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Dissertations / Theses on the topic 'Methyl transferase'
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1
Pandya, Bhavna Kalpesh. "Thiopurine s-methyl transferase gene polymorphism : Clinical correlations." Thesis, University of Manchester, 2010. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.529233.
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2
Jiang, Hong, and 姜紅. "Effects of estrogen on human catechol-O-methyl transferase." Thesis, The University of Hong Kong (Pokfulam, Hong Kong), 2001. http://hub.hku.hk/bib/B31241864.
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3
Jiang, Hong. "Effects of estrogen on human catechol-O-methyl transferase." Hong Kong : University of Hong Kong, 2001. http://sunzi.lib.hku.hk/hkuto/record.jsp?B23273744.
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4
Holford, Kenneth C. Borst David Wellington. "Molecular characterization of farnesoic acid o-methyl transferase in the American lobster (Homarus americanus)." Normal, Ill. Illinois State University, 2000. http://wwwlib.umi.com/cr/ilstu/fullcit?p9986727.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Illinois State University, 2000.Title from title page screen, viewed May 11, 2006. Dissertation Committee: David Borst (chair), Anthony Otsuka, Radheshyam Jayaswal, Paul Garris, David Williams. Includes bibliographical references (leaves 130-135) and abstract. Also available in print.
5
Hahn, Eric [Verfasser]. "Der Einfluss des Val158/108Met Polymorphismus der Catechol-O-Methyl-Transferase auf behaviorale Inhibition bei Schizophrenie / Eric Hahn." Berlin : Medizinische Fakultät Charité - Universitätsmedizin Berlin, 2011. http://d-nb.info/1025510348/34.
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6
Salvidge, William. "The role of the histone methyl-transferase, set1, in variable gene expression and cell type proportioning in D. discoideum." Thesis, University of Manchester, 2018. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/the-role-of-the-histone-methyltransferase-set1-in-variable-gene-expression-and-cell-type-proportioning-in-d-discoideum(d3d7ea3b-7f44-4f8a-ab65-b7d36a295604).html.
Full textAbstract:
During multicellular development, cells must make fate decisions that reproducibly generate the correct cell type proportions. It is remarkable that in certain developmental scenarios, seemingly identical cells in a homogenous environment can achieve this. It is thought that this is possible because cell populations exhibit reproducible cell-cell variation in gene expression. How these differences are generated has been intensely studied over the past decade, with transcriptional bursting emerging as an important factor for driving variability between cells. Furthermore, it is thought that chromatin structure around gene promoters is a key regulator of transcriptional bursting. However, key questions remain. What factors regulate chromatin structure at the molecular level? Is the activity of chromatin regulators governed by random processes or entrained by one of many hidden factors such as cell cycle positioning, cell volume, metabolism? Are the proportions of cells exhibiting different bursting patterns regulated to ensure normal cell fate choice and proportioning? To address these questions, we have investigated whether different regulators of chromatin structure affect the pre-stalk/pre-spore fate decision in the social amoebae D. discoideum. We have identified that set1, a methyl-transferase responsible for generating methylation on histone 3 at position lysine 4 (H3K4me), plays a key role in controlling the balance of cell types in multicellular development as in its absence cells become autonomously primed towards a pre-stalk fate. Single cell RNA-sequencing has revealed that genes normally regulated by this modification represent a specific class of hyper-variable genes. We find that this variability is generated by specific set1 dependent repression at these loci, as upon deletion of this enzyme we see an active recruitment of more cells to an expressing state. Our data suggest that set1 activity itself is controlled by the external source of the cell cycle. This cell cycle dependent regulation robustly ensures the correct proportions of cells within the population contain levels of set1 activity that prime 25% of cells towards the pre-stalk lineage and the other 75% to the pre-spore fate. As such we believe our study reveals a novel mechanism linking specific regulation of transcriptional bursting through the activity of set1 to cell fate propensity.
7
Esberard, Barbara Cathalá. "Polimorfismos do gene da tiopurina metiltransferase (TPMT) em pacientes com doenças inflamatórias intestinais: avaliação da prevalência e correlação com efeitos colaterais." Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2013. http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=6947.
Full textAbstract:
A azatioprina e a 6 mercaptopurina (6-MCP) são drogas muito utilizada no tratamento das doenças inflamatórias intestinais (DII), porém estão associadas a vários efeitos colaterais. A determinação prévia do genótipo da tiopurina metiltransferase (TPMT) pode identificar pacientes de maior risco de toxicidade a droga. Os objetivos deste estudo foram avaliar a prevalência dos polimorfismos do gene da TPMT em pacientes com DII acompanhados no Hospital Universitário Pedro Ernesto (HUPE) da UERJ, comparando com a prevalência em outras populações e correlacionar a presença desses polimorfismos com a toxicidade às drogas. Foram avaliados 146 pacientes com doença de Crohn (DC) e 73 com retocolite ulcerativa idiopática (RCUI). A pesquisa dos principais genótipos da TPMT (*2, *3, *3C) foi realizada por técnicas de PCR (alelo específico e RFLP). Os achados clínicos foram correlacionados com a genotipagem e avaliados por análises multivariadas. Dentre os pacientes que estavam em uso de azatioprina, 14 apresentaram pancreatite ou elevação de enzimas pancreáticas, 6 apresentaram hepatoxicidade e 2 evoluíram com neutropenia. Os polimorfismos do gene da TPMT foram observados em 37 dos 219 pacientes (8 foram heterozigotos para o genótipo *2, 11 heterozigotos para *3A e 18 foram heterozigotos para o polimorfismo *3C). Não foi observado nenhum homozigoto polimórfico. Uma correlação positiva foi observada entre a elevação de enzimas pancreáticas e os genótipos *2 e *3C. A prevalência dos polimorfismos neste estudo (16,89%) foi maior que a descrita para população caucasiana e em outros estudos brasileiros. Apesar do predomínio do genótipo *3C, não houve ocorrência exclusiva de um polimorfismo, conforme observado em outras populações. A população brasileira devido à sua miscigenação têm características genotípicas próprias diferentes do outros países do mundo. Dois polimorfismos da TPMT (*2 e *3C) estiveram associados à toxicidade ao uso da azatioprina em pacientes com DII no sudeste do Brasil. O teste genético pode auxiliar na escolha da melhor droga e na dose ideal para os pacientes portadores de DII antes do início do tratamento.Although azathioprine is commonly used for treating patients with inflammatory bowel disease (IBD), there is still concern about potential severe side effects. Determining the Thiopurine-Methyl-Transferase (TPMT) genotype is expected to identify patients predisposition in respect of toxicity prior to azathioprine administration. The aim of this study was to analyze the prevalence of TPMT genotypes and association with drug toxicity in IBD patients from south-eastern Brazil, constituted by a heterogeneous population. We analyzed 146 Crohns disease (CD) and 73 ulcerative colitis (UC) patients, for the presence of the major TPMT genetic variants (TPMP*2, *3A, *3C) by means of specific allele and RFLP PCR. Clinical data were systematically recorded and correlated with the genotype results, and analyzed in multivariate models. Among the side effects recorded from patients taking azathioprine, 14 presented pancreatitis and/or elevation of pancreatic enzymes, while 6 had liver toxicity, and 2 had neutropenia. TPMT polymorphisms were detected in 37/219 patients (8 heterozygous for *2, 11 heterozygous for *3A and 18 heterozygous for *3C). No homozygotic polymorphisms were found. A positive correlation was found between the elevation of pancreatic enzymes and either TPMT*2 or TPMT*3C. The prevalence of polymorphisms in this study (16,89%) was greater than described with caucasian population or other Brazilian studies. Despite the prevalence of genotype *3C, it was not the only polymorphism shown as observed in other populations. Two genetic variants of TPMT gene (*2 and *3C) are associated with azathioprine toxicity in IBD patients from a south-eastern Brazilian population. Genetic testing may help in the selection of the most appropriate medication prior to treatment initiation.
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Zhang, Rui. "Association study of adverse events with monoamine oxidase inhibitors and catechol-o-methyl transferase inhibitors in subjects with Parkinson's disease." Thesis, Boston University, 2012. https://hdl.handle.net/2144/31630.
Full textAbstract:
Thesis (M.A.)--Boston UniversityPLEASE NOTE: Boston University Libraries did not receive an Authorization To Manage form for this thesis or dissertation. It is therefore not openly accessible, though it may be available by request. If you are the author or principal advisor of this work and would like to request open access for it, please contact us at open-help@bu.edu. Thank you.
Introduction: Parkinson's disease (PO) is a neurodegenerative disorder. Medication is by far the most effective and important treatment for PO and levodopa is the most effective and commonly used medicine to control motor symptoms in PD. However, its long-term usage often induces several adverse events (AEs). Both combination therapy of monoamine oxidase type B inhibitor. (MAOBI) with levodopa and catechol-0-methyltransferase inhibitor (COMTI) with levodopa were demonstrated to provide benefits to PO patients, such as regulating motor fluctuations and reducing levodopa dose, but are accompanied by increased frequency of dopaminergic AEs. Available data is too limited to directly compare the safety of these combination therapies (MAOBI vs. COMTI). Thus the aim of this study is to investigate whether MAOBI and COMTI have different AE profiles. Methods: All the data used to analyze the AEs of different PO medications were retrieved from "The Boston University Medical Center's Parkinson's Disease and Movement Disorder Database". Ten categories of AEs, i.e. compulsive behavior, dyskinesia, dementia, depression, freezing, hallucinations, motor fluctuations, orthostatic hypotension, other autonomic dysfunction and psychosis, were compared between MAOBI and COMTI groups. Fisher's exact test and multivariable logistic regression models were applied to analyze data. Results: In total 87 subjects were included in the analysis. Out of 10 AEs, presence of dementia was significantly different between the MAOBI and COMTI groups with OR of 6.9 (COMTI vs. MAOBI, 95%CI: 1.3-37.0). Motor fluctuations were also found to be differently distributed in the two medication groups with OR of 3.1 (COMTI vs. MAOBI, 95%CI: 1.0-9.8). Conclusion: COMTI combined with levodopa therapy was more likely to be associated with dementia and motor fluctuations than MAOBI. The results need to be further tested in other independent studies.
2031-01-01
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Jacobs, Sarah. "Development of a COMT PCR multiplex to investigate resilience, anxiety and childhood trauma in a South African population." University of the Western Cape, 2020. http://hdl.handle.net/11394/7923.
Full textAbstract:
>Magister Scientiae - MScAnxiety, resilience and childhood trauma can be categorized as functional behavioural categories, with a wealth of research behind each. The research approach adopted for each, in most cases, is either from a genetic or neuropsychological standpoint, with few studies combining both to better understand all three functional behavioural categories as a multidimensional construct A number of candidate genes have been identified as markers for anxiety, resilience and childhood trauma, of which Catechol-methyl-transferase (COMT) and several respective single nucleotide polymorphisms (SNPs) are included. Although COMT SNPs have been linked to at least one of the functional categories, with a handful of haplotypes identified, to our knowledge no study has investigated the combination of SNPs selected for this study (rs6269, rs4818, rs4680, rs4633, rs737865, rs2075507) as a possible haplotype, specifically in a South African population. The use of SNaPshot for the genotyping of genes is an efficient and reliable means of identifying genotype frequencies and haplotypes in large sample groups, yet when selecting more than two SNPs of interest, the development of a multiplex assay is ideal. The first aim of the study was to design and optimize a multiplex assay to genotype several COMT SNPs. The primer design, multiplex optimization and SNaPshot conditions used showed good working parameters that can be utilized and further improved by optimization. Self-report measures are widely used to measure psychiatric disorders, such as anxiety, and has also been used for the measurement of resilience and childhood trauma. With each functional behavioural category well investigated in its respective domain, there is a need to investigate all three as a collective in a South African population due to the high rate of anxiety and childhood trauma exposure in communities. The second aim of the study was to investigate the prevalence of anxiety, resilience and childhood as functional behavioural categories in the full South African sample group; and the role of sex, through established self-report measures and respective normative data. Additionally, this carried over into investigating the correlation between anxiety, resilience and childhood trauma as a multidimensional construct in both the full South African sample and between sexes. There is a clear relationship which exists between all three functional behavioural categories, as they show a correlation in various dimensions independent of one another. Higher anxiety levels amongst females were reported, with no difference between sexes for resiliency. The empirical data collected from both COMT SNP and self-report measures for male and female where explored and reviewed against current literature for better understanding and insight into the association of COMT SNPs with anxiety, resilience and childhood trauma in a South African population. The results of this study to understand the complexity and association of all three functional behavioural categories as a multidimensional construct will be invaluable and may assist in the identification of possible risk factors which are essential for the promotion of better mental health in society.
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Thomas, Sherine Elizabeth. "Targeting Mycobacterium abscessus infection in cystic fibrosis : a structure-guided fragment-based drug discovery approach." Thesis, University of Cambridge, 2019. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/289126.
Full textAbstract:
Recent years have seen the emergence of Mycobacterium abscessus, a highly drug-resistant non-tuberculous mycobacterium, which causes life-threatening infections in people with chronic lung conditions like cystic fibrosis. This opportunistic pathogen is refractory to treatment with standard anti-tuberculosis drugs and most currently available antibiotics, often resulting in accelerated lung function decline. This project aims to use a structure-guided fragment-based drug discovery approach to develop effective drugs to treat M. abscessus infections. During the early stage of the project, three bacterial targets were identified, based on analysis of the structural proteome of M. abscessus and prior knowledge of M. tuberculosis drug targets, followed by gene knockout studies to determine target essentiality for bacterial survival. The three targets from M. abscessus were then cloned, expressed and purified and suitable crystallization conditions were identified leading to the determination of high resolution structures. Further, a large number of starting fragments that hit the three target proteins were determined, using a combination of biophysical screening methods and by defining crystal structures of the complexes. For target 3, PPAT (Phosphopantethiene adenylyl transferase), a chemical linking of two fragments followed by iterative fragment elaboration was carried out to obtain two compounds with low micromolar affinities in vitro. However, these compounds afforded only low inhibitory activity on M. abscessus whole cell. All starting fragments of target 2, PurC (SAICAR synthase), occupied the ATP indole pocket. Efforts were then made to identify further fragment hits by screening diverse libraries. Sub-structure searches of these initial fragment hits and virtual screening helped to identify potential analogues amenable to further medicinal chemistry intervention. While fragment hits of target 1, TrmD (tRNA-(N1G37) methyl transferase), were prioritized, whereby two chemical series were developed using fragment growing and merging approaches. Iterative fragment elaboration cycle, aided by crystallography, biophysical and biochemical assays led to the development of several potential lead candidates having low nano-molar range of in vitro affinities. Two such compounds afforded moderate inhibition of M. abscessus and stronger inhibition of M. tuberculosis and S. aureus cultures. Further chemical modifications of these compounds as well as others are now being done, to optimize cellular and in vivo activities, to be ultimately presented as early stage clinical candidates.
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Niehaus, Thomas Daniel. "ELUCIDATING THE BIOCHEMICAL WIZARDRY OF TRITERPENE METABOLISM IN BOTROYCOCCUS BRAUNII." UKnowledge, 2011. http://uknowledge.uky.edu/pss_etds/1.
Full textAbstract:
B. braunii is a green alga that has attracted attention as a potential renewable fuel source due to its high oil content and the archeological record of its unique contribution to oil and coal shales. Three extant chemotypes of B. braunii have been described, namely race A, race B, and race L, which accumulate alkadienes and alkatrienes, botryococcene and squalene and their methylated derivatives, and lycopadiene, respectively. The methylated triterpenes, particularly botryococcenes, produced by race B can be efficiently converted to high quality combustible fuels and other petrochemicals; however, botryococcene biosynthesis has remained enigmatic.
