Dissertations / Theses: 'Pompe à carbone biologique'

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Pasquer, Bénédicte. "Modélisation de la pompe biologique de carbone dans l'Océan Austral." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2005. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210937.

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Drago, Laetitia. "Analyse globale de la pompe à carbone biologique à partir de données en imagerie quantitative." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS562.

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Abstract:

La pompe à carbone biologique (PCB) joue un rôle central dans le cycle global du carbone océanique, en transportant le carbone de la surface vers les profondeurs et en le séquestrant pendant de longues périodes. Ce travail vise à analyser deux acteurs clés de la PCB : le zooplancton et les particules. Pour cela, nous utilisons les données d'imagerie in situ de l'Underwater Vision Profiler (UVP5) pour étudier deux axes principaux : 1) la distribution globale de la biomasse du zooplancton et 2) l'exportation de carbone dans le contexte d'une efflorescence printanière dans l'Atlantique Nord. À l'aide de l'UVP5 et de l'apprentissage automatique par le biais de modèles d'habitat utilisant des arbres de régression boostés, nous étudions la distribution mondiale de la biomasse du zooplancton et ses implications écologiques. Les résultats montrent des valeurs maximales de biomasse autour de 60°N et 55°S et des valeurs minimales au niveau des gyres océaniques, avec une biomasse globale dominée par les crustacés et les rhizaires. En utilisant des techniques d'apprentissage automatique sur des données globalement homogènes, cette étude fournit des informations sur la distribution de 19 grands groupes de zooplancton (1-50 mm de diamètre sphérique équivalent). Ce premier protocole permet d'estimer la biomasse du zooplancton et la composition de la communauté à l'échelle globale à partir d'observations d'imagerie in situ d'organismes individuels. Dans le contexte unique de la campagne EXPORTS 2021, nous analysons les données UVP5 obtenues par le déploiement de trois instruments dans un tourbillon à forte rétention. Après avoir regroupé les 1 720 914 images à l'aide de Morphocluster, un logiciel de classification semi-autonome, nous nous intéressons aux caractéristiques des particules marines, en étudiant leur morphologie à travers un cadre oblique qui suit un panache de particules entre la surface et 800 m. Les résultats montrent que, contrairement aux attentes, les agrégats deviennent de manière inattendue plus grands, plus denses, plus circulaires et plus complexes avec la profondeur. En revanche, l'évolution des pelottes fécales est plus hétérogène et façonnée par l'activité du zooplancton. Ces résultats remettent en question les attentes antérieures et appellent à une réévaluation de notre vision des agrégats et des pelottes fécales. Nous avons également étudié la dynamique des concentrations et des flux de carbone à l'aide d'un cadre 1D plus traditionnel dans lequel nous explorons les trois éléments clés de l'estimation des flux à partir d'imagerie in situ en comparant les estimations de l'UVP5 et des pièges à sédiments: la gamme de tailles couvertes, la vitesse de sédimentation et le contenu en carbone. Selon la littérature, les pièges à sédiments à flottabilité neutre (NBST) et les pièges attachés à la surface (STT) couvrent généralement une gamme de tailles allant de 10 µm à environ 2 mm. Dans notre étude, nous avons constaté qu'en élargissant la gamme de tailles de l'UVP5 à 10 µm et en la limitant à 2 mm, une comparaison plus consistante peut être faite entre le flux issu de l'UVP5 et celui des pièges à sédiments (obtenus par des collègues). Toutefois, il reste une contribution importante du flux au-dessus de ce seuil de taille qui nécessite une étude plus approfondie de ses implications par l'utilisation d'approches complémentaires telles que des pièges à sédiments avec des ouvertures plus grandes. Ce manuscrit ne fait pas seulement progresser nos connaissances, mais il aborde également des défis critiques dans l'estimation de la biomasse du zooplancton et de la dynamique des particules pendant les événements d'export. Les résultats de cette étude ouvrent de nouvelles voies pour la recherche future sur la PCB et approfondissent notre compréhension des écosystèmes marins
The biological carbon pump (BCP) plays a central role in the global ocean carbon cycle, transporting carbon from the surface to the deep ocean and sequestering it for long periods. This work aims to analyse two key players of the BCP: zooplankton and particles. To this end, we use in situ imaging data from the Underwater Vision Profiler (UVP5) to investigate two primary axes: 1) the global distribution of zooplankton biomass and 2) carbon export in the context of a North Atlantic spring bloom. Our objectives includes a quantification of global zooplankton biomass, enhancing our comprehension of the BCP via morphological analysis of particles, and assessing and comparing the gravitational flux of detrital particles during a the North Atlantic spring bloom using high-resolution UVP5 data. With the help of UVP5 imagery and machine learning through habitat models using boosted regression trees, we investigate the global distribution of zooplankton biomass and its ecological implications. The results show maximum zooplankton biomass values around 60°N and 55°S and minimum values within the oceanic gyres, with a global biomass dominated by crustaceans and rhizarians. By employing machine learning techniques on globally homogeneous data, this study provides taxonomical insights into the distribution of 19 large zooplankton groups (1-50 mm equivalent spherical diameter). This first protocol estimates global, spatially resolved zooplankton biomass and community composition from in situ imaging observations of individual organisms. In addition, within the unique context of the EXPORTS 2021 campaign, we analyse UVP5 data obtained by deploying three instruments in a highly retentive eddy. After clustering the 1,720,914 images using Morphocluster, a semi-autonomous classification software, we delve into the characteristics of the marine particles, studying their morphology through an oblique framework that follows a plume of detrital particles between the surface and 800 m depth. The results of the plume following approach show that, contrary to expectations, aggregates become unexpectedly larger, denser, more circular and more complex with depth. In contrast, the evolution of fecal pellets is more heterogeneous and shaped by zooplankton activity. Such results challenge previous expectations and may require a reassessment of our view of sinking aggregates and fecal pellets. We also studied concentration and carbon flux dynamics using a more traditional 1D framework where we explore the three key elements in flux estimation from in situ imaging data by comparing UVP5 and sediment trap flux estimates: size range covered, sinking rate and carbon content. According to the current literature, neutrally buoyant sediment traps (NBST) and surface-tethered traps (STT) usually cover a size range from 10 µm to approximately 2 mm. In our study, we have found that by expanding the UVP size range to 10 µm and limiting it to 2 mm, a more consistent comparison can be made between UVP5-generated flux and sediment trap fluxes (obtained by colleagues). However, it is worth noting that there remains a large flux contribution above this size threshold, necessitating further investigation of its implications through the use of complementary approaches such as the use of sediment traps with larger openings. This manuscript not only advances our knowledge, but also addresses critical challenges in estimating zooplankton biomass and particle dynamics during export events. The findings of this study open up new avenues for future research on the biological carbon pump and deepen our understanding of marine ecosystems

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Benoiston, Anne-Sophie. "Méta-omique et méta-données environnementales : vers une nouvelle compréhension de la pompe à carbone biologique." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2019SORUS182.pdf.

