures.
Par ailleurs, des expériences préliminaires à l'échelle de la molécule individuelle indiquent que la raideur de l'accrochage actine-myosine II pourrait dépendre de la tension imposée au filament d'actine. Cette propriété pourrait expliquer les écarts entre les raideurs mesurées in vitro et estimées à partir d'expériences sur les fibres musculaires.

A l'heure actuelle, certains lubrifiants pour moteurs marins diesels contiennent de l'acetate de calcium, dont le role est de neutraliser les residus acides issus de la combustion des fuels. Cet additif est introduit dans l'huile sous forme de cristaux, par un procede de cristallisation en emulsion avec evaporation de solvant. Notre objectif est de mettre en evidence si les proprietes du lubrifiant peuvent etre ameliorees en substituant tout ou partie de l'acetate de calcium par un autre sel. En remplacant seulement 5% de l'acetate, la stabilite et la filtrabilite de l'huile ne sont, en general, pas modifiees, car ces deux proprietes dependent surtout de la morphologie et de la taille des cristaux. En revanche, la tenue thermique et les proprietes anti-usure dependent fortement de la nature chimique du sel de remplacement. En remplacant tout l'acetate par du carbonate de potassium ou de sodium, la tenue thermique est beaucoup amelioree. La masse de depot forme en cokefiant l'huile sur un banc de cokefaction peut etre divisee par quatre. On montre que c'est l'oxydation de l'huile qui est responsable en grande partie de la formation du depot. Une analyse systematique de ces depots par microscopie electronique et electrophorese capillaire, ainsi que le suivi de l'oxydation de l'huile par infrarouge, montrent que cette oxydation est fortement reduite en presence d'ions carbonates. Ceux-ci interviennent dans les mecanismes de l'oxydation en promouvant la formation de composes aromatiques. Pour savoir si la substitution de tout l'acetate par du carbonate de potassium est realisable dans le procede actuel de fabrication du lubrifiant, nous avons etudie l'ebullition de gouttelettes de solution aqueuse de carbonate dispersees dans l'huile. Nous montrons qu'avec ce nouvel additif, la surchauffe necessaire a la nucleation de bulles de vapeur d'eau est plus grande et que la formulation du tensioactif doit etre modifiee

Lorsque l'on cherche a elever la temperature de l'outillage de forge classique pour ameliorer les conditions de forge de superalliages, les aciers usuels pour ces outillages presentent des caracteristiques mecaniques a chaud insuffisantes, entrainant dans ce cas un risque majeur de deformation plastique en service. Le present travail vise a rechercher des conditions favorables a l'utilisation et la realisation d'un outillage en acier recharge superficiellement en superalliage. Realise dans un contexte industriel, differentes series d'experiences ont ete entreprises: expertise de matrices endommagees, etude systematique des materiaux (acier et superalliages) candidats a la realisation d'outillage recharge ; microstructure et proprietes mecaniques, realisation de blocs acier recharge en superalliage et etude de leurs performances, et utilisation nouvelle du superalliage n18 dans ce contexte, etude parametrique des conditions de soudage plasma a arc transfere pour la realisation de ces outillages. Les informations recueillies dans ces experiences, resituees par rapport a la documentation bibliographique existante, permettent de proposer un certain nombre de demarches necessaires a la bonne realisation d'outillage recharge, au moins dans le cas d'une couche de superalliage deposee par une passe unique de soudage. La sensibilite de la microstructure aux differentes operations mises en jeu est clairement mises en evidence

L'étude de marché justifie l'opportunité d'un avion de tourisme quadriplace, ayant une vitesse de croisière supérieure à 400km/h et une consommation d'essence inférieure à 55l/h (~13l/100km). La présente étude montre que la formule canard, combinée avec un moteur Porsche, permet d'atteindre ces objectifs. Le problème du centrage et celui du logement du train d'atterrissage ont été résolus en dotant la voilure d'une flèche importante. Les problèmes structuraux posés par l'existence de moments de torsion élevés ont pu être résolus en faisant appel à des éléments de caisson et à des matériaux composites.