It has been suggested that botryococcene biosynthesis could resemble that of squalene, arising from an initial condensation of two molecules of farnesyl diphosphate (FPP) to form pre-squalene diphosphate (PSPP), which then undergoes a reductive rearrangement to form squalene, or in an alternative reductive rearrangement, botryococcene. Based on the proposed similarities, we predicted that a botryococcene synthase would resemble squalene synthase and hence, isolated squalene synthase-like genes from B. braunii race B. While B. braunii does harbor at least one typical squalene synthase, none of the other three squalene synthase-like (SSL) genes encode for botryococcene biosynthesis directly. SSL-1 catalyzes the biosynthesis of PSPP and SSL-2 the biosynthesis of bisfarnesyl ether and to a lesser extent squalene, while SSL-3 does not appear able to directly utilize FPP as a substrate. However, when SSL-1 is combined with either SSL-2 or SSL-3, in vivo and in vitro, robust squalene or botryococcene biosynthesis was observed, respectively. These findings were unexpected because squalene synthase, an ancient and likely progenitor to the other Botryococcus triterpene synthases, catalyzes a two-step reaction within a single enzyme unit without intermediate release, yet in B. braunii, these activities appear to have separated and evolved inter-dependently for specialized triterpene production. Expression of various configurations of the SSL genes in TN-7 yeast demonstrates that botryococcene can be efficiently produced in a heterologous host.
Additionally, three triterpene methyltransferase (TMTs) were isolated which efficiently catalyze the transfer of a methyl group from S-adenosyl methionine (SAM) to either squalene (TMT-1 and TMT-2) or botryococcene (TMT-3) in vivo and in vitro. Co-expression of the various TMT genes with either squalene synthase or botryococcene synthase in TN-7 yeast resulted in the accumulation of C31 and C32 methyl derivatives of squalene or botryococcene, demonstrating their potential for heterologous production. The methylation sites were determined by NMR spectroscopy to be identical to C31 and C32 methyl-derivatives of squalene or botryococcene observed in B. braunii race B.
Expression studies of various heterologous squalene synthase genes in S. cerevisiae corroborated an earlier but surprising observation reported in the literature. While the squalene synthase gene of S. cerevisiae was able to complement an erg9 (squalene synthase) knockout in yeast, squalene synthase genes from plants and animals were not. Chemical profiles revealed that squalene accumulated to significant levels in yeast expressing the squalene synthase of plant, animal, or S. cerevisiae. This suggested that it was not the ability of these heterologous synthase enzymes to produce squalene, but their inability to feed squalene into the native sterol biosynthetic pathway that prevented them from restoring normal ergosterol biosynthesis in S. cerevisiae. By examining the ability of chimera squalene synthase enzymes to complement the erg9 mutation, a discrete sequence of amino acids near the C-terminus of the enzyme was identified which is necessary and sufficient for allowing any squalene synthase to restore normal sterol metabolism.
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Wasserman, Jacob Israel. "Progress toward the synthesis of structurally novel cytotoxic chlorinated diterpenes and identification of 3-isopropylmalate as an endogenous substrate of a methyl transferase in the yeast S. Cerevisiae." Diss., Restricted to subscribing institutions, 2004. http://proquest.umi.com/pqdweb?did=765405381&sid=1&Fmt=2&clientId=1564&RQT=309&VName=PQD.
Full text
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Alonso, Hernan, and hernan alonso@anu edu au. "Computer Modelling and Simulations of Enzymes and their Mechanisms." The Australian National University. The John Curtin School of Medical Research, 2006. http://thesis.anu.edu.au./public/adt-ANU20061212.161155.
Full textAbstract:
Although the tremendous catalytic power of enzymes is widely recognized, their exact mechanisms of action are still a source of debate. In order to elucidate the origin of their power, it is necessary to look at individual residues and atoms, and establish their contribution to ligand binding, activation, and reaction. Given the present limitations of experimental techniques, only computational tools allow for such detailed analysis. During my PhD studies I have applied a variety of computational methods, reviewed in Chapter 2, to the study of two enzymes: DfrB dihydrofolate reductase (DHFR) and methyltetrahydrofolate: corrinoid/iron-sulfur protein methyltransferase (MeTr).
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The DfrB enzyme has intrigued microbiologists since it was discovered thirty years ago, because of its simple structure, enzymatic inefficiency, and its insensitivity to trimethoprim. This bacterial enzyme shows neither structural nor sequence similarity with its chromosomal counterpart, despite both catalysing the reduction of dihydrofolate (DHF) using NADPH as a cofactor. As numerous attempts to obtain experimental structures of an enzyme ternary complex have been unsuccessful, I combined docking studies and molecular dynamics simulations to produce a reliable model of the reactive DfrBDHFNADPH complex. These results, combined with published empirical data, showed that multiple binding modes of the ligands are possible within DfrB.
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Comprehensive sequence and structural analysis provided further insight into the DfrB family. The presence of the dfrB genes within integrons and their level of sequence conservation suggest that they are old structures that had been diverging well before the introduction of trimethoprim. Each monomer of the tetrameric active enzyme presents an SH3-fold domain; this is a eukaryotic auxiliary domain never found before as the sole domain of a protein, let alone as the catalytic one. Overall, DfrB DHFR seems to be a poorly adapted catalyst, a minimalistic enzyme that promotes the reaction by facilitating the approach of the ligands rather than by using specific catalytic residues.
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MeTr initiates the Wood-Ljungdahl pathway of anaerobic CO2 fixation. It catalyses the transfer of the N5-methyl group from N5-methyltetrahydrofolate (CH3THF) to the cobalt centre of a corrinoid/iron-sulfur protein. For the reaction to occur, the N5 position of CH3THF is expected to be activated by protonation. As experimental studies have led to conflicting suggestions, computational approaches were used to address the activation mechanism.
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Initially, I tested the accuracy of quantum mechanical (QM) methods to predict protonation positions and pKas of pterin, folate, and their analogues. Then, different protonation states of CH3THF and active-site aspartic residues were analysed. Fragment QM calculations suggested that the pKa of N5 in CH3THF is likely to increase upon protein binding. Further, ONIOM calculations which accounted for the complete protein structure indicated that active-site aspartic residues are likely to be protonated before the ligand. Finally, solvation and binding free energies of several protonated forms of CH3THF were compared using the thermodynamic integration approach. Taken together, these preliminary results suggest that further work with particular emphasis on the protonation state of active-site aspartic residues is needed in order to elucidate the protonation and activation mechanism of CH3THF within MeTr.
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Eklund, Birgitta I. "Role of Multiple Glutathione Transferases in Bioactivation of Thiopurine Prodrugs : Studies of Human Soluble Glutathione Transferases from Alpha, Kappa, Mu, Omega, Pi, Theta, and Zeta Classes." Doctoral thesis, Uppsala : Acta Universitatis Upsaliensis : Universitetsbiblioteket [distributör], 2006. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-7102.
Full text
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Knuhtsen, Astrid. "Searching for inhibitors of the protein arginine methyl transferases : synthesis and characterisation of peptidomimetic ligands." Thesis, University of British Columbia, 2016. http://hdl.handle.net/2429/57228.
Full textAbstract:
Within the last two decades research in the field of epigenetics has increased significantly as targeting the epigenetic enzymes has the potential to alter the transcription of genes. Aberrant regulation of transcription is seen in several disease states, and drugs targeting the epigenetic histone deacetylases and DNA methylases are already marketed for cancer treatment. The Protein Arginine Methyl Transferases (PRMTs) belong to an epigenetic enzyme family that is upregulated in several cancers. However, currently no inhibitors of the PRMTs have been marketed. In this thesis several peptidomimetic strategies were utilised to modify the tryptophan residues in two peptide leads in order to discover new inhibitors of the PRMTs. One of these strategies involved constraining the side chain indole of tryptophan to the peptide backbone, thus producing a seven membered azepinone mimetic, Aia. The peptidomimetic efforts resulted in a structure-activity relationship study from which a constrained peptidomimetic containing two Aias was discovered to be a low micromolar inhibitor of several PRMTs. To characterise the inhibitor the conformation of the inhibitor was examined using solution-phase NMR and was shown to display an interesting turn-structure. The original peptide lead was fluorescently tagged and investigated in a cellular setting, but did not reveal any PRMT-specific localisation.
In an effort to study the binding of the discovered inhibitor with the PRMTs, protein expression in E. coli and purification was performed. This resulted in the optimisation of PRMT6 purification in order to obtain highly pure PRMT6 for isothermal titration calorimetry (ITC) studies. Unfortunately these ITC studies were unsuccessful.
Furthermore, as the constrained tryptophan mimetic had proven very useful in the peptidomimetic inhibitors of the PRMTs, we attempted to synthesise a lysine/arginine dipeptide mimetic using aziridine chemistry.Pharmaceutical Sciences, Faculty of
Graduate
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Moreno, Daniel Antunes. "Estudo da Expressão dos Genes DNMT1, DNMT3A, DNMT3B, MGMT e Efeitos da Zebularina em Glioblastoma." Universidade de São Paulo, 2012. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-22042013-102215/.
Full textAbstract:
Os gliomas são tumores que surgem a partir de células da glia e são considerados os mais comuns do sistema nervoso central. São subdivididos em quatro grupos: astrocitoma pilocítico (grau I), astrocitoma difuso (grau II), astrocitoma anaplásico (grau III) e glioblastoma (grau IV ou GBM). Entre esses, o GBM é o tumor mais agressivo e mais freqüente. Apesar de ser encontrado em qualquer faixa etária, esse tumor é raro em crianças. Atualmente a cirurgia seguida de radioterapia e quimioterapia com temozolomida (TMZ) tem sido utilizado como protocolo de tratamento padrão para a maioria dos pacientes e mesmo assim a sobrevida se mantem extremamente baixa. Além disso, grande parte dos pacientes não respondem ao tratamento com TMZ indicando a necessidade de agentes quimioterápicos alternativos. A zebularina (ZB) é um agente inibidor de DNA metiltransferases (iDNMTs) estável, pouco tóxico, que promove radiosensibilização e tem mostrado efeitos promissores em diversos tipos de neoplasias, entretanto pouco se sabe a respeito dos efeitos da ZB em glioblastoma. Os objetivos deste trabalho foram analisar a expressão dos genes DNMT1, DNMT3A, DNMT3B, MGMT em 5 amostras de substâncias brancas (SB), 6 linhagens de GBM e 33 amostras de gliomas (13 grau I, 2 grau II e 18 grau IV), correlacionar a expressão desses genes com os diferentes graus de gliomas e analisar os efeitos da ZB combinada ou não com TMZ em linhagens de GBM irradiadas e não irradiadas. Para análise da expressão gênica foi realizada a técnica de PCR em tempo Real. Os ensaios de proliferação celular, clonogênico, radiação e apoptose foram realizados em 3 linhagens de GBM (U251, SF188 e T98G) e uma de fibroblastos (MRC5). Também foi realizado o ensaio de proliferação celular em 5 culturas primárias de GBM tratadas com zebularina. Os genes DNMT3A e MGMT mostraram expressão maior nas amostras de SB comparando-se com gliomas e linhagens de GBM. O gene DNMT3B foi mais expresso nas linhagens de GBM comparando-se com as SB. O gene DNMT1 não mostrou diferenças significativas entre as amostras analisadas. Os ensaios de proliferação celular mostraram diminuição na proliferação com doses a partir de 50-100µM de ZB e de 250-500µM de TMZ nas linhagens e a partir de 50µM de ZB para as culturas primárias de GBM. As combinações de ZB com TMZ não mostraram sinergia na grande maioria das doses testadas. A ZB aumenta a apoptose nas 3 linhagens com doses a partir de 100µM. A ZB e TMZ mostraram diminuição na formação de colônias com as doses de 100µM e 10µM nas linhagens U251 e SF188 não irradiadas e irradiadas com 2, 4 e 6 Gy. A linhagem T98G expressa o gene MGMT, mostrou resistência a 10µM de TMZ e respondeu ao tratamento com 100µM de ZB. Também foi observado que 10µM de TMZ é mais citotóxico do que 100µM de ZB em fibroblastos não irradiados e irradiados (2Gy). Os resultados obtidos neste estudo mostram que a ZB pode representar um alvo terapêutico interessante para o estudo em glioblastoma.Gliomas arise from glial cells and are the most common central nervous system tumors. They are divided in four groups: pilocytic astrocytoma (grade I), difuse astrocytoma (grade II), anaplastic astrocytoma (grade III) and glioblastoma (grade IV or GBM). GBM is the most frequent and aggressive glioma. This type of tumor can occur in any age but its rare in children. Actually, surgery, radiotherapy and temozolomide (TMZ) adjuvant/concomitant chemotherapy has been the standard treatment protocol but the survival is extremely poor. In addition most patients do not respond to TMZ indicating the need for alternative chemotherapeutic agents. Zebularine (ZB) is a DNA metiltransferase inhibitor (DNMTi) stable, slight toxic that has been showed promise effects in cancer including radiosensitivity but little is known about ZB in glioblastoma. The objectives of this study were analyze DNMT1, DNMT3A, DNMT3B, MGMT gene expression profile in 5 samples of normal brain, 6 GBM cell lines and 33 glioma samples (13 grade I, 2 grade II e 18 grade IV), correlate with different gliomas grades and analyze the effects of ZB isolate and in combination with TMZ in irradiated and non irradiated GBM cell lines. Gene expression assays was made using Real Time PCR. Proliferation, clonogenic, radiation and apoptosis assays were realized in three GBM cell lines (U251, SF88, T98G) and one fibroblast cell line (MRC5). We also made proliferation assays in 5 primary cultures of samples of GMB. MGMT and DNMT3A genes showed higher expression in normal brain compared to gliomas and GBM cell lines. DNMT3B gene showed higher expression in GBM cell lines compared with normal brain and DNMT1 showed no significant differences among samples analyzed. We observed decrease of cell proliferation from 50-100µM of ZB and 250-500µM of TMZ on GBM cell lines and from 50µM of ZB for primary GBM samples. It was not observed synergy in the most combinations doses of ZB and TMZ (Calcusyn software). It was observed that 100µM of ZB and 10µM of TMZ decrease colony formation on U251 and SF188 cell lines non irradiated and irradiated with 2, 4, and 6Gy. T98G that express MGMT, did not respond to TMZ but showed response to ZB. It was also observed that 10µM of TMZ is more cytotoxic than 100µM of ZB in fibroblast cell line non irradiated and irradiated with 2Gy. ZB increase apoptosis from 100µM on the three GBM cell lines. Results obtained in this study can indicate that ZB may be an interestig therapeutic target for future studies in glioblastoma.
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Challansonnex, Arnaud. "Transferts couplés chaleur/masse dans les matériaux de construction biosourcés : investigation expérimentale et théorique du non-équilibre local." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLC022/document.