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Abstract:

La pompe à carbone biologique comprend la production primaire de matière organique dans la zone euphotique, son export vers les profondeurs et sa reminéralisation. Les acteurs les plus fréquemment cités sont les diatomées en raison de leur contribution à la production primaire et à l’export de carbone et les copépodes pour la production de pelotes fécales. Cependant, la pompe biologique est le résultat d'interactions complexes entre organismes plutôt que de leurs actions indépendantes. En outre, bien qu'il ait été montré que la distribution de taille et la composition minérale du phytoplancton en surface ont une influence significative sur l'intensité de l'export de carbone, on ne sait pas si les données méta-omiques peuvent prédire efficacement les processus de la pompe à carbone biologique. Dans cette thèse, je propose d’abord de revisiter l’étude de la pompe à carbone biologique dans l’océan oligotrophe en définissant des états biogéochimiques de l’océan sur la base de la contribution relative de la production primaire, de l’export de carbone et de l’atténuation du flux dans les stations d’échantillonnage Tara Océans. L'analyse des états en termes de composition et d'interactions microbiennes inférées à partir de données de métabarcoding a révélé que les associations plutôt que la composition microbienne semblent caractériser les états de la pompe à carbone biologique. Ensuite, en utilisant les données méta-omiques et environnementales des expéditions Tara Oceans, je propose pour la première fois de prédire ces états biogéochimiques à partir d'abondances biologiques dérivées d'ADN environnemental, dans l'objectif de fournir une liste de biomarqueurs
The biological carbon pump encompasses a series of processes including the primary production of organic matter in the surface ocean, its export to deeper waters and its remineralization. The common highlighted actors are diatoms because of their contribution to primary production and carbon export and copepods for their production of fecal pellets. However, the biological pump is the result of complex interactions among organisms rather than their independent actions. Besides, although size distribution and mineral composition of phytoplankton in surface was shown to significantly influence the strength of carbon export, it is unknown whether meta-omic data can efficiently predict the processes of the biological carbon pump. In this thesis, I first propose to revisit the study of the biological carbon pump in the oligotrophic ocean by defining biogeochemical states of the ocean based on the relative contribution of primary production, carbon export and flux attenuation in Tara Oceans sampling stations. The analysis of the states in terms of microbial composition and interactions inferred from metabarcoding data revealed that variation in associations rather than lineages presence seems to drive the states of the biological carbon pump. Then, by using meta-omics and environmental parameters from the Tara Oceans expeditions, I propose the first study trying to predict biogeochemical states from biological abundances derived from environmental DNA, with the goal of providing a list of biomarkers

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Movellan, Aurore. "La biomasse des foraminifères planctoniques actuels et son impact sur la pompe biologique de carbone." Phd thesis, Université d'Angers, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00950433.

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Abstract:

Les foraminifères planctoniques (FP) sont des organismes hétérotrophes appartenant au mésozooplancton, abondants dans tous les domaines marins et communément utilisés dans les reconstitutions paléoenvironnementales. Pour quantifier la position des FP dans le cycle du carbone au sein du plancton à des échelles régionales et globales, il est nécessaire de connaitre leur production en biomasse (Corg), jusque là très peu connue car très difficilement mesurable. Dans ce travail, nous avons développé une nouvelle méthode analytique non destructive développée à partir de la méthode bicinchoninic acid (BCA), et mesuré la biomasse individuelle de 952 spécimens de 26 espèces de FP provenant de régions tempérées à subtropicales. Nos résultats indiquent que la biomasse moyenne d'un FP s'élève à 0,845 μg. Le protocole a été calibré sur l'espèce benthique Ammonia tepida, et au cours d'expériences en culture. L'analyse statistique des données ne fait ressortir aucune différence interspécifique, ni des conditions écologiques (niveau trophique, profondeur ou température). En revanche, nous avons démontré que la biomasse des FP est fortement corrélée avec la masse et la taille de leur test calcitique. Grâce à cette corrélation, les biomasses des populations de FP ont été calculées pour 1128 sites et profondeurs d'échantillonnage de l'Atlantique Nord, la mer d'Arabie, la mer Rouge, les Caraïbes, le Japon et l'Oregon. La production actuelle de biomasse par les FP a pu être estimée entre 25 et 100 Tg.C.an−1, en incluant les individus juvéniles. Le ratio carbone organique sur inorganique (Corg : Cinorg) des populations de FP entre la surface et 2500 m de profondeur semble rester constant à ~2/3, tel que montré dans la zone des Açores. Ces résultats prouvent qu'il y a un export de carbone à la fois organique et inorganique, et que les FP contribuent incontestablement à la pompe biologique de carbone. Les résultats obtenus au cours de cette thèse font des FP de potentiels outils pour quantifier la biomasse initiale de paléo-assemblages, et améliorer notre compréhension du cycle du carbone et de la pompe biologique de carbone dans le passé.

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Bucciarelli, Eva. "Rôle du fer dans le contrôle de la pompe biologique de CO2 de l'océan austral." Brest, 2001. http://www.theses.fr/2001BRES2041.

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Abstract:

Ces travaux portent sur le rôle du fer dans le contrôle de la pompe biologique de CO2 de l'Océan Austral. Le fer est en effet un micro-nutriment essentiel à la vie et de nombreuses expériences ont montré qu'en raison de ses concentrations subnanomolaires dans la colonne d'eau océanique, il est l'un des éléments limitants de la production primaire dans diverses régions océaniques, dont l'Océan Austral. La thèse a été menée suivant deux approches complémentaires : une approche géochimique et une approche biogéochimique. La partie géochimique a pour but une meilleure compréhension du cycle géochimique du fer dans l'océan. Elle présente des mesures en fer et manganèse dissous réalisées dans le sillage des Iles Kerguelen (Bucciarelli et al. 2001), et des mesures en fer dissous et fer total soluble réalisées dans l'Océan Austral ouvert (Bassin de Crozet). Ces prélèvements ont été effectués au cours des missions océanographiques Antares 3 (sillage des Iles Kerguelen) et Antares 4 (Bassin de Crozet) dans le cadre du programme Antares (France JGOFS). Ces données ont permis d'étudier les sources et les puits de fer dans le secteur Indien de l'Océan Austral considéré. La partie biogéochimique est axée sur les effets de la limitation par le fer sur des communautés phytoplanctoniques naturelles d'une part (Blain et al. 2001, Blain et al. 2002, Sedwick et al. 2002), et sur des cultures monospécifiques de trois diatomées, menées en laboratoire, d'autre part. Un découplage des cycles du carbone, de l'azote et du silicium en conditions de carence en fer a été montré, et quantifié pour des concentrations en fer dans le milieu variant de conditions limitantes à des conditions non limitantes
This work concerns the role played by iron in controlling the CO2 biological pump in the Southern Ocean. Iron, indeed, is a micro-nutrient essential to life and numerous experiments have shown that its subnanomolar concentrations in the water column (co)-limited the primary production in various oceanic areas, e. G. In the Southern Ocean. The thesis is divided in two complementary parts, a geochemical part and a biogeochemical one. The geochemical part aims at a better understanding of the oceanic geochemical cycle of iron. It presents measurements of dissolved iron and manganese in the wake of the Kerguelen Islands (Bucciarelli et al. 2001) and of dissolved and total dissolvable iron in the open Southern Ocean (Crozet basin). The samplings were conducted as part of the Antares program (France JGOFS), during the Antares 3 cruise in the wake of the Kerguelen island, and during the Antares 4 cruise in the Crozet Basin. The data give insigths into the sources and sinks of iron in the Indian sector of the Southern Ocean. The biogeochemical part focuses on the effects of iron stress on natural phytoplanktonic community on one hand (Blain et al. 2001, Blain et al. 2002, Sedwick et al. 2002), and on laboratory monospecific cultures of three species of diatoms on the other hand. A decoupling between the cycles of silicon, carbon and nitrogen has been shown under iron stress conditions. The decoupling is quantified in a range of iron concentrations varying from iron-limiting to iron-sufficient conditions

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Le, Gland Guillaume. "Contraindre les échanges côte-large et la pompe biologique de carbone par modélisation inverse de deux radio-isotopes (radium228 et thorium234)." Thesis, Brest, 2018. http://www.theses.fr/2018BRES0032/document.