Full textAbstract:
L’intérêt croissant pour les matériaux biosourcés dans le domaine de la construction se heurte à des difficultés quant à la simulation de leur comportement hygrothermique. En particulier, les matériaux isolants tels que les panneaux de fibres concentrent toutes les difficultés car ils sont peu conducteurs thermiquement, très hygroscopiques et très diffusifs à la vapeur d’eau. Conséquemment, en régime transitoire le couplage chaleur masse est exacerbé et les phases de l’eau ne sont pas à l’équilibre localement.Afin de mettre en évidence ce second phénomène, un nouveau dispositif expérimental a été développé. Il permet de soumettre un échantillon de quelques centimètres d’épaisseur à une perturbation de l’humidité relative sur sa face avant puis de mesurer simultanément l’évolution de l’humidité relative sur sa face arrière et de sa masse. En situation de non-équilibre, il existe un déphasage entre ces deux grandeurs que la formulation de transferts couplés classique n’arrive pas à prédire. Afin d’obtenir une prédiction correcte, une nouvelle formulation a été utilisée. Celle-ci se base sur l’emploi de fonctions mémoires caractérisant la diffusion microscopique. De manière à démontrer la capacité prédictive de la nouvelle formulation, ces fonctions ont été déterminées avec des essais gravimétriques réalisés sur de très petits échantillons à l’aide d’une balance à suspension magnétique. En parallèle, une analyse rigoureuse du couplage chaleur masse dans ces matériaux a permis de souligner l’impact sur leur caractérisation de différents paramètres macroscopiques.L’utilisation de la nouvelle formulation alimentée par les fonctions mémoires et les différents paramètres macroscopiques permet une excellente prédiction de l’humidité relative et de la masse. Cette nouvelle formulation validée expérimentalement est désormais utilisable dans des logiciels de simulation énergétique du bâtimentThe growing interest in biosourced materials in the construction sector is confronted with difficulties in simulating their hygrothermal behavior. Insulating materials such as fiberboard concentrate all the difficulties because they are not very thermally conductive, very hygroscopic and very diffusive to water vapor. Consequently, in transient state, heat and mass coupling is exacerbated, and the phases of water are not in equilibrium locally.In order to highlight this second phenomenon, a new experimental device has been developed. It allows to subject a sample a few centimeters thick to a disturbance of relative humidity on its front face and then to simultaneously measure the evolution of relative humidity on its back face and its mass. In a situation of non-equilibrium, there is a phase shift between these two quantities that the classic coupled transfer formulation cannot predict. In order to obtain a correct prediction, a new formulation was used. It is based on the use of memory functions characterizing microscopic diffusion. In order to demonstrate the predictive capacity of the new formulation, these functions have been determined with gravimetric tests performed on very small samples using a magnetic suspension balance. In parallel, a rigorous analysis of the heat and mass coupling in these materials made it possible to highlight the impact of different macroscopic parameters on their characterization.The use of the new formulation fed by the identified memory functions and the various macroscopic parameters allows an excellent prediction of relative humidity and mass. This new formulation, experimentally validated, can now be used in energy simulation of the building
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SCHAEFFER, AURELIE. "Caracterisation fonctionnelle de sterols c-24 et c-24 1 methyl transferases chez arabidopsis et le tabac." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2001. http://www.theses.fr/2001STR13001.
Full textAbstract:
Les plantes superieures contiennent un melange de 24-desmethyl, 24-methyl et 24-ethyl-sterols controle par l'activite de s-adenosyl-l-methionine sterol-c24-methyl-transferases (smt), et dont les proportions sont constantes selon les especes et le type cellulaire. Nous avons modifie cette composition par transgeneses afin de comprendre son role physiologique et sa regulation. Les smt sont distribuees en deux familles de genes : les smt1 codent pour des cycloartenol-c24-methyltransferase et les smt2 codent pour des 24-methylene lophenol-c24 1-methyltransferase. Nous avons d'abord demontre la coexistance de ces deux familles chez arabidopsis, ce qui est deja connu pour d'autres especes, comme le tabac. La modulation de l'expression de ntsmt1-1 dans des tabacs transgeniques provoque des variations de leur teneur en cycloartenol (un desmethyl sterol) associes a des variations d'autres sterols, mais sans effet sur le developpement. La surexpression de atsmt2-1 dans arabidopsis produit une accumulation de sitosterol, l'ethyl sterol majeur et renforceur typique des membranes de plantes, au depend du campesterol (le methyl sterol majeur). Ces plantes ont une taille reduite, restauree par l'apport de brassinosteroide. Les plantes dont l'expression de atsmt2-1 est cossuprimee accumulent du campesterol au detriment du sitosterol. Les effets pleiotropiques de cette composition sur le developpement : une croissance reduite, une augmentation des embranchements et une fertilite reduite, ne sont pas restaures par l'apport de brassinosteroides, ce qui indique que la plante a des besoins specifique en sterols pour promouvoir son developpement. Les smt2 ont donc un role crucial dans le controle du ratio de campesterol et de sitosterol afin qu'il soit adapte aux besoins des membranes et a la physiologie de la plante.
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Mullen, Ashley Lynn. "A Polarizable and Transferable Carbon Dioxide Potential for Materials Simulation." Scholar Commons, 2013. http://scholarcommons.usf.edu/etd/4832.
Full textAbstract:
Intermolecular potential energy functions for CO2 have been developed from first principles for use in heterogeneous systems, including one with explicit polarization. The intermolecular potentials have been expressed in a transferable form and parameterized from nearly exact electronic structure calculations. Models with and without explicit many-body polarization effects, known to be important in simulation of interfacial processes, are constructed. The models have been validated on pressure-density isotherms of bulk CO2 and adsorption in three metal-organic framework (MOF) materials. The present models appear to offer advantages over high quality fluid/liquid state potentials in describing CO2 interactions in interfacial environments where sorbates adopt orientations not commonly explored in bulk fluids. Thus, the nonpolar CO2-PHAST and polarizable CO2-PHAST* potentials are recommended for materials/interfacial simulations.
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López, Hernández Federico. "Identification of the role of [methyl]glucuronic acid on arabinogalactan polysaccharides in Arabidopsis thaliana." Thesis, University of Cambridge, 2018. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/276328.
Full textAbstract:
Arabinogalactan proteins (AGPs) are proteoglycans heavily substituted by arabinogalactan polysaccharides. These are composed of arabinose and galactose, and minor sugars such as glucuronic acid (GlcA), fucose and xylose. The arabinogalactan polysaccharides do not decorate classical AGPs exclusively, but they can also be found decorating a wide range of proteins. Arabinogalactan proteins have been implicated in many processes of plant development. Recently, AGPs were proposed to bind and store calcium at the plasma membrane. They are extracellular, and are localised mainly at the plasma membrane via a GPI-anchor. They can also be soluble in the apoplast. Their low abundance, chemical similarity and high functional redundancy have hindered their study. My strategy to overcome these difficulties was to study knock-out Arabidopsis thaliana plants of glycosyltransferases that transfer sugars specifically onto AG-polysaccharides. Glucuronic acid makes up about 10% of the arabinogalactan polysaccharide structure in Arabidopsis thaliana cell culture AGPs. Previously, the glucuronic acid transferase A TGLCA T14A, a member of the CAZy Glycosyl Transferase 14 family, was shown to transfer GlcA specifically onto AGPs, and knock-out Arabidopsis plants showed a 30% reduction in [Me]GlcA substitution in AGP-enriched preparations. However, no clear growth phenotype was observed. The characterisation of knock-out plants of other GT14 family members and combinations thereof is described here. Based on previous studies (Lamport and Várnai, 2013), I assayed in vitro the calcium binding capacity of AGP extracts from WT and knock-out plants. The results showed that AGP extracts from knock-out plants can hold less calcium than WT plants in vitro. A wide range of plant growth phenotypes were identified. Growth phenotypes can be explained by changes in the cytoskeleton and deficiencies in calcium signaling. Our evidence suggests links between structural deficiencies of extracellular proteoglycans to extracellular calcium and cytoskeleton. This research has the potential to create a new model system for the study of molecular mechanisms dependent on calcium that drive cell expansion, division and differentiation in plants.
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Roten, Conrad Ambros. "I. Zum Mechanismus der Threonin Dehydratase Reaktion : Versuche mit Cyclopropylglycin und Oxiranylglycinen : <> Der stereochemische Verlauf der C- und DNA-Methyl-Transferasen /." Zürich, 1995. http://e-collection.ethbib.ethz.ch/show?type=diss&nr=11138.
Full text
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Khalid, Rameez. "Progress in Transferable Work-load Projects : Development of a Robust Method for the Evaluation and Forecasting of Distributed Progress." Thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://www.theses.fr/2009INPT051G/document.
Full textAbstract:
Mesurer l'avancement de gros projets est toujours difficile car la charge de travail est partagée entre les départements d'une entreprise ou même entre des entreprises réparties dans le monde. La littérature de niveau recherche sur la gestion des projets a été passée en revue pour découvrir les différentes techniques applicables. Les outils largement utilisés pour prévoir et mesurer l'avancement des projets, comme la méthode de la valeur acquise (Earned Value Analysis), Progress Plot, Milestone and Resource slip charts, Concurrent Engineering, peuvent être utilisés. Le problème étudié est lié à l'industrie pharmaceutique où de nouveaux traitements ou médicaments sont développés, et où l'efficacité d'un traitement médical est testée sur des patients répartis à travers le monde. Beaucoup de variables augmentent la complexité et l'ambiguïté du problème étudié. L'objectif principal est d'analyser l'efficacité d'une solution dans différentes situations au cours du projet, de sorte que la durée soit la plus réduite possible, et que les objectifs soit atteints au moindre coût. Les résultats suggèrent que la relocalisation des patients dans les pays produit de meilleurs résultats en terme d'avancement de projetIn large projects measuring progress is always difficult due to the complexities involved, because the realization is shared among departments of a firm or even between firms disseminated all over the world. Project management and operations research literature is reviewed for discovering various techniques applicable. Widely used tools for progress measurement and forecasting, such as Earned Value Analysis, Progress Plot, Milestone and Resource slip charts, concurrent engineering, can be employed. This thesis is based on a problem of pharmaceutical industry where the effectiveness of a certain medical treatment is examined on patients in a number of countries. The number of variables involved increase the complexity of this problem. The main objective is to analyze the effectiveness of a solution in different situations during the project such that a better project duration and a lower cost can be achieved. Our findings suggest that reallocation of patients among countries produces better results in terms of progress
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Viens, Nicolas. "Étude des transferts thermiques lors de la coulée dans le procédé de fonderie à cire perdue." Thesis, Reims, 2016. http://www.theses.fr/2016REIMS039.
Full textAbstract:
Les méthodologies de conception des grappes de fonderie reposent fondamentalement sur l’analyse de l’énergie dégagée par le métal au cours de sa solidification. En effet, l’interprétation de ces transferts thermiques permet de calculer localement le temps de solidification et donc d’identifier les points chauds d’une pièce de fonderie. Dans le cas du moulage en sable, ces échanges thermiques sont bien connus et depuis longtemps modélisés (Chvorinov). Leur modélisation correspond à un moule thermiquement infini, c’est à dire que toute l’énergie dégagée par le métal lors de sa solidification est absorbée par le moule. En revanche, dans le cas d’une carapace ou d’une coquille, une partie de cette énergie est transmise à l’environnement via le moule ; ainsi la modélisation la plus adaptée sera donc celle considérant le moule comme un milieu thermiquement fini. Des manipulations de référence ont permis d’acquérir une bonne compréhension des mécanismes thermiques intervenant dans ce procédé de fonderie et mettent en évidence toute la complexité des échanges, à la fois internes et externes au moule (qui se produisent en simultané pendant la phase de solidification du métal). Ces manipulations ont permis par ailleurs, à l’aide de modèles statistiques, d’estimer les paramètres physiques qui sont difficilement accessibles du fait de leurs dépendances et des conditions de travail expérimentales (les échanges avec le milieu ambiant, le coefficient d’échange et le flux entre le métal et le moule). Ces valeurs issues d'expérimentations réalisées en condition réelles serviront à alimenter les bases de données matériaux utilisées en fonderie et dans les simulations numériques. La démarche et les modèles développés dans le cadre de ce travail de thèse permettent un calcul plus fiable qui servira au dimensionnement des masselottes dans le cas du procédé à cire perdue. A plus long terme, cette démarche pourrait être étendue à d’autres procédés de fonderie puisque la méthodologie développée sur du moulage à cire perdue sera transposable aux cas des moules à noyau, des moules métalliques ou autres procédés similairesDesign casting methodologies are based on the analysis of the energy released by the metal during its solidification. Indeed, the knowledge of this heat transfer permits to faithfully predict local solidification time and to identify last solidified zones. In the case of sand casting, heat exchanges are well known and have been modeled for a long time (Chvorinov). The last, modelize "thermally infinite mold" so in this case whole metal energy threw solidification phase is absorbed by the mold. In contrary, for a shell, a portion of metal energy is transmitted to environment threw the shell, so in this case, the most appropriate model is "a thermally finished mold". Reference experimentations gives a good understanding of energy / thermal mechanisms involved in the casting process and highlight both internal and external shell thermal exchanges complexity (which occur simultaneously during solidification metal). These manipulations allow to use inverse method to estimate hardly measured parameters (such as external heat transfer coefficient or metal-mold interfacial heat transfer), and therefore to build reliable thermal parameters databases used in numerical simulations. Methodology and models developed in this study allow a reliable sizing feed calculation for investment casting. On the long-range, this knowledge could be applied to other foundry processes since the methodology developed on investment casting will be transposed to core molds, die-casting or other molds
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Jandaud, Pierre-Olivier. "Étude et optimisation aérothermique d'un alterno-démarreur." Thesis, Valenciennes, 2013. http://www.theses.fr/2013VALE0018/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l’étude et l’optimisation aérothermique d’un alterno-démarreur utilisé dans les véhicules hybrides. Ces machines produisant beaucoup plus de puissance qu’un alternateur classique, leur refroidissement est donc critique. La machine est modélisée en utilisant la méthode nodale en régime permanent qui utilise des réseaux de conductances thermiques. Pour alimenter le modèle, on utilise des corrélations issues de la littérature pour modéliser les transferts convectifs et on effectue des calculs CFD de la machine complète pour obtenir la répartition des débits. Les résultats obtenus numériquement sont ensuite validés expérimentalement à l’aide d’essais par Vélocimétrie par Images de Particules et d’essais thermiques par mesure thermocouples. Dans un deuxième temps, on couple un algorithme d’optimisation au code pour obtenir une géométrie de la machine optimale d’un point de vue thermique. La méthode retenue est l’Optimisation par Essaim Particulaire (PSO). L’optimisation se fait sur la taille des têtes de bobines, la position des ventilateurs et la section des canaux rotoriques. On obtient des géométries différentes selon les objectifs que l’on cherche à atteindre. La dernière partie de la thèse porte sur l’optimisation multi-objectifs d’un dissipateur située sur la partie électronique à l’arrière de l’alternateur : le dissipateur doit refroidir le plus possible l’électronique sans pour autant perturber l’écoulement. On étudie aussi plusieurs formes d’ailettes pour atteindre ces objectifsThe goal of this thesis is the aero-thermal study and optimization of a starter-alternator used in hybrid cars. This kind of machines being more powerful than a regular alternator, their cooling is critical. The machine is modeled using lumped method in steady state which uses networks of thermal conductances. The inputs for the model are obtained using correlations from bibliography for the convective heat transfers and three dimensional CFD for the flow rates inside the machine. The numerical results are validated by experimental results with PIV for the fluid results and a machine fitted with thermocouples for the thermal part. In the second part, the thermal code is coupled with an optimization algorithm to obtain an optimal geometry of the machine from a thermal point of view. The method chosen is Particle Swarm Optimization (PSO). The parameters are the sizes of the end-windings, the positions of the fans and the cross section of the rotor channels. For different objectives, different optimal geometries are obtained. The last part of this work aims at the multi-objectives optimization of a heat sink located at the back of the machine. The heat sink has to be thermally efficient but should not affect the flow. Different shapes of fins are also studied
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Settar, Abdelhakim. "Etude des transferts thermique et massique au sein d'un échangeur multifonctionnel en présence d'une réaction catalytique." Thesis, Belfort-Montbéliard, 2016. http://www.theses.fr/2016BELF0291.