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Abstract:

Les cycles océaniques du carbone et des principaux nutriments sont mal connus car ils sont affectés par de nombreux puits et sources physiques, chimiques ou biologiques difficiles à estimer par des mesures directes. Une manière de mieux contraindre ces processus importants est d’utiliser l’information contenue dans des traceurs plus simples : les proxies. Le radium 228 (228Ra), émis par les plateaux continentaux, est utilisé comme proxy des flux d’eau et d’éléments minéraux de la côte vers l’océan ouvert. Il permet en particulier d’estimer les flux d’eau souterraine ou SGDs (Submarine Groundwater Discharge). Le thorium 234(234Th), insoluble, permet quant à lui de contraindre la dynamique des particules par lesquelles il est adsorbé. Il est régulièrement utilisé pour estimer la pompe biologique du carbone (PBC), c’est-à-dire le flux de carbone de la surface vers l’océan profond.Au cours de cette thèse, un modèle numérique à une résolution de 2° a été construit pour chacun de ces deux radio-isotopes, en s’appuyant sur la circulation du modèle NEMO-OPA et les champs de particules du modèle PISCES. Plusieurs paramètres inconnus des modèles ont été contraints par des observations dans le cadre d’une méthode inverse.La modélisation inverse du 228Ra a permis d’estimer les flux de 228Ra venant de 38 régions côtières. En revanche, l’estimation des SGDs est imprécise, car les SGDs sont difficiles à distinguer d’une autre source de 228Ra: la diffusion par les sédiments.La modélisation inverse du 234Th a permis d’estimer les coefficients de partage du 234Th, qui représentent l’affinité de différents types de particules pour cet isotope. Elle a aussi permis d’estimer les erreurs associées à quelques simplifications courantes dans les études de la PBC fondées sur le 234Th
The oceanic cycles of carbon and the main nutrients are poorly known since they are affected by many physical, chemical or biological sources and sinks that are difficult to estimate by direct measurements.One way to better constrain these important processes is to use the information contained in more simple tracers called "proxies". As radium 228 (228Ra) flows from the continental shelves, it is used as a proxy of water and mineral elements fluxes from the coast to the open ocean. In particular, it is often used to estimate the SGD (Submarine Groundwater Discharge). For its part, thorium 234 (234Th), an insoluble radio-isotope, is used to constrain the dynamics of the solid particles onto which it is adsorbed. The carbon flux from the surface to the deep ocean, called "biological carbon pump" (BCP), is often estimated by a 234Th-based method.During this PhD, a numerical model with a resolution of 2°, based on the circulation of the NEMO-OPA model and the particle fields of the PISCES model, was built for each of the two radioisotopes.Several unknown model parameters were constrained by observations using an inverse technique.The inverse modeling of 228Ra was used to constrain 228Ra fluxes from 38 coastal regions.However, the SGD fluxes are poorly constrained by this method, because SGD can be confused with another source of 228Ra: diffusion from sediments.The inverse modeling of 234Th produced estimates of partition coefficients, representing the affinity of different particle types for this isotope. It was also used to estimate the errors associated with some common simplifications made in 234Th-based BCP studies

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Lemaitre, Nolwenn. "Approche multi-proxy (Thorium-234, Baryum en excès) des flux d'export et de reminéralisation du carbone et des éléments nutritifs associés à la pompe biologique océanique." Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0009/document.

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Abstract:

L’objectif principal de cette thèse est de mieux comprendre les différents facteurs contrôlant la pompe biologique de carbone en Atlantique Nord et dans l’Océan Austral, à proximité des îles Kerguelen, en utilisant notamment deux approches: le Thorium-234 (234Th) et le baryum biogénique (Baxs).En Atlantique Nord, les flux d’export de carbone organique particulaire (POC) augmentent lorsqu’ils sont associés à des minéraux biogéniques (silice biogénique et carbonate de calcium) et lithogènes, capable de lester les particules. L’efficacité d’export, généralement plus faible que précédemment supposé (< 10%), est inversement corrélée à la production, soulignant un décalage temporel entre production et export. La plus forte efficacité de transfert, i.e. la fraction de POC atteignant 400m, est reliée à des particules lestées par du carbonate de calcium ou des minéraux lithogènes.Les flux de reminéralisation mésopélagique sont similaires ou parfois supérieurs aux flux d’exports et dépendent de l’intensité du développement phytoplanctonique, de la structure en taille, des communautés phytoplanctoniques et des processus physiques (advection verticale).Comme observé pour le POC, l’export des éléments traces est influencé par les particules lithogènes provenant des marges océaniques, mais aussi des différentes espèces phytoplanctoniques.Dans l’Océan Austral, la zone à proximité de l’île de Kerguelen est naturellement fertilisée en fer, augmentant les flux d’export de fer, d’azote et de silice biogénique. Il a été démontré que la variabilité des flux dépendait des communautés phytoplanctoniques dans la zone fertilisée
The main objective of this thesis is to improve our understanding of the different controls that affect the oceanic biological carbon pump. Particulate export and remineralization fluxes were investigated using the thorium-234 (234Th) and biogenic barium (Baxs) proxies.In the North Atlantic, the highest particulate organic carbon (POC) export fluxes were associated to biogenic (biogenic silica or calcium carbonate) and lithogenic minerals, ballasting the particles.Export efficiency was generally low (< 10%) and inversely related to primary production, highlighting a phase lag between production and export. The highest transfer efficiencies, i.e. the fraction of POC that reached 400m, were driven by sinking particles ballasted by calcite or lithogenic minerals.The regional variation of mesopelagic remineralization was attributed to changes in bloom intensity, phytoplankton cell size, community structure and physical forcing (downwelling). Carbon remineralization balanced, or even exceeded, POC export, highlighting the impact of mesopelagic remineralization on the biological pump with a near-zero, deep carbon sequestration for spring 2014.Export of trace metals appeared strongly influenced by lithogenic material advected from the margins. However, at open ocean stations not influenced by lithogenic matter, trace metal export rather depended on phytoplankton activity and biomass.A last part of this work focused on export of biogenic silica, particulate nitrogen and iron near the Kerguelen Island. This area is characterized by a natural iron-fertilization that increases export fluxes. Inside the fertilized area, flux variability is related to phytoplankton community composition

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Meilland, Julie. "Rôle des foraminifères planctoniques dans le cycle du carbone marin des hautes latitudes (Océan Indien Austral)." Thesis, Angers, 2015. http://www.theses.fr/2015ANGE0059/document.

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Abstract:

Les foraminifères planctoniques vivants (LPF) contribuent à la pompe biologique du carbone océanique en générant des flux de Corg (cytoplasme) et de Cinorg (test calcaire). Dans cette étude, la morphométrie des tests, les abondances et les compositions spécifiques des assemblages de LPF dans l'océan Indien Sud (30°S-60°S, 50°E-80°E), ont été caractérisées à partir de la collecte par filet à plancton stratifié (Multinet) sur 19 stations échantillonnées pendant trois étés consécutifs (2012- 2014). En démontrant l'efficacité d'échantillonnage du Continuous Plankton Recorder pour spatialiser les données observées en 19 stations, l’étude de la dynamique de population des LPF montre l'effet de la position des fronts sur la production des LPF. Pour mieux contraindre l'impact des LPF dans la pompe biologique du carbone des hautes latitudes, la biomasse protéique et la masse calcique de plus de 2000 foraminifères ont été mesurées. Les différences de biomasse protéique et de poids normalisé par la taille entre années, espèces et masses d'eau suggèrent que les paramètres environnementaux affectent la production de Corg et de Cinorg des LPF. Le rôle des LPF sur la pompe biologique de carbone marin dépend des conditions hydrologiques et trophiques du milieu. Le rapport Corg/Cinorg est très différent selon les espèces considérées. L'applicabilité des tests de foraminifères planctoniques comme proxy de paléopompe du carbone dans les hautes latitudes dépendrait donc de l'effet exercé par les variations des conditions écologiques, et de la composition de l’assemblage. Cette étude propose une première estimation des budgets Corg et Cinorg produits par les LPF dans l’Océan Indien Austral
Planktonic foraminifera contribute to the marine biological carbon pump by generating organic (cytoplasm) and inorganic (shell) carbon fluxes. In this study, we characterized LPF total abundances, assemblages and test morphometry (minimum diameter) along 19 stations sampled by stratified plankton net (Multinet), during three consecutive austral summers (2012-2014) in the Southern Indian Ocean (30°S-60°S, 50°E-80°E). By demonstrating the efficiency of CPR for LPF sampling, we analysed population dynamic between 19 multinet sampling stations, showing the effect of frontal position on LPF production. To better constrain the impact of those organisms in the biological carbon pump at high latitudes, we have quantified the individual protein-biomass and test calcite mass of more than 2000 LPF. Differences in size-normalized protein-biomass and in size-normalized weight between years, species, and water bodies suggest that environmental parameters affect the production of planktonic foraminifera organic and inorganic carbon to varying degrees. Consequently, planktonic foraminifera are assumed to affect the biological carbon pump, depending on ecological conditions and biological prerequisites. The applicability of planktonic foraminifera tests as proxy of the past biological carbon pump in high latitudes would hence critically depend on the effect exerted by changing in ecological conditions, and the presence of different species. This study proposes a first estimation of planktonic foraminifera Corg and Cinorg standing stock and fluxes in the Southern Indian Ocean

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Ramondenc, Simon. "Analyse des variations spatio-temporelles du zooplancton gélatineux et son effet sur les flux de matières à l'aide d'une approche combinant expérimentation et écologie numérique." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066528/document.

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Abstract:

Le terme plancton désigne l'ensemble des organismes dérivant au grès des courants marins. On distingue le plancton végétal et principalement photosynthétique, "le phytoplancton", du plancton animal hétérotrophe, "le zooplancton". Au cours des dernières décennies, de nombreuses études ont documenté une croissance de l'abondance et de la distribution spatiale du zooplancton gélatineux à travers diverses régions. Même si le terme "gélification" des océans doit être utilisé avec beaucoup de précaution, des régions comme la mer Méditerranée montre une constante augmentation des méduses au cours de ces 40 dernières années. L'espèce Pelagia noctiluca (Forsskål, 1775) est considérée comme étant la méduse la plus abondante du bassin méditerranéen depuis les années 70. Du fait de leur présence massive dans cette région, il est primordial d'évaluer précisément l'impact de P. noctiluca à la fois sur les cycles biogéochimiques et sur la structuration des écosystèmes pélagiques. Pour cela, les deux processus majeurs de transfert de matière dans l'écosystème doivent être étudiés : la séquestration de carbone via la pompe biologique et le transfert de carbon au travers des réseaux trophiques. Cette thèse s'articule autour de trois axes majeurs: (i) réaliser un premier bilan de l'export de carbone organique particulaire (POCtotal) et dissous (DOC) en mer Méditerranée, (ii) construire un modèle écophysiologique de P. noctiluca pour déterminer la contribution de cette méduse à la pompe biologique, et (iii) évaluer le niveau trophique de P. noctiluca et son potentiel impact sur les niveaux trophiques inférieurs
The term “plankton” refers to all the organisms drifting in the water following the currents. Commonly, the vegetable autotrophic and mainly photosynthetic, “phytoplankton” is distinguished from the heterotrophic and animal “zooplankton”. In the last decades, many studies reported an increase in the abundances and spatial distributions of gelatinous zooplankton in many oceans. Even if the concept of “jellyfication of the oceans” needs to be used with caution, jellyfish populations show an increase in Mediterranean Sea over the last 40 years. The species Pelagia noctiluca (Forsskål, 1775) is considered as the most abundant jellyfish in the Mediterranean basin since the 70s. Due to its massive presence in this area, it is essential to evaluate precisely the impact of P. noctiluca on both biogeochemical cycles and pelagic ecosystem structure. Thus, the contribution of P. noctiluca to the two main factors regulating the biological carbon transfer in the oceans: carbon sequestration via the biological carbon pump and carbon transfer through trophic networks. This manuscript is divided in 3 main sections : (i) providing an initial budget of the particulate (POCtotal) and dissolved organic carbon (DOC) in the Mediterranean sea, (ii) building an ecophysiological model of P. noctiluca to estimate its contribution to the biological carbon pump, and (iii) assessing the trophic level of P. noctiluca and its potential impact on lower trophic levels

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Terrats, Louis. "Le flux de carbone particulaire et le lien avec la communauté phytoplanctonique : une approche par flotteurs-profileurs biogéochimiques." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2022SORUS550.pdf.

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Abstract:

L'Océan est un acteur majeur du climat en échangeant avec l'atmosphère de grandes quantités de carbone. Le carbone atmosphérique est fixé à la surface de l’océan par le phytoplancton qui le transforme en carbone biogène, dont une partie est transportée vers l’océan profond par des mécanismes physiques et biologiques; il s’agit de la Pompe Biologique de Carbone (BCP). Une infime partie de ce carbone biogène atteindra des profondeurs suffisantes pour être séquestré durant plusieurs siècles avant qu'il ne retourne dans l'atmosphère, régulant les concentrations atmosphériques de CO2. Aujourd'hui, nous en savons assez sur la BCP pour reconnaitre son importance dans le climat, mais nos connaissances sur son fonctionnement sont limitées en raison d’un échantillonnage insuffisant des flux de carbone biogène. Dans ce travail de thèse, nous avons utilisé les flotteurs BioGéoChimique-Argo, plateformes d’observations conçues pour résoudre le problème du sous-échantillonnage, afin d’explorer un mécanisme majeur de la BCP qui est la pompe gravitationnelle. La pompe gravitationnelle est le transport du carbone biogène sous la forme de particules organiques (POC) qui sédimentent de la surface vers l’océan profond. Notre étude de la pompe gravitationnelle se divise en trois axes. Le premier axe consiste au développement d’une méthode pour détecter les floraisons de coccolithophoridés, groupe phytoplanctonique majeur qui a potentiellement un contrôle important sur le transport du POC en profondeur. Le deuxième axe est centré sur la variabilité saisonnière et régionale des flux de POC dans l’Océan Austral, qui est une zone sous-échantillonnée mais dans laquelle plusieurs flotteurs ont été déployés avec une trappe optique à sédiments (OST). Seuls une dizaine de flotteurs sont équipés d’OST, ce qui est faible en comparaison avec l’ensemble de la flotte BGC-Argo (i.e. plusieurs centaines de flotteurs). C’est pourquoi nous avons développé, dans le troisième axe, une méthode pour estimer le flux de POC avec les capteurs standards du programme BGC-Argo. Cette méthode a ensuite été appliquée à une centaine de flotteurs pour décrire la variabilité saisonnière du flux de POC dans de nombreuses régions océaniques. Dans ce travail de thèse, nous mettons également en évidence le lien entre la variabilité des flux et la nature des particules en surface. Par exemple, nous avons calculé des relations entre la composition de la communauté phytoplanctonique et les flux de POC à 1000m. En utilisant ces relations, nous avons ensuite utilisé les observations satellites pour extrapoler les flux de POC à de larges échelles spatiales, comme à l’ensemble de l’Océan Austral et de l’océan global
The ocean plays a key role in the climate by exchanging large quantities of carbon with the atmosphere. Atmospheric carbon is fixed at the ocean surface by phytoplankton that transforms it into biogenic carbon, part of which is transported to the deep ocean by physical and biological mechanisms; this is the Biological Carbon Pump (BCP). A tiny fraction of this biogenic carbon reaches sufficient depths to be sequestered for several centuries before it returns to the atmosphere, thus regulating concentrations of atmospheric CO2. Today, we know enough about the BCP to recognize its importance in climate, but our knowledge of its functioning is limited due to insufficient sampling of biogenic carbon fluxes. Here, we used BioGeoChimical-Argo floats, observational platforms designed to solve the undersampling problem, to explore a major mechanism of the BCP called the gravitational pump. The gravitational pump is the transport of biogenic carbon in the form of organic particles (POC) that sink from the surface into the deep ocean. Our study of the gravitational pump is divided into three axes. The first axis consisted of developing a method to detect blooms of coccolithophores, a major phytoplankton group that potentially has an important control on the transport of POC at depth. The second axis focused on the seasonal and regional variability of POC fluxes in the Southern Ocean, an undersampled area in which several floats have been deployed with an optical sediment trap (OST). Only ten floats were equipped with an OST, which is low compared to the whole BGC-Argo fleet (i.e. several hundred floats). Therefore, in the third axis, we developed a method to estimate the POC flux with the standard sensors of BGC-Argo floats. This method was then applied to hundreds of floats to describe the seasonal variability of the POC flux in many regions. In this study, we also highlighted the link between the POC flux and the nature of surface particles. For example, we calculated relationships between phytoplankton community composition and POC flux at 1000m. Using these relationships, we then used satellite observations to extrapolate POC flux to large spatial scales, such as the entire Southern Ocean and the global ocean