Full textAbstract:
L'hydrogène n'étant pas une énergie primaire, il faut donc le produire, le transporter et le stocker avant de l'utiliser. Il peut être produit par des procédés chimiques, électrolytiques ou biologiques à partir de ressources renouvelables, ou non. Les énergies fossiles représentent la première ressource d'hydrogène, avec 96% de la production totale mondiale, dont 48% se fait à base de gaz naturel qui contient essentiellement du méthane. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la génération de l'hydrogène par le procédé de vaporeformage du méthane qui reste le procédé le plus utilisé pour sa conversion. Les objectifs consistent premièrement à explorer, par des études numériques, les performances thermiques et massiques d'un vapo-reformeur à parois catalytiques, dans lequel une répartition discrète du catalyseur est adoptée, combinée ou non, avec une insertion d'un matériau cellulaire à haute porosité, de type mousse métallique, et deuxièmement à analyser, par une approche expérimentale complétée par une procédure numérique inverse, afin d'estimer le flux de chaleur inconnu reçu par le mélange gazeux. Les configurations géométriques adoptées dans les études numériques sont modélisées par les équations deconservation et complétées par les conditions aux limites. La cinétique de la réaction est régie par un modèle basé sur les lois de puissance, et le système d'équations est résolu par la méthode des volumes finis. Pour l'estimation du flux de chaleur, un dispositif expérimental approchant le système de chauffage du réacteur est conçu afin de mesurer la distribution de la température et un code de calcul inverse basé sur la méthode spécification de fonctions. Les résultats montrent que les performances du procédé de vaporeformage peuvent être améliorées en adoptant une bonne distribution du catalyseur sur les parois du réacteur muni d'une mousse métallique dans sa région catalytique. Les améliorations obtenues en termes de conversion de méthane, par rapport à une configuration classique, sont de l'ordre de 44.6%. De plus, la combinaison des approches expérimentale et numérique a permis de déterminer la quantité de chaleur nette transférée par le système de chauffage du vaporeformeurHydrogen is not a primary energy; we must produce it, transport it and store it before use. It cans be produced by chemical, biological or electrolytic processes from renewable resources or not. Fossil fuels represent the first hydrogen resource, with 96% of total world production, which 48% is made from natural gas containing methane. In this thesis, we focus on the generation of hydrogen by the steam-methane reforming process, which is the most used conversion method. The aims consist first to explore, through numerical studies, the thermal and mass performances of a wall coated steam-methane reformer, wherein a discrete distribution of the catalyst is adopted, combined or not, with an insertion of a highly porous metal foam, and secondly to analyze, by an experimental approach completed by a numerical inverse procedure to estimate the unknown heat flux received by the gas mixture. The geometric configurations adopted in the numerical studies are modeled by the conservation equations and the boundary conditions. The kinetic reaction is governed by a model based on power laws, and the system of equations is solved by the finite volume method. For the estimation of heat flux, an experimental device approachingthe reactor heating system is designed to measure the temperature distribution, and an inverse code based on the function specification method. The results show that the steam methane reforming process performances can be improved by adopting a good distribution of the catalyst on the walls of the reactor fitted on its catalytic region with metal foam. The improvements obtained in terms of methane conversion, compared to a conventional configuration, are of the order of 44.6%. In addition, the combination of experimental and numerical approaches was used to determine the net quantity of heat transferred from the heating system to the steam reformer
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Torrijos, Michel. "Evaluation des techniques non conventionnelles d'intensification des transferts d'oxygene en fermentation." Toulouse, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISAT0020.
Full textAbstract:
Etude dans le cas particulier de la production de 2,3-butanediol par enterobacter aerogenes. Amelioration du transfert de l'oxygene realisee grace a l'utilisation d'hydroinjecteurs ou de substances capables de vehiculer l'oxygene (n-paraffines et derives fluores)
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Coundoul, Falilou. "Étude et modélisation des transferts verticaux dans l'interaction biofilm de rivière/couche limite turbulente." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://oatao.univ-toulouse.fr/9268/1/coundoul_partie_1_sur_3.pdf.
Full textAbstract:
Le biofilm épilithique (anciennement périphyton), agrégat phototrophe d’organismes se développant sur le fond des cours d’eau, joue un rôle essentiel dans le fonctionnement des hydroécosystèmes fluviaux comme la Garonne. Pour améliorer la modélisation à l’échelle du tronçon de rivière de ces systèmes, il est nécessaire de prendre en compte les caractéristiques locales de l’écoulement notamment pour la prédiction de l’évolution de la biomasse. Les méthodes expérimentales actuelles ne permettent pas d’accéder aux grandeurs hydrodynamiques locales proches du fond rugueux, dans la zone dite de ’canopée’. Le travail présenté ici vise donc à compléter ces résultats par des simulations numériques directes, avec une méthode de frontières immergées, d’écoulements turbulents de couche limite hydrauliquement rugueuse formée d’hémisphères. L’objectif est double : il s’agit d’une part de mettre en relation les motifs de colonisation et la croissance du biofilm observés expérimentalement aux caractéristiques locales de l’écoulement, et d’autre part, de quantifier les flux d’espèces chimiques entre la canopée et la pleine eau et ce, en fonction du type d’arrangement des obstacles formant le fond, du confinement et du nombre de Reynolds rugueux. Après avoir validé la méthode numérique sur des cas proches de ceux rencontrés dans les expériences, et vérifié que les grandeurs hydrodynamiques moyennes et turbulentes dans la pleine eau sont en bon accord avec les résultats expérimentaux, plusieurs campagnes de simulations ont été réalisées pour deux types d’arrangements du fond (aligné et décalé), plusieurs confinements et une gamme de nombre de Reynolds rugueux représentatifs des écoulements en rivière. Ce travail a pu mettre en évidence que le biofilm colonise préférentiellement les zones de faible cisaillement local et un critère de colonisation a été déterminé. Des simulations avec transfert d’espèce chimique ont été réalisées pour différentes valeurs du nombre de Schmidt et ont permis de quantifier les flux d’échange en fonction de ce paramètre.
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Ghannam, Boutros. "Modélisation ultra-rapide des transferts de chaleur par rayonnement et par conduction et exemple d'application." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00958145.
Full textAbstract:
L'apparition de CUDA en 2007 a rendu les GPU hautement programmables permettant ainsi aux applications scientifiques et techniques de profiter de leur capacité de calcul élevée. Des solutions ultra-rapides pour la résolution des transferts de chaleur par rayonnement et par conduction sur GPU sont présentées dans ce travail. Tout d'abord, la méthode MACZM pour le calcul des facteurs de transferts radiatifs directs en 3D et en milieu semi-transparent est représentée et validée. Ensuite, une implémentation efficace de la méthode à la base d'algorithmes de géométrie discrète et d'une parallélisation optimisée sur GPU dans CUDA atteignant 300 à 600 fois d'accélération, est présentée. Ceci est suivi par la formulation du NRPA, une version non-récursive de l'algorithme des revêtements pour le calcul des facteurs d'échange radiatifs totaux. La complexité du NRPA est inférieure à celle du PA et sont exécution sur GPU est jusqu'à 750 fois plus rapide que l'exécution du PA sur CPU. D'autre part, une implémentation efficace de la LOD sur GPU est présentée, consistant d'une alternance optimisée des solveurs et schémas de parallélisation et achevant une accélération GPU de 75 à 250 fois. Finalement, toutes les méthodes sont appliquées ensemble pour la résolution des transferts de chaleur en 3D dans un four de réchauffage sidérurgique de brames d'acier. Dans ce but, MACZM est appliquée avec un maillage multi-grille et le NRPA est appliqué au four en le découpant en zones, permettant d'avoir un temps de calcul très rapide une précision élevée. Ceci rend les méthodes utilisées de très grande importance pour la conception de stratégies de contrôle efficaces et précises.
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Sarret, Frédéric. "Simulation numérique de dépôts céramiques plasma." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0066/document.
Full textAbstract:
Cette thèse apporte une contribution à la simulation numérique de la construction de dépôts dans le cadre de la projection plasma type APS (Atmospheric Plasma Spraying). Ce travail est focalisé sur la construction d’un volume représentatif du revêtement en prenant en compte l’ensemble des phénomènes propres au procédé, tels que la nature de l’écoulement de gaz, la cinétique (multiphasique, mouillabilité) et la thermique (transferts thermiques, résistance thermique de contact, solidification) durant l’impact et l’empilement de particules. Une méthode numérique particulière, appelée VOF-SM (Volume Of Fluid - Sub Mesh), est développée. La simulation de l’impact d’un jet instationnaire et turbulent de plasma ArH2 sur un substrat a été réalisée pour définir la nature de l’écoulementen proche paroi et le transfert thermique entre cet écoulement et le substrat. Les phénomènes propres à l’impact de particules ont été intégrés au code de calcul Thétiset validés indépendamment par comparaison à des solutions analytiques et combinés par comparaison à un cas d’étude expérimentale millimétrique. Enfin, une étude d’impacts successifs de particules de Zircone Yttriée sur un substrat en acier a été menée, par une approche en similitudes thermique et cinétique pour pallier la difficulté de la résolution à petites échellesThis PhD thesis is a contribution to the numerical simulation of the plasma sprayedcoating build-up by APS process (Atmospheric Plasma Spraying). This work focuses onthe build-up of a representative volume of the coat considering a great range of phenomenonappearing in APS process such as gas flow properties, kinetic (multiphase flow,wettability) and thermal (heat transfers, thermal contact resistance, solidification) duringthe impact and steaking of particles. An original numerical method, named VOF-SM(Volume Of Fluid - Sub Mesh) is developped. The simulation of the impact of an unsteadyand turbulent ArH2 plasma flow is carried out in order to define the gas flow closeto the wall and heat transferred to the substrate by the plasma. Specific phenomena of theimpact of particles were incorporated into the CFD code (Thétis) and validated independentlyby caparison with analytical solutions, then together combined by the comparisonto a millimeter size impact experimental data. Finally, a study of successive impacts ofYttria-Stabilized Zirconia particles onto a steel substrate was carried out by thermal andkinetic approach similarities to overcome the difficulty of resolving small scales
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Tawk, Rony. "Optimisation topologique des transferts de masse et de chaleur en écoulement bi-fluide laminaire : application aux échangeurs de chaleur." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM017/document.
Full textAbstract:
Les échangeurs de chaleur sont des dispositifs largement utilisés dans divers systèmes énergétiques. Les présents travaux de recherche s’intéressent à la conception des échangeurs bi-fluides monophasiques par des méthodes d’optimisation topologique. A la différence des méthodes conventionnelles d’optimisation de taille et de forme, ces méthodes permettent une liberté de conception plus grande et ne nécessitent aucune définition a priori de la géométrie de l’échangeur. L’optimisation topologique bi-fluide consiste donc à réorganiser librement deux fluides et un solide dans un domaine d’optimisation. Les deux fluides doivent connecter les zones d’entrée aux zones de sortie en évitant tout mélange entre fluides. Dans le cadre de cette thèse, la méthode SIMP « Solid Isotropic Material with Penalization » a été utilisée. Divers algorithmes constituant cette méthode ont été formulés et testés : la méthode des volumes finis a été choisie pour la résolution du problème direct, la méthode des adjoints discrets pour le calcul du gradient de la fonction objectif et enfin la méthode des asymptotes mobiles pour guider l’optimisation numérique. Les résultats des simulations ont permis de définir différentes formes d’échangeurs de chaleur en 2D. On a fait varier le nombre d’entrées et de sorties ainsi que les débits de chaque fluide. Les travaux montrent la capacité de cette méthode à concevoir des formes innovantes d’échangeur de chaleur. La thèse établit ainsi les bases d’une nouvelle méthode de conception des échangeurs de chaleurHeat exchangers are devices widely used in various energy systems. The present research work focuses on the design of single-phase bi-fluid heat exchangers by using topology optimization methods. Unlike conventional size and shape optimization methods, topology optimization methods allow greater design freedom and do not require prior definition of the exchanger geometry. Hence, bi-fluid topology optimization consists of freely reorganizing two fluids and one solid in the optimization domain. Both fluids should connect inlet sections to outlet sections while avoiding any fluid mixture inside the domain. SIMP method “Solid Isotropic Material with Penalization” is used within the framework of this thesis. This method includes various algorithms that were formulated and tested : finite volume method was selected for solving the direct physical problem, discrete adjoint method was used for the calculation of the gradient of the objective function, and the method of moving asymptotes was adopted to guide the numerical optimization. Simulation results have allowed the definition of various heat exchanger shapes in 2D. The number of inlet and outlet as well as the flow rates of each fluid have been varied. The works have shown the ability of this method to design innovative shapes of heat exchangers. Hence, the thesis establishes the basis of a new design methodology of heat exchangers
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Rodiet, Christophe. "Mesure de Température par Méthodes Multi-Spectrales et Caractérisation Thermique de Matériaux Anisotropes par Transformations Intégrales : « Aspects Théoriques et Expérimentaux »." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0283/document.
Full textAbstract:
Ce mémoire est constitué de deux parties relativement indépendantes, dont la première partie porte sur les méthodes de mesure de température par méthodes Multi-Spectrales (pyrométrie optique passive), et la seconde sur la Caractérisation Thermique à haute température par transformations intégrales de matériaux orthotropes. Dans chacune de ces deux parties, les méthodes/modèles développés ont été traités du point de vue théorique, numérique, et expérimental. Dans la partie multi-spectrale, une méthode de mesure de température permettant de prendre en compte les variations spectrales de la chaine de mesure globale (incluant l’émissivité) a été présentée. De plus, une méthode de détermination des longueurs d’ondes optimales au sens de la minimisation de l’écart-type sur la température, a été développée. Enfin, il a également été montré que les longueurs d’ondes optimales pour les mesures mono-spectrales et bi-spectrales pouvaient être déterminées à l’aide de lois analogues à la loi de déplacement de Wien. Dans la partie Caractérisation Thermique, différentes méthodes et modèles ont été développés. Les méthodes proposées effectuent l’estimation des diffusivités longitudinales et transversales sur l’ensemble des harmoniques simultanément. De plus, ces méthodes permettent de s’affranchir du couplage thermique dû à la présence d’un porte-échantillon, et/ou d’effectuer des mesures de diffusivités pseudo-locales, en injectant comme conditions aux limites les informations expérimentales obtenues par caméra infrarouge. Enfin, les notions de corrélation entre les paramètres et de durée d’exploitabilité des harmoniques ont également été abordéesThis thesis consists of two relatively independent parts, the first part focuses on methods of temperature measurement using Multi-Spectral (passive optical pyrometry) methods, and the second on the Thermal Characterization by integral transforms at high temperature of orthotropic materials. In each of these two parts, methods / models developed were treated from a theoretical point of view, numerical and experimental. In the multi-spectral part, a method of temperature measurement to take into account a spectral variation of the overall measurement chain (including the emissivity) was introduced. Moreover, a method of determining the optimal wavelengths in the sense of minimizing the standard deviation of temperature, has been developed. Finally, it has also been shown that the optimal wavelengths for mono-spectral and bi-spectral measurements could be determined with similar laws to Wien's displacement law. In the Thermal Characterization part, different methods and models have been developed. The proposed methods perform the estimation of longitudinal and transverse diffusivities on all harmonics simultaneously. Furthermore, they allow overcoming the thermal coupling due to the presence of a sample holder, and / or making pseudo-local measurements of diffusivities. Finally, the concepts of correlation between parameters and duration of harmonics exploitability were also discussed.This thesis consists of two relatively independent parts, the first part focuses on methods of temperature measurement using Multi-Spectral (passive optical pyrometry) methods, and the second on the Thermal Characterization by integral transforms at high temperature of orthotropic materials. In each of these two parts, methods / models developed were treated from a theoretical point of view, numerical and experimental. In the multi-spectral part, a method of temperature measurement to take into account a spectral variation of the overall measurement chain (including the emissivity) was introduced. Moreover, a method of determining the optimal wavelengths in the sense of minimizing the standard deviation of temperature, has been developed. Finally, it has also been shown that the optimal wavelengths for mono-spectral and bi-spectral measurements could be determined with similar laws to Wien's displacement law. In the Thermal Characterization part, different methods and models have been developed. The proposed methods perform the estimation of longitudinal and transverse diffusivities on all harmonics simultaneously. Furthermore, they allow overcoming the thermal coupling due to the presence of a sample holder, and / or making pseudo-local measurements of diffusivities. Finally, the concepts of correlation between parameters and duration of harmonics exploitability were also discussed
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Azzouz, Ali. "Conception d'un thermoanemometre et application a l'evaluation des transferts thermiques lors de l'ouverture d'une chambre froide industrielle." Paris, CNAM, 1988. http://www.theses.fr/1988CNAM0096.