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Caffin, Mathieu. "Devenir de la fixation d'azote et export de carbone dans l'océan Pacifique tropical sud-ouest." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0475/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur la quantification de la diazotrophie et son influence sur les cycles biogéochimiques dans l'océan de surface Pacifique tropical sud-ouest, une région particulièrement sous-échantillonnée à ce jour. Les objectifs de ce travail étaient (1) de quantifier la fixation de N2 et identifier les principaux acteurs de la diazotrophie dans cette région, (2) d’évaluer l'influence de la fixation de N2 sur la production primaire et sur l'export de carbone, (3) d’identifier les voies de transfert de l’azote fixé dans la chaine trophique planctonique.Il a été mis en évidence que la région du Pacifique tropical sud-ouest était un hot spot de fixation de N2. A l'ouest, les eaux oligotrophes des archipels Mélanésiens présentaient des taux de fixation de N2 élevés et la communauté diazotrophe était dominée par Trichodesmium. A l'est, les eaux ultra-oligotrophes de la gyre du Pacifique sud présentaient des taux de fixation de N2 plus faibles et la communauté diazotrophe était dominée par les UCYN-B.Des bilans d'azote montrent que la fixation de N2 contribuait à plus de 90 % des apports d'azote nouveau dans la couche euphotique, et soutenait donc la quasi intégralité de la production primaire nouvelle. L'étude des voies de transfert de l'azote fixé montre qu’entre 7 et 15 % de la fixation de N2 totale était transféré vers les organismes non-diazotrophes.Ces travaux de thèse démontrent que la diazotrophie soutient la pompe biologique dans l'océan Pacifique tropical sud-ouest, et qu'elle peut jouer un rôle déterminant dans la structure des communautés planctoniques et les cycles biogéochimiques du carbone et de l'azote dans les régions oligotrophes
This PhD thesis focuses on the quantification of diazotrophy and its influence on biogeochemical cycles in the western tropical South Pacific Ocean, a critically under-sampled region so far. The aim of this work is to (1) quantify N2 fixation and identify the main contributors of diazotrophy in this region, (2) assess the influence of N2 fixation on primary production and carbon export, (3) identify transfer pathways of the fixed nitrogen in the planktonic food web.We have found that the western tropical South Pacific Ocean was a hotspot of N2 fixation. In the western part, the oligotrophic waters of the Melanesian archipelago presented high N2 fixation rates and diazotrophes were dominated by Trichodesmium. In the eastern part, the ultra-oligotrophic waters of the South Pacific gyre presented lower N2 fixation rates, and diazotrophs were dominated by UCYN-B.The nitrogen budgets show that N2 fixation contributed to more than 90 % of the of new nitrogen input in the photic layer. The study of the transfer pathways of the fixed nitrogen has shown that 7 to 15 % of total N2 fixation was transferred to non-diazotrophs.This PhD thesis indicates that diazotrophy sustains the biological pump in the western tropical South Pacific Ocean, and can have a critical influence in the planktonic community structure and in biogeochemical cycles of carbon and nitrogen in oligotrophic regions

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Ramondenc, Simon. "Analyse des variations spatio-temporelles du zooplancton gélatineux et son effet sur les flux de matières à l'aide d'une approche combinant expérimentation et écologie numérique." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2017PA066528.pdf.

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Abstract:

Le terme plancton désigne l'ensemble des organismes dérivant au grès des courants marins. On distingue le plancton végétal et principalement photosynthétique, "le phytoplancton", du plancton animal hétérotrophe, "le zooplancton". Au cours des dernières décennies, de nombreuses études ont documenté une croissance de l'abondance et de la distribution spatiale du zooplancton gélatineux à travers diverses régions. Même si le terme "gélification" des océans doit être utilisé avec beaucoup de précaution, des régions comme la mer Méditerranée montre une constante augmentation des méduses au cours de ces 40 dernières années. L'espèce Pelagia noctiluca (Forsskål, 1775) est considérée comme étant la méduse la plus abondante du bassin méditerranéen depuis les années 70. Du fait de leur présence massive dans cette région, il est primordial d'évaluer précisément l'impact de P. noctiluca à la fois sur les cycles biogéochimiques et sur la structuration des écosystèmes pélagiques. Pour cela, les deux processus majeurs de transfert de matière dans l'écosystème doivent être étudiés : la séquestration de carbone via la pompe biologique et le transfert de carbon au travers des réseaux trophiques. Cette thèse s'articule autour de trois axes majeurs: (i) réaliser un premier bilan de l'export de carbone organique particulaire (POCtotal) et dissous (DOC) en mer Méditerranée, (ii) construire un modèle écophysiologique de P. noctiluca pour déterminer la contribution de cette méduse à la pompe biologique, et (iii) évaluer le niveau trophique de P. noctiluca et son potentiel impact sur les niveaux trophiques inférieurs
The term “plankton” refers to all the organisms drifting in the water following the currents. Commonly, the vegetable autotrophic and mainly photosynthetic, “phytoplankton” is distinguished from the heterotrophic and animal “zooplankton”. In the last decades, many studies reported an increase in the abundances and spatial distributions of gelatinous zooplankton in many oceans. Even if the concept of “jellyfication of the oceans” needs to be used with caution, jellyfish populations show an increase in Mediterranean Sea over the last 40 years. The species Pelagia noctiluca (Forsskål, 1775) is considered as the most abundant jellyfish in the Mediterranean basin since the 70s. Due to its massive presence in this area, it is essential to evaluate precisely the impact of P. noctiluca on both biogeochemical cycles and pelagic ecosystem structure. Thus, the contribution of P. noctiluca to the two main factors regulating the biological carbon transfer in the oceans: carbon sequestration via the biological carbon pump and carbon transfer through trophic networks. This manuscript is divided in 3 main sections : (i) providing an initial budget of the particulate (POCtotal) and dissolved organic carbon (DOC) in the Mediterranean sea, (ii) building an ecophysiological model of P. noctiluca to estimate its contribution to the biological carbon pump, and (iii) assessing the trophic level of P. noctiluca and its potential impact on lower trophic levels

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Roullier, François. "Production, transport et transformation de la matière particulaire dans le premier kilomètre des océans : impact des zones à minimum d'oxygène." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066168.

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Abstract:

Dans le système de la pompe biologique océanique, l'incorporation et la séquestration du carbone d'origine atmosphérique dans les sédiments marins résultent de la fixation en surface de ce carbone, suivie de son transit dans la colonne d'eau sous forme de particules carbonées. Dans la zone euphotique (0-200m), la photosynthèse par le phytoplancton joue le rôle primordial de fixateur du carbone atmosphérique dans des particules organiques consommées ensuite par les autres organismes marins hétérotrophes. La matière organique particulaire produite directement à partir du phytoplancton (comme les agrégats) ou indirectement par les organismes (par exemple les pelotes fécales) représentent le principal vecteur d'export du carbone vers l'océan profond. Dans ce contexte, l'efficacité de la pompe biologique est alors fonction de la vitesse de sédimentation des particules et finalement seules les particules dont la taille et la masse sont suffisantes parviennent jusqu'au sédiment. Ces considérations ont ainsi permis d'établir que les particules d'une taille > 500µm connues dans la littérature scientifique sous le terme de "neige marine" contribuaient significativement à l'export en profondeur. Au cours de l'expédition TARA, l'utilisation du Profileur de Vision Marine (PVM) nous a permis d'établir la distribution en taille du compartiment particulaire (> 100µm) depuis la surface jusqu'à 1500m de profondeur dans plus de 150 stations échantillonnées dans les océans majeurs. A l'aide de cette base de données, couplée aux données environnementales (physiques et biogéochimiques), nous avons cherché à évaluer l'intensité du flux particulaire (dérivé de la distribution en taille des particules) et à déterminer les processus biotiques et abiotiques modulant cet export. Dans la première partie de ce travail, une classification réalisée à partir des profils verticaux de flux a permis de mettre en évidence l'importance de la production de surface et la contribution des différentes communautés de phytoplancton (micro-, nano- et pico-phytoplancton) à l'établissement du flux particulaire sous la couche de surface, mais aussi le rôle des processus de transformation dans différentes régions océaniques dans l'atténuation du flux en profondeur. En dehors des régions à dominante oligotrophe où la quantité de matériel particulaire en surface reste extrêmement faible, nous avons constaté que l'atténuation du flux la plus faible correspondait aux "Zones à Minimum d'Oxygène" (OMZ). La deuxième partie de ce travail de thèse s'articule donc autour de l'étude des OMZ afin de comprendre les processus impliqués dans la dynamique du transfert vertical des particules. Sur la base de mesures biogéochimiques réalisées à partir de l'ensemble des capteurs (optique et imagerie), nous avons pu observer que les faibles valeurs d'atténuation de flux (k = 0,35 +/- 0,26) dans l'OMZ étaient en fait le résultat d'une réaugmentation profonde de 5 à 15% de celui-ci. Nous discutons cette réaugmentation comme étant une conséquence de l'activité des communautés mésopélagiques de zooplancton vivant sous la couche suboxique des OMZ (oxycline inférieure) tout en proposant aussi un rôle potentiel des microorganismes anaérobiques sur la dégradation et la modification de la matière organique particulaire en sédimentation dans le coeur de l'OMZ. Enfin, la dernière partie de ce travail se focalise sur la plus intense OMZ, celle de la Mer d'Arabie (Océan Indien). A l'aide d'un modèle de transport Lagrangien, nous avons évalué la possibilité d'un transport particulaire advectif depuis la côte (Golfe Persique) vers le large qui aurait pu contribuer à alimenter en matière organique la couche suboxique de l'OMZ
In the biological pump system, incorporation and sequestration of atmospheric carbon into marine sediment result of carbon fixation at ocean surface, followed by its sinking through the water column in the form of particulate carbon. In the euphotic zone (0-200m), phytoplankton photosynthesis allows carbon fixation into organic particles that are consumed by other heterotrophic organisms. Particulate organic carbon produced directly by phytoplankton (as aggregated particles) or indirectly by organisms (for example as faecal pellets) represent the main vector of carbon export to deep ocean. In this context, efficiency of the biological pump is a function of the settling speed of a particle and only those particles with sufficient mass and size reach the sediment. These considerations permit us to conclude that particles with a diameter greater than 500µm, known as "marine snow", contribute significantly to deep export. During the TARA expedition, the use of a UVP (Underwater Vision Profiler) allowed to establish the size distribution of particles (> 100µm) from the ocean surface to 1500m depth, with more than 150 sampling stations across 3 major oceans. With this database completed by environmental variables, we tried to evaluate intensity of particulate flux and identify biotic and abiotic processes influencing this export. In the first part of this work, a clustering based on flux profiles showed the importance of surface production and contribution of each phytoplanktonic community (pico-, nano- and microphytoplankton) to particulate flux under surface, but also the role of transformation processes in different oceanic regions to flux attenuation. Except in oligotrophic regions where surface particulate stock is very low, we observed that the weakest flux attenuation k = 0,35 +/- 0,26) corresponded to the "Oxygen Minimum Zones" (OMZ). The second part of this work is related to OMZ in order to understand which processes are involved in the dynamics of particulate vertical transfer. On the base of biogeochemical measurements taken by optical and image sensors, we could observe that weak attenuation values in OMZ were in fact the result of a deep increase of 5 to 15% of flux. We discuss this increase as a consequence of zooplankton mesopelagic communities activity living at the lower oxycline of the suboxic layer, but we also proposed a potential influence of anaerobic microorganisms on degradation and modification of the settling organic matter in the suboxic core. The last section of this work focuses on the most intense OMZ, located in the Arabian Sea (Indian Ocean). We used a Lagrangian particle model to evaluate the possibility of advective particulate transport from coastal area (Persian Gulf) to the open ocean, which could supply the OMZ suboxic layer with organic

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Toullec, Jordan. "Etude des interactions diatomées-copépodes sur l'export de carbone, dans un contexte de changement climatique : apports expérimentaux et étude in situ Copepod grazing influences diatom aggregation and particle dynamics, in Frontiers in Marine Science 6, March 2019." Thesis, Brest, 2020. http://www.theses.fr/2020BRES0017.

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Abstract:

La pompe biologique de carbone transfère le CO2 de l’atmosphère vers l’océan profond sous forme de matière organique particulaire. En formant des agrégats, les diatomées contribuent fortement au flux de particules. Les copépodes, en terme d’abondance et de diversité, dominent le zooplancton, sont les principaux consommateurs des diatomées et jouent un rôle important dans l’export de carbone via l’émission de pelotes fécales. Les limitations en sels nutritifs surviennent majoritairement en fin d’efflorescence phytoplanctonique, mais sont également une conséquence attendue du réchauffement global. L’objectif de la thèse vise à évaluer le rôle des interactions copépodes/diatomées sur l’export de carbone, dans un contexte de changement climatique. Les résultats obtenus démontrent que les limitations en affectant la composition biochimique des diatomées, influencent l’activité alimentaire des copépodes, ainsi que l’efficacité d’export par les pelotes fécales. J’ai également démontré que les traits fonctionnels des copépodes peuvent influencer à la fois la formation d’agrégats et leurs dynamiques. Enfin, via l’utilisation de données d’une campagne océanographique réalisée au cours de l’efflorescence printanière phytoplanctonique en Arctique, j’ai observé que la limitation en silicium après le retrait de la glace de mer contribue à la formation d’agrégats. Les copépodes en fin d’efflorescence migrent sous la couche de mélange là où les agrégats sont les plus abondants, ce qui peut suggérer que les agrégats soient utilisés comme source de nourriture
The biological carbon pump transfers CO2 from the atmosphere to the deep ocean as particulate organic matter. By forming aggregates, diatoms contribute strongly to the particle flux.Copepods, in terms of abundance and diversity, dominate zooplankton assemblages, are the main consumers of diatoms and play and key role in the carbon export via faecal pellets egestion. Nutrient limitations mainly occur at the end of phytoplankton blooms, but are also an expected consequence of global warming. The aim of the thesis is to evaluate the role of copepod/diatom interactions on carbon export in a context of climate change.The results obtained show that nutrient limitations affecting diatoms biochemical composition, that influences copepods feeding activity and the export efficiency of faecal pellets. I have also shown that the functional traits of copepods can influence both the aggregates formation and their dynamics. Finally, using data from an oceanographic campaign carried out during the Arctic phytoplankton spring bloom, I observed that silicon limitation after sea ice retreat contributes to the aggregates formation. Copepods, at the end of the bloom migrate under the mixing layer where the aggregates are most abundant, which may suggest that the aggregates could be used as a food

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Demasy, Clément. "Solubility and bioavailability of Patagonian dust in the future Southern Ocean." Electronic Thesis or Diss., Université Paris Cité, 2023. http://www.theses.fr/2023UNIP7095.

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Abstract:

A travers les époques géologiques, l'océan Austral a joué un rôle majeur dans la régulation du climat à la surface de la Terre et en particulier dans la réduction de la concentration en CO2 atmosphérique. Cette région océanique est la plus importante pompe biologique de carbone et à travers la photosynthèse du phytoplancton permet la séquestration du carbone dans les profondeurs océaniques. Cette diminution aurait été causée par les dépôts de poussières qui par apportant des éléments comme le fer dans les régions limitées en nutriments, fertilise la surface des océans et permet l'activation de la pompe biologique de carbone. Aujourd'hui, l'entrée dans l'ère de l'Anthropocène a été marqué par l'impact que l'activité humaine exerce sur son environnement. L'activité anthropique génère et largue du dioxyde de carbone dans l'atmosphère provoquant un effet de serre sur la Terre altérant l'équilibre environnemental. Cette étude explore l'océan Austral qui est une zone de paradoxe biogéochimique avec de fortes concentrations en macronutriments, mais avec une faible productivité biologique. En 1990, John Martin a élaboré la « Iron Hypothesis » ou le fer (micronutriment) restreint la croissance phytoplanctonique. La poussière est une source majeure de métaux pour l'océan de surface. Dans l'océan Austral, les poussières ont une origine majoritairement d'Amérique du Sud (poussière patagonienne). Les apports d'Amérique du Sud contribuent pour 58% de la poussière totale dans l'océan Austral et seront multipliés par deux avec les futurs changements environnementaux. Pendant le dernier maximum glaciaire dans l'océan Austral, les apports de poussières auraient diminué la concentration en CO2 dans l'atmosphère. A de plus petites échelles de temps, des tests de fertilisation artificielle de fer ont été réalisés dans l'océan Austral et ont montré une forte productivité biologique. L'objectif de ce travail est de mieux caractériser et de quantifier la fraction de métaux qui se solubilise de la poussière patagonienne dans l'eau de mer sous des conditions actuelles et futures (2100) et d'améliorer les prédictions de l'évolution du phytoplancton dans la réponse à l'intensification de l'apport de poussières patagoniennes et des autres changements environnementaux dans l'océan Austral dans le but d'évaluer les impacts sur la production de carbone
Throughout geological time, the Southern Ocean has played a major role in regulating the Earth's surface climate and in particular in the reduction of atmospheric CO2. This oceanic region is the most important biological pump of carbon and through the photosynthesis of phytoplankton allows the sequestration of carbon in the deep ocean. This decrease would have been caused by dust deposits which, by bringing elements such as iron in areas limited in micronutrients, fertilize the ocean surface and allow the activation of the biological carbon pump. Nowadays, the entering into the Anthropocene era has been marked by the impact that human activity has exerted on its environment. Anthropogenic activity that generates the release of carbon dioxide into the atmosphere causes a greenhouse effect on the surface of the Earth and upsets the environmental balance. This study investigates the Southern Ocean which is biogeochemical paradox zone with high concentration of macronutrients but low biological productivity. In 1990 John Martin elaborated the "Iron hypothesis" hence iron (micronutrients) restricts phytoplankton growth. Dust is major source of metals in the surface ocean. In the Southern Ocean, dust have mainly a South America (Patagonian dust) origin. Input from South America contributed to 58% of the total dust into the Southern Ocean and will increase by two fold higher with the future environmental changes. During the last glacial maximal in the Southern Ocean, dust input would have decreased the CO2 concentration in the atmosphere. Moreover, in the small timescale there are tests of artificial iron fertilization performed in Southern Ocean have demonstrated high biological productivity. The overall aim of this work is to better characterize and quantify the fraction of metals that solubilizes from Patagonian dust in seawater under actual and future conditions (2100) and to improve predictions of the phytoplankton evolution in response to intensification of Patagonian dust input and other multi-stressor changes in the Southern Ocean in order to evaluate the impacts on carbon production

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Guyennon, Arnaud. "Etude de l'exportation de carbone organique à l'échelle de la mer Méditerranée à l'aide de la modélisation couplée physique/biogéochimie." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4113/document.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet SIMED fédérant les activités de modélisation à l'échelle méditerranéenne, et plus globalement dans le programme MERMEX qui vise à étudier les cycles biogéochimiques en mer Méditerranée et leurs évolutions futures. L'étape préliminaire a été de coupler la plateforme de modélisation hydrodynamique (NEMO) à celle de modélisation biogéochimique mécaniste (Eco3M), afin de réaliser une simulation (2000-2012) utilisant les sorties hydrodynamiques de la configuration NEMO-MED12 pour forcer le modèle biogéochimique Eco3M-MED. Les nombreuses comparaisons menées dans cette thèse (chlorophylle, sels nutritifs, production primaire, etc.) ont aidé à s'assurer de la capacité du modèle à reproduire les principales caractéristiques biogéochimiques de la Méditerranée. Ce travail a permis de généraliser le rôle majeur joué par le carbone organique dissous dans la pompe biologique à l'échelle de la mer Méditerranée. Les résultats montrent que la production de carbone organique particulaire est restreinte aux régions de forte dynamique physique, tandis que l'accumulation de carbone organique dissous dans les eaux de surface est commune à la plupart des régions du bassin. Ce dernier processus s'est avéré dépendant des contenus cellulaires du phytoplancton et des bactéries hétérotrophes. Finalement d'après le modèle, la fraction dissoute du carbone organique contribuerait à hauteur d'environ 64 % à l'exportation dans le bassin Ouest, et de 90 % dans le bassin Est. Le bassin Est -en dépit de sa plus forte oligotrophie- s'avère participer à près de 60 % à l'exportation de carbone organique en mer Méditerranée
This work is part of the SIMED project which is dedicated to basin-scale modeling of the Mediterranean Sea. It also belongs to the MERMEX program which aims at studying biogeochemical cycles in the Mediterranean Sea and their evolution. The first step of this work was to couple the hydrodynamic modeling platform (NEMO) to the mechanistic biogeochemical modeling platform (Eco3M). We ran a simulation (2000-2012) using the hydrodynamic outputs from NEMO-MED12 configuration to force the biogeochamical model Eco3M-MED. The model evaluation was conducted using numerous field measurements (chlorophyll, nutrients, primary production, etc.). The simulation strengthens and extends to the whole basin the prominent role of dissolved organic carbon in the biological carbon pump in the whole Mediterranean Sea. A comprehensive analysis of organic carbon (particulate and dissolved) production processes production was performed. Results reveal that particulate organic carbon production is restricted to the highly dynamic areas, whereas dissolved organic carbon accumulation in the surface layers is a common process in much areas of the basin. This latter process appeared to dependant on the cellular contents of phytoplancton and heterotrophic bacteria, themselved being controled by low phosphate availability. Finally, the dissolved organic carbon contribution to carbon export is around 64 % in the Western basin, and up to 90 % in the Eastern basin. When taking into account the dissolved fraction, total organic carbon export in the Eastern basin -despite its higher oligotrophy- exceeds the one in the Western basin (60% against 40 %)

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Lafond, Augustin. "Rôle de la biodiversité des diatomées dans la modulation des flux biogéochimiques du carbone et du silicium dans les milieux polaires." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2021. http://www.theses.fr/2021AIXM0013.

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Abstract:

Les régions polaires sont particulièrement touchées par les changements climatiques, ce qui a profondes conséquences sur le développement du phytoplancton et le fonctionnement de la pompe biologique. La structure des communautés planctoniques et les propriétés spécifiques aux espèces influencent l'export de la matière organique et biominérale. Cette thèse a pour but (1) de déterminer les facteurs contrôlant la structure et le développement des communautés de diatomées dans les régions polaires, (2) d'évaluer l'influence de la diversité des espèces sur la composition de la matière particulaire, et (3) de comprendre les modes de mortalité et d'export des diatomées dans l'océan profond. Ces travaux reposent sur l'étude de deux régions subpolaires situées aux antipodes : (1) la baie de Baffin en Arctique, et (2) la région des Kerguelen dans l'océan Austral. Dans la baie de Baffin, nous avons mis en évidence une succession des communautés de diatomées en lien avec la fonte de la banquise et le gradient des masses d'eau. Dans la région des Kerguelen, nous avons confirmé le rôle du fer avec l'identification de deux communautés distinctes situées de part et d'autre du plateau. Dans la zone HNLC, les diatomées sont davantage silicifiées, ce qui conduit à une augmentation des rapports BSi:POC des diatomées et de la matière particulaire. Nous avons montré que près de 93 % des particules >20 μm des couches intermédiaires (125-500 m) et profondes (>500 m) sont des cellules individuelles de diatomées—les pelotes fécales et les agrégats ne représentant que 2 % des particules—ce qui montre l'importance des petites particules dans les flux d'export
Polar regions are particularly affected by the ongoing climate changes which have profound consequences on the development of phytoplankton and on the functioning of the biological pump. Plankton community structure and species-specific properties can strongly influence the export of organic matter and biomineral. The objectives of this PhD are (1) to identify the factors controlling the development and the structure of diatom communities, (2) to assess the influence of species diversity on the composition of particulate matter, and (3) to understand diatom mortality and export modes in the deep ocean. This work is based on the study of two subpolar regions: (1) the Baffin Bay in the Arctic, and (2) the Kerguelen region in the Southern Ocean. In Baffin Bay, we highlight a diatom community succession in relation with sea ice melting and the strong west-to-east water masses gradient prevailing in the bay. In the Kerguelen region, we confirm that iron is a key parameter controlling diatom community structure since we identified two distinct communities located either above the Fe-fertilized plateau or in adjacent HNLC waters. In the HNLC area, diatoms were more heavily silicified, resulting in higher Si:C elemental ratios in diatoms as well as in the bulk particulate matter. We show that 93 % of the intermediate (125-500 m) and deep (>500 m) particle stocks were single diatom cells — fecal pellets and aggregates represented less than 2% of the collected particles — providing new evidences of the importance of small particles for export fluxes

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El, Boukhary Mohamed Salem. "Impact des activités humaines sur les cycles biogéochimiques en mer Méditerranée." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066202.