Full textAbstract:
Les pertes thermiques d'une chambre froide s'ouvrant par glissement lateral sont mesurees a l'aide d'un thermoanemometre a fil chaud, ayant seize capteurs de mesure de la vitesse du courant d'air. Les resultats experimentaux sont correles par une loi qui exprime le debit massique en fonction de l'ecart de temperature. Des rideaux d'air protecteurs sont experimentes. Ils permettent un gain de 38% sur le debit massique d'air chaud entrant en chambre froide
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Sans, Morgan. "Caractérisation des propriétés thermophysiques de mousses céramiques à haute température." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0192.
Full textAbstract:
Depuis la fin du vingtième siècle, la recherche et le développement s'intéresse de plus en plus à l'utilisation des mousses céramiques solides pour une myriade d'applications hautes températures en raison d'avantageuses propriétés thermiques, mécaniques, chimiques ou optiques. Dans un contexte énergétique mondial qui tend vers une réduction de la consommation d'énergies fossiles et d'émissions de gaz à effet de serre, elles apparaissent comme une solution prometteuse par leur capacité à absorber, récupérer et convertir un flux radiatif important. Elles font notamment l'objet d'un intérêt grandissant dans le domaine du solaire thermique tandis que le LEMTA s'intéresse à ces matériaux comme récupérateur des chaleurs fatales liés aux procédés industriels à haute température (verrerie, cimenterie, métallurgie...). Cependant, certaines études ont montré que l'amélioration des systèmes actuels et futurs passe nécessairement par une meilleure compréhension du lien entre les propriétés structurales/thermiques/optiques associées à ces milieux hétérogènes (géométrie, porosité, diamètre de pores, conductivité, émissivité...) et les transferts de chaleur. Les objectifs de ce travail sont de fournir des outils de modélisation et de caractérisation pertinents qui permettent la description des transferts thermiques conductif, convectif (forcé) et radiatif. Trois méthodes de caractérisations proposées et sont détaillées dans ce manuscrit. 1. Dans le cas de transferts conducto-radiatif, la principale difficulté réside dans la capacité à séparer la contribution de chaque mode de transfert de chaleur. Afin de dépasser ces limites, une méthode transitoire sur le principe de la méthode flash a été utilisée. La mousse céramique, placée entre deux semelles céramiques puis au centre d'un four tubulaire, subit une excitation thermique tandis que l'élévation thermique est mesurée sur la face opposée à cette dernière. En parallèle, un modèle direct résolvant l'Equation de la Chaleur par la méthode des Volumes Finis et l'Equation du Transfert Radiatif par une méthode de Monte Carlo réciproque optimisée a été implémentée. Cette dernière permet, tout en conservant des temps de calcul raisonnable, de résoudre plus finement les transferts par rayonnement par comparaison avec les méthodes utilisées habituellement. Une estimation simultanée d'une conductivité phonique équivalente et d'une épaisseur optique équivalente a été réalisée sur une grande variété de mousses structurées et stochastiques composées de SiC ou de SiSiC jusqu'à 800 °C. Par comparaison avec des modèles simplifiés comme celui de Rosseland, cette étude permet de mieux appréhender la validité de l'approximation de la diffusion et d'orienter le choix de la modélisation et des paramètres à utiliser. 2. Une autre difficulté réside dans la capacité à résoudre numériquement un problème couplé directement sur la géométrie hétérogène 3D du milieu poreux. Une méthode de Monte Carlo permettant la résolution des deux modes de transfert en un seul algorithme a été étudiée. La méthode flash a été réalisée grâce à cette dernière de façon entièrement numérique. Elle permet une obtention plus rapide de la solution avec l'augmentation des transferts par rayonnement. La procédure proposée a permis l'estimation des propriétés équivalentes de mousses structurées (cellules de Kelvin). 3. Une méthode de caractérisation des coefficients de dispersion thermique axial et radial a été développée. Le banc expérimental est composé de 5 sections de 20 cm de mousses SiC séparées par des brides assurant la mesure de la température. Un écoulement d'air chaud est appliqué sur le milieu poreux à l'équilibre avec la température ambiante. En parallèle, un modèle à une température permet une résolution 2D axisymmétrique et multicouche du problème thermique. L'application d'un algorithme d'inversion permet l'estimation des deux coefficients pour différentes vitesses d'écoulementSince the end of the twentieth century, research and development has increasingly focused on the use of solid ceramic foams for a myriad of high-temperature applications because of their advantageous thermal, mechanical, chemical or optical properties. In a global energy context that is tending to reduce the consumption of fossil fuels and greenhouse gas emissions, they appear to be a promising solution due to their ability to absorb, recover and convert a large radiative flux. In particular, they are the subject of growing interest in the field of solar thermal energy, while LEMTA is interested in these materials as a recover of fatal heat present in high-temperature industrial processes (glassware, cement, metallurgy, etc.). However, some studies have shown that improving current and future systems requires a better understanding of the relationship between the structural/thermal/optical properties associated with these heterogeneous media (geometry, porosity, pore diameter, conductivity, emissivity, etc.) and heat transfers. The objectives of this work are to provide relevant modelling and characterization tools that allow the description of conductive, convective (forced) and radiative heat transfers. Three characterization methods are studied and detailed in this manuscript. 1. In the case of conductive and radiative transfer, the main difficulty lies in the ability to separate the contribution of each heat transfer mode. In order to exceed these limits, a transitional method based on the principle of the flash method was used. The ceramic foam, placed between two ceramic soleplates and in the centre of a tubular furnace, is thermally excited while the thermal elevation is measured on the side opposite the latter. In parallel, a direct model resolving the Energy Balance Equation by the Finite Volume Method while the Radiative Transfer Equation by an optimized reciprocal Monte Carlo method was implemented. The latter method allows, while maintaining reasonable calculation time, to solve radiation transfers more generally than the method usually used. A simultaneous identification of equivalent phononic conductivity and optical thickness was performed on a wide variety of structured and stochastic foams composed of SiC or SiSiC up to 800 °C. Compared to simplified models such as Rosseland's, this study provides a better understanding of the validity of the diffusion approximation and guides the choice of modeling and parameters to be used. 2. Another difficulty lies in the ability to numerically solve a coupled problem directly on the 3D heterogeneous geometry of the porous medium. A Monte Carlo method allowing the resolution of both transfer modes in a single algorithm has been employed. The flash method was performed thanks to the latter in a entirely numerical manner. It allows the solution to be obtained quickly with the increase in radiation transfer. The proposed procedure allowed the identification of the equivalent properties of structured foams (Kelvin's cells). 3. A method for characterizing axial and radial thermal dispersion coefficients has been implemented. the experimental bench is composed of 5 sections of 20 cm SiC foams separated by flanges for temperature measurement. A hot air flow is applied to the porous medium at equilibrium with the ambient temperature. In parallel, a one-temperature model allows a 2D axisymmetric and multilayer resolution of the thermal problem. The application of an inversion algorithm allows the estimation of the two coefficients for different flow rates
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Hugo, Jean-michel. "Transferts dans les milieux cellulaires à forte porosité : applications à l'optimisation structurale des échangeurs à ailettes." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4767/document.
Full textAbstract:
Cette de thèse comporte deux volets : Le premier, plutôt applicatif, concerne le design d'échangeurs à ailettes et à mousses ; le second, plus académique, traite des relations entre la texture des mousses métalliques et leurs propriétés thermophysiques effectives. Sur la première partie consacrée à l'amélioration des performances des échangeurs de chaleur Mota. Nous avons mis en place une méthode de dimensionnement multi-échelle adaptés aux batteries tubes-ailettes et aux échangeurs à mousse ; Nous avons développé et caractériser une architecture optimisée d'échangeur à mousse et à ailettes. Des gains de 50% ont été obtenus en termes d'efficacité énergétique et les solutions proposées sont actuellement en production.La deuxième partie concerne l'analyse des mécanismes de transferts dans les mousses et de la détermination de leurs propriétés effectives. Nous avons développé une approche basée sur la modélisation des transferts et écoulements à l'échelle du pore -confortée par le développement de bancs expérimentaux- pour déterminer ces propriétés. Nous avons réalisé une base de données de 900 mousses obtenues par élongation et cisaillement d'une cellule périodique de référence. Les propriétés effectives –tensorielles- de ces mousses ont été mesurées et leur dépendance à la morphologie et aux propriétés thermophysiques des phases a été étudiée.En conclusion, le dernier chapitre illustre la démarche naturelle de poursuite des travaux : Optimisation des géométries des échangeurs et des mousses selon les conditions applicativesThis work is composed of two parts: the first one deals with the design of fins-and-tubes and metal foam heat exchangers; the second one deals with the relationship between foams morphology and their effective thermophysical properties. The first part is dedicated to Mota heat exchanger performance enhancement. We develop a multi-scale method to optimize both local heat transfer surfaces and global architecture of classical and foam units. We develop, using this method, new heat exchanger and we characterize it numerically and experimentally. An increase of 50% of energetic efficiency is obtained and new geometries are nowadays produced and commercialized. The second part deals with the analysis of transport phenomena in metal foams and the determination of their effectives properties. We develop an approach based on pore scale numerical simulation of conjugate heat transfer – validated by experimental results obtained on set-up developed for this study. We have generated 900 virtual samples obtained by deformation a periodic unit cell (Kelvin cell). Full effective properties tensors are determined. The influence of cell shape and classical geometrical parameters on physical properties is then studied. To conclude, in the last chapter, we present natural perspectives involved by this work: Geometrical optimization of heat exchanger architecture and foams morphology depending on the application; The use of a multi-scale approach to design modern –foam- heat exchangers
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Spiesser, Christophe. "Méthode de simulation appropriée aux systèmes complexes : preuve de concept auto-adaptative et auto-apprenante appliquée aux transferts thermiques." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2017. http://www.theses.fr/2017EMAC0005/document.
Full textAbstract:
L’augmentation de la puissance informatique disponible permet aux ingénieurs et designers d’aborder par simulation des problèmes de plus en plus complexes (multi-physiques, multi-échelles, géométries intriquées ...). Dans ce contexte, les quadratures à base de discrétisation (FDM, FEM, FVM) montrent leur limite : le besoin d’un grand nombre de sous-domaines qui implique des coûts RAM et CPU prohibitifs. La méthode de Monte-Carlo apparaît plus appropriée, mais son utilisation est verrouillée par la difficulté de générer des modèles probabilistes de systèmes complexes. Pour surpasser ceci, une approche systémique est proposée et implémentée pour créer une preuve de concept appliquée à la simulation des transferts thermiques couplés. Après une étape de validation vis-à-vis de solutions analytiques, l’outil est employé; sur des cas d’illustration (transferts thermiques au sein de bâtiments et dans une centrale solaire) pour étudier ses capacités. L’approche mise en œuvre présente un comportement particulièrement avantageux pour la simulation de systèmes complexes : son temps de calcul ne dépend que des parties influentes du problème. De plus, elles sont automatiquement identifiées, même en présence de géométries étendues ou intriquées, ce qui rend les simulations auto-adaptatives. Par ailleurs, ses performances de calcul ne sont pas corrélées avec le rapport d’échelle caractérisant le système simulé. Ceci en fait une approche douée d’une remarquable capacité à traiter les problèmes à la fois multi-physiques et multi-échelles. En parallèle de l’estimation d’une observable par des chemins d’exploration, l’outil analyse également ces derniers de manière statistique. Ceci lui permet de générer un modèle prédictif réduit de l’observable, procurant ainsi une capacité d’auto-apprentissage à la simulation. Son utilisation peut améliorer les processus d’optimisation et de contrôle-commande, ou simplifier les mesures par méthodes inverses. De plus, elle a aussi permis de mener une analyse par propagation d’incertitudes, affectant les conditions aux frontières, vers l’observable. Enfin, une démonstration d’optimisation, utilisant des modèles réduits générés, a été réaliséeAs computing power increases, engineers and designers tackle increasingly complex problems using simulation (multiphysics, multiscale, intricated geometries ...). In this context, discretization-based quadratures (FDM, FEM, FVM) show their limit: the need of a great number of sub-domains which induces prohibitive consumption of RAM and CPU power. The Monte Carlo method appears to be more appropriate, but the difficulty to build probabilistic models of complex systems forms a bottleneck. A systemic approach is proposed to alleviate it and is implemented to create a proof-of-concept dedicated to the coupled heat transfer simulation. After a successful validation step against analytical solutions, this tool is applied to illustrative cases (emulating heat transfer in buildings and in solar heating systems) in order to study its simulation capabilities.This approach presents a major beneficial behavior for complex systems simulation: the computation time only depends on the influential parts of the problem. These parts are automatically identified, even in intricate or extensive geometries, which makes the simulation self-adaptive. In addition, the computational performance and the system scale ratio are completely uncorrelated. Consequently, this approach shows an exceptional capacity to tackle multiphysics and multiscale problems. Each temperature is estimated using exploration paths. By statistically analyzing these paths during the process, the tool is able to generate a reduced predictive model of this physical quantity, which is bringing a self-learning capacity to the simulation. Its use can significantly improve optimization and control of processes, or simplify inverse measurements. Furthermore, based on this model, an uncertainty propagation analysis has been performed. It quantifies the effect of uncertainties affecting boundary conditions on the temperature. Finally a Particle Swarm Optimization (PSO) process, based on simulations done by the framework, is successfully carried out
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Vu, Van Huyen. "Modélisation hybride et multi-échelle pour la simulation des écoulements et des transferts thermiques dans les micro-canaux." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1163/document.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de mettre en œuvre une description multi-échelle adaptée aux écoulements de fluides dans des micro-/nano-conduites. Cette approche doit permettre de décrire, aussi bien les petites échelles relatives aux interactions du fluide avec les atomes du mur, que les grandes échelles de l’écoulement engendrées par les conditions aux limites d'entrée/sortie du canal. Pour cela, nous avons développé une méthode qui couple une modélisation continue des écoulements et des transferts de chaleur dans le cœur du canal avec une modélisation discrète proche des parois, basée sur une représentation atomistique du fluide et du mur.Les équations de Navier-Stokes et de l’énergie, couplées à une équation d’état, sont approximées par une méthode de volumes finis dans le cœur de l’écoulement alors que des simulations de dynamique moléculaire sont utilisées pour représenter finement les interactions entre le fluide et la paroi. Cette approche hybride nécessite la transmission d’informations entre les modélisations : les grandeurs moyennées moléculaires sont imposées comme conditions aux limites pour le modèle continu, et la dynamique sous contrainte, couplée à un thermostat de Langevin, est utilisée pour piloter l’échelle moléculaire. Une représentation par des plots moléculaires locaux de petite taille, intelligemment répartis le long de l’interface entre le fluide et le mur, permet de traiter des écoulements et des transferts dans des canaux de très grands allongements, pour des coûts de calcul raisonnables.Après une partie de validation, des simulations hybrides multi-échelles d’écoulements dans des canaux constitués de parois en platine ont été menées pour de l’argon en phase liquide (incompressible) ou gazeuse (compressible), en tenant compte éventuellement du changement de phase au voisinage de la paroiThe main objective of this thesis is to model the multi-scale heat and fluid flows in micro-/nano channels. This method must be able of capturing at the same time the fluid/solid interaction at the small scale but also the flows induced by the inlet/outlet boundary conditions at the large scale. To this aim, we have adopted an approach coupling the continuum model in the bulks of the channel and the discrete model at the vicinity of the wall, based on an atomistic representation of the fluid and the solid.The Navier-Stokes and energy equations, coupled with an equation of state, are approximated by a finite volume method and the molecular dynamics simulations are used to finely represent the interaction between the fluid and the solid. This hybrid method requires information transmission between the former two regions: averaged quantity in molecular dynamics simulations are imposed as boundary conditions for the continuous model and constrained dynamics, coupled with a thermostat Langevin, is used to control in the molecular level. A set of small molecular dynamics blocks, smartly distributed all along the wall/fluid interface, allows to treat flow and heat transfers in a long micro/nano-channel with a reasonable computational cost.After a validation step, the hybrid multi-scale simulations of complex fluid flows in the channel composed of the platinum wall have been conducted for argon in incompressible liquid or compressible gaseous phase with and without phase change in the vicinity of the wall
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El, Jannoun Ghina. "Adaptation anisotrope précise en espace et temps et méthodes d’éléments finis stabilisées pour la résolution de problèmes de mécanique des fluides instationnaires." Thesis, Paris, ENMP, 2014. http://www.theses.fr/2014ENMP0077/document.
Full textAbstract:
Aujourd'hui, avec l'amélioration des puissances de calcul informatique, la simulation numérique est devenue un outil essentiel pour la prédiction des phénomènes physiques et l'optimisation des procédés industriels. La modélisation de ces phénomènes pose des difficultés scientifiques car leur résolution implique des temps de calcul très longs malgré l'utilisation d'importantes ressources informatiques.Dans cette thèse, on s'intéresse à la résolution de problèmes complexes couplant écoulements et transferts thermiques. Les problèmes physiques étant fortement anisotropes, il est nécessaire d'avoir un maillage avec une résolution très élevée pour obtenir un bon niveau de précision. Cela implique de longs temps de calcul. Ainsi il faut trouver un compromis entre précision et efficacité. Le développement de méthodes d'adaptation en temps et en espace est motivé par la volonté de faire des applications réelles et de limiter les inconvénients inhérents aux méthodes de résolution non adaptatives en terme de précision et d'efficacité. La résolution de problèmes multi-échelles instationnaires sur un maillage uniforme avec un nombre de degrés de liberté limité est souvent incapable de capturer les petites échelles, nécessite des temps de calcul longs et peut aboutir à des résultats incorrects. Ces difficultés ont motivé le développement de méthodes de raffinement local avec une meilleure précision aux endroits adéquats. L'adaptation en temps et en espace peut donc être considérée comme une composante essentielle de ces méthodes.L'approche choisie dans cette thèse consiste en l'utilisation de méthodes éléments finis stabilisées et le développement d'outils d'adaptation espace-temps pour améliorer la précision et l'efficacité des simulations numériques.Le développement de la méthode adaptative est basé sur un estimateur d'erreur sur les arrêtes du maillage afin de localiser les régions du domaine de calcul présentant de forts gradients ainsi que les couches limites. Ensuite une métrique décrivant la taille de maille en chaque noeud dans les différentes directions est calculée. Afin d'améliorer l'efficacité des calculs la construction de cette métrique prend en compte un nombre fixe de noeuds et aboutit à une répartition et une orientation optimale des éléments du maillage. Cette approche est étendue à une formulation espace-temps où les maillages et les pas de temps optimaux sont prédits sur des intervalles de temps en vue de contrôler l'erreur d'interpolation sur la domaine de calculNowadays, with the increase in computational power, numerical modeling has become an intrinsic tool for predicting physical phenomena and developing engineering designs. The modeling of these phenomena poses scientific complexities the resolution of which requires considerable computational resources and long lasting calculations.In this thesis, we are interested in the resolution of complex long time and large scale heat transfer and fluid flow problems. When the physical phenomena exhibit sharp anisotropic features, a good level of accuracy requires a high mesh resolution, hence hindering the efficiency of the simulation. Therefore a compromise between accuracy and efficiency shall be adopted. The development of space and time adaptive adaptation techniques was motivated by the desire to devise realistic configurations and to limit the shortcomings of the traditional non-adaptive resolutions in terms of lack of solution's accuracy and computational efficiency. Indeed, the resolution of unsteady problems with multi-scale features on a prescribed uniform mesh with a limited number of degrees of freedom often fails to capture the fine scale physical features, have excessive computational cost and might produce incorrect results. These difficulties brought forth investigations towards generating meshes with local refinements where higher resolution was needed. Space and time adaptations can thus be regarded as essential ingredients in this recipe.The approach followed in this work consists in applying stabilized finite element methods and the development of space and time adaptive tools to enhance the accuracy and efficiency of the numerical simulations.The derivation process starts with an edge-based error estimation for locating the regions, in the computational domain, presenting sharp gradients, inner and boundary layers. This is followed by the construction of nodal metric tensors that prescribe, at each node in the spatial mesh, mesh sizes and the directions along which these sizes are to be imposed. In order to improve the efficiency of computations, this construction takes into account a fixed number of nodes and generates an optimal distribution and orientation of the mesh elements. The approach is extended to a space-time adaptation framework, whereby optimal meshes and time-step sizes for slabs of time are constructed in the view of controlling the global interpolation error over the computation domain
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Baud, Germain. "Conception de récepteurs solaires à lit fluidisé sous flux radiatif concentré." Thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://www.theses.fr/2011INPT0106/document.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d’évaluer le positionnement et le potentiel des récepteurs à lit fluidisé à changement de section par rapport aux autres méthodes de chauffage de gaz à haute température par voie solaire. A cette fin, une connaissance approfondie des phénomènes thermiques et hydrodynamiques du récepteur est nécessaire. Pour acquérir cette connaissance, nous avons modélisé les transferts thermiques dans le récepteur en portant une attention particulière sur les transferts radiatifs en prenant en compte les diffusions multiples de la lumière dans le milieu particulaire, les effets de parois sur les transferts radiatifs et la directionnalité du rayonnement solaire concentré. La détermination précise de la distribution de particules dans le ciel du lit fluidisé s'est avérée un paramètre critique pour le calcul des transferts thermiques. Ces modèles, plus tard affinés par une confrontation avec des références expérimentales, nous ont permis d'explorer l'effet de la géométrie sur les transferts thermiques dans le récepteur. Il ont permis entre autres de mettre en évidence l'intérêt d'utiliser une colonne de fluidisation à changement de section et l'importance de l'optimisation du couple concentrateur solaire / récepteur afin d'éviter d'éventuelles surchauffes au niveau des parois du récepteur. De même, il semble que l'homogénéisation de la température dans le lit fluidisé contenu dans le récepteur soit favorable à son rendementThe aim of this work is to evaluate the position and the potential of solar fluidized bed receivers compared to other methods for the solar heating of gases at high temperature. To this end, a thorough knowledge of the heat transfer and hydrodynamic of the receiver is necessary. To acquire this knowledge, we modeled the heat transfer in the receiver with a focus on the radiative transfer by taking into account the multiple scattering of light in the particle medium, the effect of walls on radiative heat transfer and the directionality of the concentrated solar radiation. The accurate determination of the distribution of particles within the fluidized bed has been a critical parameter for the calculation of heat transfer. With these models, later refined by a confrontation with experimental references, we have studied the effect of geometry on heat transfer in the receiver. This study highlighted the necessity to use a switching section fluidization column and the importance to optimize the pair : solar concentrator / receiver to avoid any overheating at the walls of the receiver. Moreover, it appears that the homogenization of the temperature in the fluidized bed of the receiver increase its performance
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Trovalet, Lionel. "Résolution numérique des transferts par rayonnement et conduction au sein d'un milieu semi-transparent pour une géométrie 3D de forme complexe." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10142/document.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la résolution numérique des transferts couplés par rayonnement et conduction au sein d'un milieu semi-transparent pour une géométrie 3D de forme complexe. Le rayonnement thermique est simulé par un code de calcul développé durant cette thèse. Ce code résout l'équation du transfert radiatif (ETR) par une méthode aux volumes finis (MVF) avec une formulation " cell-vertex " s'appliquant à des maillages tétraédriques non structurés. Il utilise un schéma de fermeture de type exponentiel, un ordre de parcours ainsi qu'une résolution matricielle innovante pour la MVF appliquée à l'ETR. Le modèle mis en place traite des milieux absorbants, émettants, gris ou non-gris bordés par des surfaces noires ou opaques à réflexion diffuse. Le couplage rayonnement-conduction s'effectue sur le même maillage avec un code d'éléments finis pour la conduction. La validation du code de rayonnement et du couplage passe par de nombreux cas tests issus de la littérature. Il aborde les milieux gris, isotherme avec différentes géométries où les effets de la discrétisation spatiale et angulaire sont observés au travers d'une étude de sensibilité. Trois schémas de fermeture ont été étudiés sur un milieu transparent pour montrer leurs influences sur la précision et la diffusion numérique. Les études des transferts de chaleur couplés traitent le problème de l'équilibre radiatif et du couplage conduction-rayonnement en régime stationnaire ou instationnaire avec les équations adimensionnées. La dernière étude porte sur un milieu non-gris tel que le verre en considérant la conduction et le rayonnement en régime stationnaire avec une méthode spectrale par bande pour la partie radiativeThis work deals with the numerical solution of coupled radiative and conductive heat transfer in participating media in complex 3D geometries. Thermal radiation is simulated by a numerical code developed during this thesis. This code solves the radiative transfer equation (RTE) by a modified finite volume method (FVM) with a cell-vertex formulation applied to unstructured tetrahedral meshes. It uses a closure relation based on an exponential scheme, a marching order map and an innovative matrix solution for the FVM applied to the RTE. The model is applied to absorbing-emitting, grey or non-grey media bounded by black or opaque walls with diffuse reflection. The mesh used for the radiation-conduction coupling is the one used by the finite element code for the conduction. The validation of the radiative code and the coupling are carried out through several test cases taken from the literature. Grey and isothermal media with different geometries are considered, and the effects of the spatial and angular discretizations are observed through a sensitivity study. Three closure schemes have been studied on a transparent medium in order to show their influence on the accuracy and false scattering. Studies of coupled heat transfer are carried out on radiative equilibrium problems and coupled radiation-conduction problems in steady or transient states with the dimensionless equations. Finally a non-grey medium such glass is also studied, considering conduction and radiation in steady state with a spectral band model for radiation
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Benabdelkader, Mohammed el Amine. "Sources et transferts des éléments majeurs et traces dans le bassin versant de la Tafna (Algérie) : approches géochimiques et hydrochimiques." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0046.
Full textAbstract:
Sous un climat méditerranéen semi-aride caractérisé par des crues intenses et des étiages sévères et une anthropisation croissante, les oueds nord africains subissent des impacts environnementaux importants. La contamination par les éléments traces métalliques (ETM dont terres rares) ne cesse d’augmenter et contribue à dégrader les milieux aquatiques. Les concentrations et la mobilité des éléments traces, les différents processus (hydro)biogéochimiques, ainsi que leur transfert vers l’aval, sont ainsi affectés. Dans ce contexte, pour évaluer l’impact de ces pressions, la Tafna a servi de modèle dans cette thèse pour évaluer la qualité des eaux et sédiments du bassin, identifier les sources et le comportement des ETM visà- vis de différentes conditions hydrologiques. Les ETM (Pb, Cd, Zn, Cu, Cr, Co, Ni, As), les REE (La-Yb) et les éléments majeurs, COP, COD, ainsi que les paramètres physico-chimiques, ont été étudiés au cours de plusieurs campagnes hydrologiques contrastées, pour 10 stations et deux barrages, de l’amont à l’aval du bassin versant. Les résultats obtenus ont montré que la composition chimique des eaux est influencée par la lithologie (présence de calcite et minéraux évaporitiques) qui contribue à l’enrichissement des eaux en Na, Mg, B, Cl, SO4, ainsi qu’en Ca et CO3 par processus de dissolution. Les conditions hydrologiques ainsi que les différents processus géochimiques d’adsorption/désorption, précipitation/dissolution, dilution influencent la teneur et la mobilité des ETM dans les eaux et sédiments, notamment en lien avec la présence des formations carbonatées et évaporitiques. L’enrichissement et les origines de la contamination des sédiments ont été évalués à l'aide d’une combinaison d’indicateurs géochimiques et isotopiques. Une forte contamination en certains ETM (Pb>Cd>Zn>Cu) et un faible enrichissement pour d’autres (Al, Fe, Cr, Co, Ni), ont été mis en évidence. De multiples sources locales de contamination ont été identifiées (déchets industriels, agricoles et domestiques) et une pollution plus diffuse provenant notamment de dépôts atmosphériques (essence, minerais, aérosols). Lors des crues, par le biais de la remobilisation de particules accumulées, les barrages peuvent être soit des sources de contamination secondaires, soit de dilution de la contamination par des particules issues des zones amont très érosives. La géomorphologie a un rôle majeur dans le ralentissement du transfert de la contamination vers l’aval (par sédimentation), mais en hautes eaux on assiste à une remobilisation et un transfert des ETM vers la Méditerranée. Les éléments d'origine naturelle (Co, Ni, Cr, As) sont corrélés à Al, Fe et Mn, suggérant un contrôle par des oxydes ou à des argiles, ceux d'origine anthropique au phosphore (Cd et Zn) ou au soufre (Cu), en lien surtout avec les intrants agricoles. Le cadmium et le Pb sont les métaux les plus extractibles en amont et à l’aval, mais leur disponibilité n’est pas strictement liée au degré de contamination. Les profils de REE dans les sédiments sont contrôlés par la taille des particules et leurs caractéristiques géochimiques. Les LREE sont associées aux minéraux argileux et les HREE à des limons grossiers, ces dernières avec les MREE sont les plus extractibles. Les barrages sont des puits pour les LREE des sédiments retenus et influencent le fractionnement classique du profil d’érosion des REE de l’amont à l’aval. Par la mise en évidence de l'impact des processus naturels (hydrologiques, géochimiques et érosion) et de certaines perturbations anthropiques (rejets, barrages) par les REE et différents outils géochimiques et isotopiques combinés, ce travail innovant pour des systèmes semi-arides carbonatés, pourrait servir à d'autres bassins similaires soumis à diverses pressions (érosion et anthropisation). Des recommandations de référentiel et un ensemble de données et outils géochimiques et statistiques, sont fournisSemi-arid Mediterranean characterized by floods and sever low water and anthropogenic increasing, the North African wadis are exposed to important environment impacts. Traces metal elements contamination (ETM including rare earth elements) continues to increase and contributes to degrade aquatic environment. Traces metals elements concentrations and mobility, different processes (hydro)biogéochimiques as well as their transfer downstream, are thus affected. In this context, to evaluate the impact of these pressures, the Tafna was used as a model in this thesis to evaluate the water and sediments quality of the basin, to identify the sources and the behavior of the ETM in different hydrological conditions. ETM (Pb, Cd, Zn, Cu, Cr, Co, Ni, As), the REE (La-Yb) and the major elements, COP, COD, as well as the physicochemical parameters, were studied during several hydrological campaigns contrasting, for 10 stations and two dams, from upstream to downstream of the watershed. The results obtained show that the chemical composition of the water is influenced by lithology (presence of calcite and evaporitic minerals) which contributes to the water enrichment by Na, Mg, B, Cl, SO4, as well as by Ca and CO3 through dissolution process. The hydrological conditions and the different geochemical processes of adsorption/desorption, precipitation/dissolution, dilution influence the content and mobility of ETM in water and sediments, particularly in relation to the presence of carbonate and evaporitic formations. Enrichment and origins of sediment contamination were assessed using a combination of geochemical and isotopic indicators. High contamination in some ETM (Pb> Cd> Zn> Cu) and low enrichment for others (Al, Fe, Cr, Co, Ni) was demonstrated. Multiple local contamination sources were identified (industrial, agricultural and domestic wastes) and more diffuse pollution, notably from atmospheric deposition (gasoline, ores, aerosols). During floods, through the remobilization of particles accumulated, dams can be either secondary sources of contamination or dilution of contamination by particles from highly erosive upstream zones. Geomorphology plays a major role in slowing the transfer contamination to downstream (by sedimentation), but in high water condition there is remobilization and transfer of ETM to the Mediterranean. The elements with natural origin (Co, Ni, Cr, As) are correlated with Al, Fe and Mn, suggesting a control by oxides or clays, those of anthropogenic origin with phosphorus (Cd and Zn) or sulfur (Cu), mainly related to agricultural inputs. Cadmium and Pb are the most extractable metals upstream and downstream, but their availability is not strictly related to the degree of contamination. REE profiles in sediments are controlled by particle size and geochemical characteristics (including anomalies). Light rare earths elements were associated with clay minerals and heavy rare earths elements with coarse silt; the medium and heavy rare earths were the most extractable. Dams are wells for light rare earths from retained sediments and influence the traditional fractionation of REE erosion patterns from upstream to downstream. By highlighting the natural processes impact (hydrological, geochemical and erosion) and anthropogenic disruptions (discharges, dams) by the REE and various geochemical and isotopic tools combined, this innovative work for semi-arid carbonate systems could be used for other similar basins subjected to various pressures (erosion and anthropization). Repository recommendations and a set of geochemical and statistical data and tools are provided
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Lancial, Nicolas. "Effets de la rotation sur la dynamique des écoulements et des transferts thermiques dans les machines électriques tournantes de grande taille." Thesis, Valenciennes, 2014. http://www.theses.fr/2014VALE0021/document.
Full textAbstract:
EDF exploite sur son parc de production de nombreuses machines électriques tournantes. Les contraintes thermiques subies par celles-ci engendrent des échauffements locaux qui nuisent à leur intégrité. Le présent travail contribue à fournir des méthodes de calcul adaptées à la détection et à la localisation des points chauds. Il participe à améliorer la compréhension des écoulements en rotation et leurs effets sur les transferts thermiques. Plusieurs dispositifs expérimentaux, de complexité ascendante, ont été utilisés pour comprendre et valider les simulations numériques. Une première étude sur une marche descendante (demi-pôle) parcourue par un jet de paroi non-confiné a mis en avant des différences par rapport à un jet confiné ; ces deux cas existent dans un alternateur. Une seconde étude menée sur une cavité tournante confinée a analysé l’impact d’un écoulement de Taylor-Couette-Poiseuille sur la température et la position des points chauds créés, en balayant l’ensemble des régimes d’écoulement. Ces études ont mis en exergue une première méthode de calcul fiable, fondée sur l’étude numérique CHT. Une autre méthode, basée sur la FEM couplée à une méthode inverse, a été testée sur une maquette d’alternateur hydraulique afin de pallier aux temps de calcul longs de la première. Cette méthodologie remonte aux coefficients d’échanges convectifs numériques à partir des mesures du champ thermique du rotor, mais n’est envisageable que lorsque l’on dispose de données expérimentales suffisantes. Ces travaux ont aussi mis en évidence de nouvelles techniques de mesures sans contact, comme l’utilisation d’un pyromètre à haute fréquence pour la mesure de température sur des machines tournantesEDF operates a large number of electrical rotating machines in its electricity generation capacity. Thermal stresses which affect them can cause local heating, sufficient to damage their integrity. The present work contributes to provide methodologies for detecting hot spots in these machines, better understanding the topology of rotating flows and identifying their effects on heat transfer. Several experimental scale model were used by increasing their complexity to understand and validate the numerical simulations. A first study on a turbulent wall jet over a non-confined backward-facing step (half-pole hydrogenerator) notes significant differences compared to results from confined case : both of them are present in an hydrogenerator. A second study was done on a small confined rotating scale model to determinate the effects of a Taylor-Couette-Poiseuille on temperature distribution and position of hot spots on the heated rotor, by studying the overall flow regimes flow. These studies have helped to obtain a reliable method based on conjugate heat transfer (CHT) simulations. Another method, based on FEM coupled with the use of an inverse method, has been studied on a large model of hydraulic generator so as to solve the computation time issue of the first methodology. It numerically calculates the convective heat transfer from temperature measurements, but depends on the availability of experimental data. This work has also developped new no-contact measurement techniques as the use of a high-frequency pyrometer which can be applied on rotating machines for monitoring temperature
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Passerat, de Silans Alain. "Transferts de masse et de chaleur dans un sol stratifié soumis à une excitation atmosphérique naturelle : comparaison : modèles-expérience." Grenoble INPG, 1986. http://www.theses.fr/1986INPG0061.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente un modèle complexe des transferts de masse et de chaleur entre un sol nu et l'atmosphère. Un code numérique en éléments finis adapté à la présence de stratifications pédologiques est développé. Les résultats des calculs montrent un bon accord avec les observations expérimentales effectuées sur une parcelle agricole de 3600 m². Le modèle est alors utilisé pour analyser les processus physiques intervenant dans la dynamique des transferts s'appuyant sur ces analyses, un modèle simplifié est présenté et une approche vers une paramétrisation des flux d'évaporation est analysée en introduisant le concept de résistance à la surface du sol
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Taurines, Kevin. "Modelling and experimental analysis of a geothermal ventilated foundation." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI100/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l’analyse thermique et énergétique d’une fondation géothermique ventilée. A l’instar des échangeurs air-sol classiques (EAHE), celle-ci permet de rafraichir ou préchauffer selon la saison l’air destiné au renouvellement sanitaire des bâtiments. Face aux contraintes de rationalisation des consommations et aux exigences de confort thermique croissantes, ces systèmes passifs apparaissent comme étant prometteurs. Le principe de cette fondation est simple et similaire à celui des EAHE : faire circuler de l’air dans une conduite enterrée dans le sol (un à trois mètres) pour qu’il bénéficie - via convection - de l’inertie thermique du sol. La différence réside dans le fait que le canal dans lequel circule l’air n’est pas un tube en PVC ou aluminium mais fait partie intégrante de la structure du bâtiment, à savoir la fondation en béton armé. Ceci présente comme avantage majeur le gain de place lié à l’espace requis pour l’enfouissement des tuyaux. D’un point de vue thermique, la fondation échange non seulement de la chaleur avec le sol exposé aux sollicitations météorologiques mais aussi, et simultanément, aux sollicitations venant du bâtiment. De plus, la profondeur de la fondation – imposée par des raisons structurelles et économiques – est moindre que pour un EAHE traditionnel. Additionné au fait que le béton est poreux, la présence d’humidité peut fortement influencer la performance thermique de la fondation. Le présent travail propose donc d’étudier le comportement thermique complexe de cette fondation par deux approches. La première est expérimentale : un EHPAD équipé de deux fondations a été lourdement instrumenté et des données ont été accumulées sur plus d’un an. L’autre est numérique : deux modèles validés par comparaison avec les données expérimentales ont été développés. Le premier a vocation d’outil de dimensionnement, l’autre de compréhension fine des phénomènes physiques et prends en compte les transferts couplés de chaleur et de masseThis thesis deals with the thermal and energy analysis of a geothermal ventilated fonudation. Similarly to earth-to-air heat exchangers (EAHE) this foundation enables, according to the season, to preheat or to cool down the air for the hygienic air change. Considering the energy consumption constraints and the buildings users thermal comfort desire, these systems appears to be relevant. The principle of this foundation is simple: to force the air to circulate in a hollowed beam buried into the ground (1 to 3m depth) so that it takes advantage - via convection - to the thermal inertia of the ground. The difference lays on the fact that the channel is not a plastic or aluminium pipe but it a part of the building structure, namely the reinforced concrete foundation. This induces a significant space gain, usually devoted to the pipe burying. From a thermal point of view, the foundation exchanges heat with both the soil beneath the building, and with the soil exposed to the weather thermal loads. Furthermore, the depth - imposed by structural and economical purposees - is lower than that of traditional EAHE. In addition to the fact that concrete is a porous material, the humidity content may strongly influence the thermal performance of the foundation. The current work thus proposes to study the complex thermal behaviour of this foundation in two ways. The first is experimental: an retirement home equipped with two foundation has been intensively instrumented and data recorded over more than one year. The other is numerical: two models validated against the experimental data have been developed. The first is intended to be a designing tool, the second a tool to allow a fine comprehension of the physical phenomenon and take into account coupled heat and moisture transfers
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Gérard-Marchant, Pierre. "Caractérisation hydro-dynamique des transferts d'eau en conditions non saturées dans un milieu déformable à faible perméabilité : application aux matériaux de centre de stockage de déchets." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10155.
Full textAbstract:
L'utilisation, en centres de stockage de dechets, de materiaux deformables partiellement satures comme barrieres etanches rend necessaire la caracterisation de leurs proprietes hydrodynamiques, en particulier leur permeabilite. Ces dernieres sont examinees ici sous trois angles analytique, experimental et numerique. Si l'on suppose applicable la loi de darcy pour des milieux faiblement permeables, le transport de l'eau en milieu deformable peut etre modelise de maniere equivalente en coordonnees spatiales (formalisme eulerien) ou materielles (formalisme lagrangien). Les equations de transferts ainsi etablies relient les trois relations fonctionnelles retention, conductivite hydraulique et courbe de gonflement. L'analyse de l'infiltration en milieu non sature, tenant compte du chemin de deformation, permet alors d'introduire le concept de sorptivite apparente de la phase solide, complementaire de celui de sorptivite capillaire. Des techniques experimentales, de laboratoire (spectrometrie gamma double energie) et de terrain (infiltrometries a disques et a anneaux), sont ensuite appliquees a l'etude en regime transitoire de l'infiltration dans des materiaux compactes naturels (argiles) et artificiels (melange sable-bentonite). Enfin, les phenomenes experimentaux observes sont reproduits numeriquement a l'aide du code informatique wisp developpe pour l'occasion. Celui-ci permet l'etude des facteurs clefs de l'ecoulement en milieu peu permeable. Des differents resultats obtenus selon ces trois approches, on conclut que la capillarite est de loin le principal moteur du transport dans le type de milieux consideres. On montre par ailleurs que la prise en compte du gonflement et la bonne connaissance du chemin de deformation sont indispensables a une estimation correcte des proprietes hydrodynamiques.
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Ibarrart, Loris. "Description en espaces de chemins et méthode de Monte Carlo pour les transferts thermiques couplés dans les structures fluides et solides, une approche compatible avec l'informatique graphique." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2020. http://www.theses.fr/2020EMAC0009.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce manuscrit abordent la thématique du couplage des transferts thermiques. En particulier, ils s’inscrivent dans une réflexion actuelle autour de l’échantillonnage de chemins aléatoires par la méthode de Monte Carlo. Ce choix est justifié par un souhait d’obtenir des algorithmes ne présentant pas de contraintes sur la complexité des géométries étudiées. En effet, l’utilisation conjointe de ce type d’approches statistiques et des outils d’accélération de la synthèse d’image (grilles accélératrices) permet d’ores et déjà une résolution exacte du transfert radiatif en géométrie quelconque. Pour les transferts thermiques de type diffusif, l’exactitude des approches en espaces de chemins n’est atteignable que pour des configurations simples. On choisit donc d’utiliser des chemins statistiques approchés pour rendre compte de ce type de phénomènes thermiques dans des géométries quelconques. Parmi les choix disponibles, on retiendra des espaces de chemins construits autour du lancer de rayon, qui permettront donc de bénéficier de l’ensemble des avantages des outils développés par la communauté de l’informatique graphique. Une preuve de concept de l’insensibilité du temps de calcul au nombre de pores de la résolution thermique d’un échangeur poreux par l’utilisation de marches aléatoires conducto-convecto-radiatives sera ainsi présentée. Au-delà de ce résultat, une analyse du comportement de la méthode sur des échangeurs à canaux permettra de classifier des situations d’insensibilité, ou pas, à la complexité des milieux poreux étudiés. La capacité à expliquer les limites de cette insensibilité et le comportement de ce temps de calcul fera alors émerger un concept d’épaisseur thermique homologue à la problématique de l’épaisseur optique en transfert radiatifThe present manuscript deals with the coupling of thermal heat transfers. More precisely, it adresses this coupling by making use of the Monte Carlo method and the sampling of random paths. This choice was made in the perspective of building algorithms that do not present constraints regarding the complexity of the studied geometry. Indeed, the combined use of this kind of statistical approaches, and acceleration tools coming from the image synthesis community, already allowed for an exact resolution of radiative transfer in arbitrary geometries. Regarding diffusive heat transfers, exact results using random paths are only achievable in academic configurations. Thus, approximate random paths are commonly used to account for this kind of thermal transport. Among the possible choices, we will use random paths built on ray tracing, therefore allowing to benefit once again from all the advantages of the tools developed in computer graphics. A proof of concept of the insensitivity of the computation time of the resolution of thermal transfers in porous exchangers to the number of pores by making use of conducto-convecto-radiative random paths will be presented. Beyond this result, an analysis of the behaviour of this method in ducts heat exchangers will allow to clarify when this kind of insensitivity can indeed be observed. This analysis will induce the concept of thermal thickness, by analogy with optical thickness for radiative transfer
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Ferraz, Bastos José Luis. "Extension de la méthode nodale à la modélisation des transferts couples conduction/convection dans un canal : application à la thermique du bâtiment et aux cartes électroniques." Poitiers, 1988. http://www.theses.fr/1988POIT2310.
Full textAbstract:
Modelisation des transferts couples conduction/convection, dans une configuration ou apparait au moins un ecoulement force de type "canal". Les parois peuvent avoir une structure heterogene, voire etre soumises a des sources de chaleur localisees. Notre demarche a consiste dans un premier temps a batir des solutions de reference en associant la methode nodale et une methode aux differences finies. Une extension a alors ete apportee a la methode nodale. De facon a permettre l'application de la methode nodale a la modelisation fine de la thermique fluide, un reseau special a ete developpe. On peut, des a present, simuler l'ensemble du probleme couple par un seul reseau nodal. De plus, les coefficients d'echange apparaissent maintenant comme un resultat du calcul. Deux exemples d'application ont ete etudies: boitier electronique compose par plusieurs cartes mises cote a cote (regime permanent). Mur parieto-dynamique (regime transitoire)
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Zinebi, Fatiha. "Mécanismes amino-acidergiques cellulaires impliqués dans l'hyperexcitabilité du système nerveux central de mammifère sous haute pression d'hélium : étude électrophysiologique in vitro des transferts synaptiques et électrotoniques dans l'Hippocampe de rat." Aix-Marseille 1, 1988. http://www.theses.fr/1988AIX11141.
Full text
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Gondre, Damien. "Numerical modeling and analysis of heat and mass transfers in an adsorption heat storage tank : Influences of material properties, operating conditions and system design on storage performances." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI022/document.
Full textAbstract:
Le développement de solutions de stockage de l'énergie est un défi majeur pour permettre la transition énergétique d'un mix énergétique fortement carboné vers une part plus importante des énergies renouvelables. La nécessité de stocker de l'énergie vient de la dissociation, spatiale et temporelle, entre la source et la demande d'énergie. Stocker de l'énergie répond à deux besoins principaux : disposer d'énergie à l'endroit et au moment où on en a besoin. La consommation de chaleur à basse température (pour le chauffage des logements et des bureaux) représente une part importante de la consommation totale d'énergie (environ 35 % en France en 2010). Le développement de solutions de stockage de chaleur est donc d'une grande importance, d'autant plus avec la montée en puissance des énergies renouvelables. Parmi les technologies de stockage envisageables, le stockage par adsorption semble être le meilleur compromis en termes de densité de stockage et de maintient des performances sur plusieurs cycles de charge-décharge. Cette thèse se focalise donc sur le stockage de chaleur par adsorption, et traite de l'amélioration des performances du stockage et de l'intégration du système au bâtiment. L'approche développée pour répondre à ces questions est numérique. L'influence des propriétés thermophysiques de l'adsorbant et du fluide sur la densité de puissance d'une part, mais aussi sur la densité de stockage et l'autonomie du système, est étudiée. L'analyse des résultats permet de sélectionner les propriétés des matériaux les plus influentes et de mieux comprendre les transferts de chaleur et de masse au sein du réacteur. L'influence des conditions opératoires est aussi mise en avant. Enfin, il est montré que la capacité de stockage est linéairement dépendante du volume de matériau, tandis que la puissance dépend de la surface de section et que l'autonomie dépend de la longueur du lit d'adsorbant. Par ailleurs, le rapport entre l'énergie absorbée (charge) et relâchée (décharge) est d'environ 70 %. Mais pendant la phase de charge, environ 60 % de la chaleur entrant dans le réacteur n'est pas absorbée et est directement relâchée à la sortie. La conversion globale entre l'énergie récupérable et l'énergie fournie n'est donc que de 25 %. Cela montre qu'un système de stockage de chaleur par adsorption ne peut pas être pensé comme un système autonome mais doit être intégré aux autres systèmes de chauffage du bâtiment et aux lois de commande qui les régissent. Utiliser la ressource solaire pour le préchauffage du réacteur est une idée intéressante car elle améliore l’efficacité de la charge et permet une réutilisation de la part récupérée en sortie pour le chauffage direct du bâtiment. La part stockée sous forme sensible peut être récupérée plusieurs heures plus tard. Le système est ainsi transformé en un stockage combiné sensible/adsorption, avec une solution pour du stockage à long terme et pour du stockage à court termeThe development of energy storage solutions is a key challenge to enable the energy transition from fossil resources to renewable energies. The need to store energy actually comes from a dissociation between energy sources and energy demand. Storing energy meets two principal expectations: have energy available where and when it is required. Low temperature heat, for dwellings and offices heating, represents a high share of overall energy consumption (i.e. about 35 %). The development of heat storage solutions is then of great importance for energy management, especially in the context of the growing part of renewable energies. Adsorption heat storage appears to be the best trade off among available storage technologies in terms of heat storage density and performances over several cycles. Then, this PhD thesis focuses on adsorption heat storage and addresses the enhancement of storage performances and system integration. The approach developed to address these issues is numerical. Then, a model of an adsorption heat storage tank is developed, and validated using experimental data. The influence of material thermophysical properties on output power but also on storage density and system autonomy is investigated. This analysis enables a selection of particularly influencing material properties and a better understanding of heat and mass transfers. The influence of operating conditions is also underlined. It shows the importance of inlet humidity on both storage capacity and outlet power and the great influence of discharge flowrate on outlet power. Finally, it is shown heat storage capacity depends on the storage tank volume, while outlet power depends on cross section area and system autonomy on bed length. Besides, the conversion efficiency from absorbed energy (charge) to released energy (discharge) is 70 %. But during the charging process, about 60 % of incoming heat is not absorbed by the material and directly released. The overall conversion efficiency from energy provided to energy released is as low as 25 %. This demonstrates that an adsorption heat storage system cannot be thought of as a self-standing component but must be integrated into the building systems and control strategy. A clever use of heat losses for heating applications (in winter) or inlet fluid preheating (in summer) enhances global performances. Using available solar heat for system preheating is an interesting option since a part is instantly retrieved at the outlet of the storage tank and can be used for direct heating. Another part is stored as sensible heat and can be retrieved a few hours later. At least, it has the advantage of turning the adsorption storage tank into a combined sensible-adsorption storage tank that offers short-term and long-term storage solutions. Then, it may differ avoidable discharges of the sorption potential and increase the overall autonomy (or coverage fraction), in addition to optimizing chances of partial system recharge
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Hans, Stéphane. "Modélisation des transferts couplés de chaleur, de soluté et de quantité de mouvement lors de la refusion à l'arc sous vide (VAR) : application aux alliages de titane." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://www.theses.fr/1995INPL023N.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est la modélisation mathématique et numérique du procédé de refusions à l'arc sous vide (VAR), dans le but d'optimiser la refusion d'alliages de titane chargés. En effet, l'intervalle de solidification important de ces alliages les rend sensibles à la formation de défauts de solidification liés à la circulation du liquide interdendritique. Dans le cadre de cette étude, des mesures effectuées par analyse thermique différentielle (ATD) ont permis de quantifier les intervalles de solidification de ces alliages de titane. Le modèle développé décrit les transferts couplés de chaleur, de soluté et de quantité de mouvement en écoulement turbulent, lors de la croissance et de la solidification du lingot VAR. Les transferts au sein de la zone pâteuse sont explicitement pris en compte, celle-ci étant assimilée à un milieu poreux. Le modèle relie directement les paramètres opératoires aux profils de puits liquide, à l'hydrodynamique du bain métallique (convection thermosolutale et forces électromagnétiques) ainsi qu'à l'intensité de la ségrégation dans le lingot. Les simulations effectuées concernent une fusion en four pilote d'un lingotin de titane marqué au cuivre, ainsi que deux fusions industrielles de [Bêta]Cez. Elles ont permis de mettre en évidence l'effet du brassage électromagnétique sur l'écoulement complexe du métal liquide. La prise en compte des transferts au sein de la zone pâteuse permet également de mieux comprendre les phénomènes à l'origine de la macroségrégation. Il apparait que les conditions de brassage des fusions de [Bêta]Cez simulées ont une influence considérable sur l'intensité de la macroségrégation, et donc sur le risque d'apparition de défauts de solidification. Le mécanisme de formation de défauts du type canaux ségrégés, a également été mis en évidence. Dans le cas du [Bêta]Cez, il a été attribué à la convection solutale ascendante de métal liquide fortement appauvri en molybdène. Le modèle peut ainsi être utilisé avec profit afin de choisir les conditions de fusion permettant de minimiser la macroségrégation et donc le risque de formation de défauts
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Martínez, Ramos Inmaculada. "Papel de EF-Tu en la interacción de Pseudomonas aeruginosa con los queratinocitos humanos." Doctoral thesis, Universitat de les Illes Balears, 2015. http://hdl.handle.net/10803/291564.
Full textAbstract:
Introducción: Pseudomonas aeruginosa es un patógeno oportunista que causa una gran
variedad de infecciones, entre las que destacan las infecciones respiratorias agudas y crónicas
y las infecciones de heridas por quemaduras. En un trabajo previo, usamos anticuerpos
específicos para detectar la presencia del epítopo de fosforilcolina en la superficie bacteriana
asociado al factor de elongación Tu (EF-Tu). Identificamos que el gen eftM (Elongation Factor
Tu Modifying enzime) es el responsable de la incorporación de fosforilcolina a EF-Tu. Además
demostramos que este epítopo es crucial para la colonización inicial del tracto respiratorio por
P. aeruginosa y el desarrollo de neumonía. En esta tesis hemos investigado la contribución de
la fosforilcolina en la interacción de P. aeruginosa con los queratinocitos epidérmicos humanos
y en las infecciones de heridas por quemadura causadas por este patógeno.
Contenido de la investigación: La proteína EF-Tu recombinante purificada de un aislado
clínico y de un mutante isogénico desprovisto del gen eftM funcional fue analizada por
espectrometría de masas. El análisis comparativo demostró que el producto de eftM es una
metiltransferasa (EftM) que incorpora tres grupos metilo al residuo 5 de lisina de EF-Tu dando
lugar a un epítopo estructuralmente igual a la fosforilcolina. Mediante la combinación de
técnicas de fraccionamiento celular, microscopía electrónica e inmunología, demostramos que
EftM trimetila EF-Tu en el citoplasma, el cual es posteriormente transportado a la membrana
externa, dejando el residuo 5 trimetilado expuesto hacia el exterior. Los ensayos de invasión y
transmigración con cultivos de queratinocitos humanos polarizados infectados con la cepa
parental o el mutante en eftM demostraron que la trimetilación de EF-Tu media la migración de
P. aeruginosa a través de la barrera epitelial. Esto es debido a que la cepa parental es capaz
de alterar, de forma más eficiente que el mutante, la permeabilidad de la barrera epitelial
mediante la reducción de la expresión de ZO-1, una proteína clave para la integridad del
epitelio. Los ensayos con un antagonista del receptor del factor activador de plaquetas (PAFR)
demostraron que este receptor media la interacción de P. aeruginosa con los queratinocitos a
través de EF-Tu trimetilado. Sin embargo, la reducción de ZO-1 no es debida directamente a la
interacción EF-Tu-PAFR, sino que está inducida por la activación, por parte de P. aeruginosa,
del factor de transcripción celular NF-κB. Finalmente, los experimentos en un modelo murino de
infección por quemadura demostraron que la mutación de eftM reduce notablemente la
virulencia y la capacidad de diseminación de P. aeruginosa.
Conclusiones: Se ha identificado el gen eftM, que codifica una nueva metiltransferasa que
incorpora tres grupos metilo al residuo 5 de lisina de EF-Tu. EftM está muy conservado y
ampliamente distribuido entre especies y es necesario y suficiente para metilar EF-Tu en P.
aeruginosa o en otros sistemas heterólogos. EF-Tu está en la membrana externa exponiendo
la región N-terminal trimetilada hacia el exterior. Dicha trimetilación facilita la invasión y
transmigración bacteriana a través de queratinocitos humanos mediante la interacción con
PAFR. P. aeruginosa reduce los niveles de proteína ZO-1 incrementando la permeabilidad
paracelular de la barrera epitelial, proceso mediado por la activación de NF-κB. La carencia de EftM reduce la virulencia de P. aeruginosa en un modelo murino de infección de quemadura. La
nueva metiltransferasa podría ser una nueva diana para el diseño de fármacos contra P.
aeruginosa.Introducció: Pseudomonas aeruginosa és un patogen oportunista que causa una gran varietat d’infeccions, entre les quals destaquen les infeccions respiratòries agudes i cròniques i les infeccions de ferides per cremada. A un treball previ, vàrem utilitzar anticossos específics per detectar la presència de l’epítop de fosforilcolina a la superfície del bacteri associat al factor d’elongació Tu (EF-Tu). Vàrem identificar que el gen eftM (Elongation Factor Tu Modifying enzime) és el responsable de la incorporació de fosforilcolina a EF-Tu. A més a més demostrarem que aquest epítop és clau per la colonització inicial del tracte respiratori per P. aeruginosa i el desenvolupament de pneumònia. En aquesta tesi hem investigat la contribució de la fosforilcolina a la interacció de P. aeruginosa amb els queratinocits epidèrmics humans i a les infeccions de ferides per cremades causades per aquest patogen. Contingut de la recerca: La proteïna EF-Tu recombinant purificada d’un aïllament clínic i d’un mutant isogènic desproveït del gen eftM funcional va ser analitzat per espectrometria de masses. L’anàlisi comparativa va demostrar que el producte de eftM és una metiltranferasa (EftM) que incorpora tres grups metil al residu 5 de lisina de EF-Tu donant lloc a un epítop estructuralment igual a la fosforilcolina. Mitjançant la combinació de tècniques de fraccionament cel·lular, microscopia electrònica i immunologia, hem demostrat que EftM trimetila EF-Tu al citoplasma, el qual és posteriorment transportat a la membrana externa, deixant el residu 5 trimetilat expossat cap a l’exterior. Els assajos d’invasió i transmigració amb cultius de queratinocits humans polaritzats infectats amb la soca parental o el mutant d’eftM demostraren que la trimetilació d’ EF-Tu facilita la migración de P. aeruginosa a través de la barrera epitelial. Això és degut al fet que la soca parental és capaç d’alterar, de forma més eficient que el mutant, la permeabilitat de la barrera epitelial mitjançant la reducció de l’expressió de ZO-1, una proteïna clau per a la integritat de l’epiteli. Els assajos amb un antagonista del receptor del factor activador de plaquetes (PAFR) demostraren que aquest receptor actua com a intermediari en la interacció de P. aeruginosa amb els queratinòcits a través d’EF-Tu trimetilat. No obstant això, la reducció de ZO-1 no és deguda directament a la interacció EF-Tu-PAFR, sino que està induïda per l’activació, per part de P. aeruginosa, del factor de transcripció cel·lular NF-κB. Finalment, els experiments a un model murí d’infecció per cremada demostraren que la mutació d’eftM redueix la virulència i la capacitat de disseminació de P. aeruginosa. Conclusions: S’ha identificat el gen eftM, que codifica una nova metiltransferasa que incorpora tres grups metil al residu 5 de lisina d’EF-Tu. EftM està molt conservat i àmpliament distribuït entre espècies i és necessari i suficient per metilar EF-Tu a P. aeruginosa o a altres sistemes heteròlegs. EF-Tu està a la membrana externa exposant la regió N-terminal trimetilada cap a l’exterior. Aquesta trimetilació facilita la invasió i transmigració bacteriana a través de queratinocits humans mitjançant la interacció amb PAFR. P. aeruginosa redueix els nivells de proteïna ZO-1, incrementant la permeabilitat paracel·lular de la barrera epitelial, procés mitjançat per l’activació de NF-κB. La mancança d´EftM redueix la virulència de P. aeruginosa a un model murí d’infecció de cremada. La nova metiltransferasa podria ser una nova diana pel disseny de fàrmacs contra P. aeruginosa.
Introduction: Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen responsible of a wide range of infections including acute and chronic respiratory infections and wound burn infections. In a previous study, we used specific antibodies to detect the presence of the phosphorylcholine epitope on the bacterial surface linked to the elongation factor Tu (EF-Tu). We identified the gene eftM (Elongation Factor Tu Modifying enzime) as the responsible of the modification of EF-Tu with phosphorylcholine. In addition, we demonstrated that this epitope is crucial for initial colonization of the respiratory tract by P. aeruginosa and for development of pneumonia. In this Thesis we have investigated the contribution of the phosphorylcholine in the interaction of P. aeruginosa with the human epidermic keratinocytes and in the burn wound infections caused by this pathogen. Research: A tandem mass spectrometry analysis was choosen to compare recombinant EF-Tu purified from a clinical isolate and from an isogenic eftM deficient mutant. Comparative analysis shown that the product of eftM, is a methyltransferase (EftM) that transfers three methyl groups to the lysine residue 5 of EF-Tu resulting in a chemical structure similar to phosphorylcholine. Through a combination of approaches, including sub-cellular fractionation, electronic microscopy and immunological techniques, we demonstrated that EftM trymethylates EF-Tu in the cytoplasm, which is subsequently transported to the outer membrane, leaving the trimethylated residue 5 exposed outwards. Invasion and transmigration experiments with cultured human polarized keratinocytes infected with the wild-type strain or the eftM mutant demonstrated that the trimethylation of EF-Tu mediates the migration of P. aeruginosa through the epithelial barrier. Accordingly, the wild-type strain increased the paracellular permeability and reduced the expression of ZO-1, a key protein for the integrity of the epithelial barrier, more efficiently than the mutant. An antagonist of the platelet activating factor receptor (PAFR) reduced the invasion and transmigration of the wild type strain but had no effect on the mutant suggesting that PAFR on the keratinocytes mediates the interaction with the modified EF-Tu. However, reduction of ZO-1 is not directly due to the interaction EF-Tu-PAFR, but is due to the activation of the transcription factor NF-κB induced by P. aeruginosa. Finally, we demonstrated the mutation of eftM impaired the virulence and the dissemination capacity of P. aeruginosa in murine model of wound burn infection. Conclusions: We have identified the gen eftM, encoding a novel methyltransferase, which links three methyl groups to the lysine residue 5 of EF-Tu. EftM is conserved and widely distributed among different species and is sufficient and necessary to methylate EF-Tu in P. aeruginosa and other heterologous systems. EF-Tu is on the outer membrane exposing the N-terminal trimethylated region outward. Trimethylation of EF-Tu promotes invasion and transmigration of the microorganisms via PAFR. Activation of NF-κB by P. aeruginosa induces the reduction of ZO-1 and increase the paracellular permeability of the epithelial barrier. Mutation of eftM reduces the virulence of P. aeruginosa in a murine model of wound burn infection. This opens up new avenues for the development of new drugs targeting this new methyltransferase.