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Gimenez, Audrey. "Etude des interactions entre diazotrophie, disponibilité nutritive et production planctonique dans l'océan de surface du pacifique tropical sud-ouest par une approche combinant observation et modélisation." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0208/document.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet OUTPACE visant à caractériser les eaux du Pacifique tropical Sud-Ouest (WTSP) en termes de stocks et flux biogéochimiques, et de diversité biologique des diazotrophes le long d'un transect longitudinal Ouest-Est. Il est le fruit de la combinaison étroite de deux approches, l'une expérimentale et l'autre basée sur la modélisation, dans le but d'étudier le rôle de la diazotrophie dans la dynamique planctonique et les cycles biogéochimiques des eaux de surface du WTSP. Les analyses de plusieurs grandeurs mesurées lors de la campagne, et notamment la production primaire (PP) et du temps de turnover du phosphate inorganique dissous (DIP), ont permis d'observer un gradient Ouest-Est de productivité et de disponibilité nutritive, étroitement lié à la variabilité spatiale des taux de fixation de N$_2$. L'utilisation d'un modèle biogéochimique mécaniste (implémenté dans la plateforme Eco3M) incluant explicitement deux compartiments de diazotrophes, couplé à un modèle physique 1D vertical, a permis de mettre en évidence le fait que l'absence/présence de diazotrophie permettait d'expliquer le contraste observé entre les régions de l'Ouest de l'archipel Mélanésien (WMA) et de l'Ouest de la gyre du Pacifique Sud (WGY). Les résultats du modèle ont montré que les organismes non diazotrophes bénéficiaient de l'apport d'azote nouveau apporté par la fixation de N$_2$, et que la production planctonique de surface dépendait significativement de l'activité des diazotrophes, cette dernière contrôlée à l'Ouest par la disponibilité en phosphate et à l'Est par la disponibilité en fer
This work is part of the OUTPACE project which aimed to characterize the western tropical south Pacific (WTSP) in terms of biogeochemical stocks and fluxes and biological diversity of diazotrophs along a West-East longitudinal transect. This work combines an experimental with a modeling approach in order to study the role of diazotrophy in the planktonic dynamics and biogeochemical cycles of the WTSP surface waters. The values measured during the campaign, iespecially those of primary production (PP) and dissolved inorganic phosphate (DIP) turnover time, revealed a West-East gradient of productivity and nutrient availability, closely related to the spatial variability of N$_2$ fixation rates. The use of a mechanistic biogeochemical model (implemented in the Eco3M platform) explicitly including two compartments of diazotrophs and coupled with a vertical 1D physical model, allowed to highlight the fact that the absence / presence of diazotrophy could explain the contrast between the western regions of the Melanesian Archipelago (WMA) and the west of the south Pacific gyre (WGY). ). The model results showed that non-diazotrophic organisms benefited from the new nitrogen supply provided by nitrogen fixers, and that the surface planktonic production depended significantly on diazotroph activity, which is controlled by the phosphate availability in the west and by the iron availability in the east of the WTSP

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Mosseri, Julie. "Cycle biogéochimique du silicium et contrôle de la pompe biologique." Aix-Marseille 2, 2006. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2006AIX22053.pdf.

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Abstract:

Le cycle biogéochimique du silicium en milieu océanique a été étudié dans l’Océan Austral sur le plateau des îles Kerguelen naturellement fertilisé en fer (programme KEOPS) et en Atlantique nord-est dans une zone frontale de transition des régimes de production (programme POMME). Les données acquises dans le cadre du programme KEOPS concernent les stocks et les flux de production de la silice biogénique attribuables aux diatomées dans la couche de surface. L’impact du fer sur l’utilisation du silicium par les populations naturelles de diatomées est analysé. Les résultats obtenus mettent en évidence le rôle du fer sur l’absorption d’acide silicique par les diatomées. Dans la zone naturellement fertilisée, les diatomées présentent des affinités plus élevées pour l’acide silicique leur permettant d’exploiter efficacement des concentrations faibles et limitantes de ce sel nutritif. Par ailleurs, ce travail permet d’observer l’impact du fer sur les compositions spécifiques et les compositions élémentaires des communautés de diatomées. Dans la zone fertilisée, les diatomées sont, comparativement à la zone HNLC du large, composées d’espèces plus faiblement silicifiées et présentent des rapports de production ρSi:ρC et ρSi:ρNO3 relativement typiques de diatomées en conditions nutritionnelles favorables. Néanmoins, l’analyse à l’échelle saisonnière de la consommation des sels nutritifs témoigne d’une très faible utilisation des nitrates. Les résultats montrent que le bloom de diatomées utilise en grande partie de l’ammonium comme source azotée, produit par une communauté hétérotrophe active. Les données acquises dans le cadre du programme POMME concernent les flux d’exportation de la silice biogénique et lithogénique dans la zone mésopélagique de part et d’autre d’une zone frontale séparant deux régimes de productions distincts (i. E. Mésotrophie versus oligotrophie). Les résultats permettent d’obtenir un bilan des flux annuels d’exportation de BSi/LSi dans cette zone du bassin nord-est de l’Atlantique. Il apparaît que les flux d’exportation de BSi sont relativement faibles en relation avec la limitation de la production siliceuse en surface. D’autre part, la variabilité spatiale observée des flux d’exportation de BSi va à l’encontre du gradient de production en surface ; des processus d’advection sont évoqués pour expliquer ces observations. De façon globale, le fonctionnement des systèmes KEOPS et POMME est décrit à partir d’une analyse combinée de la structure des réseaux trophiques et des flux biogéochimiques dans ces systèmes. En particulier, le devenir de la matière produite est discuté pour comprendre les caractéristiques de la pompe biologique. Ce travail, en combinaison avec une analyse du bilan de production et d’exportation de silice biogénique dans l’Océan global permet de discuter du rôle des diatomées dans la pompe biologique de carbone. On a pu mettre en évidence que si les diatomées jouent un rôle important dans l’exportation quantitative de matière (i. E. Intensité de la pompe biologique), elles ne sont pas pour autant efficaces dans ce processus d’exportation par rapport à leur production (i. E. Efficacité de la pompe biologique)
The oceanic biogeochemical silicon cycle was studied in the Southern Ocean on the naturally iron enriched Kerguelen plateau (KEOPS program) and in the northeast Atlantic in a frontal zone of production regime transition (POMME program). Data obtained as part of the KEOPS program are stocks and production fluxes of biogenic silica attributable to diatoms in the surface layer. The impact of iron on silicon utilization by natural diatom populations is analysed. Results underscore the role of iron on silicic acid uptake by diatoms. In the naturally iron-enriched area, diatoms have higher affinities for silicic acid which allows them to efficiently exploit low and limiting concentrations of this nutrient. In addition, this work provides evidence of the iron impact on the specific and elemental composition of diatom communities. By contrast with the HNLC offshore area, the diatom assemblage of the naturally iron enriched area is composed by more lightly silicified species and has Si:C and Si:NO3 uptake ratios quite typical of diatoms growing in favourable nutritional conditions. However, on a seasonal basis analysis of nutrient utilization shows that nitrate utilization is very low. Results show that the diatom bloom utilizes predominatly ammonium as its nitrogen source, which is produced by an active heterotrophic community. Data obtained as part of the POMME program are the export fluxes of biogenic and lithogenic silica in the mesopelagic layer from each part of the frontal zone dividing two distinct production regimes (i. E. Mesotrophy versus oligotrophy). Results provide an annual estimate of BSi/LSi export in this area of the northeast Atlantic Basin. BSi export fluxes are relatively low in relation to the limitation of silica production at the surface. Moreover, the spatial variability of BSi export flux is contrary to the gradient of productivity at the surface ; advective processes are hypothesised to explain these observations. Globally, the KEOPS and POMME system functionning is described from a combined analysis of the food web structure and the biogeochemical fluxes in these systems. The fate of produced matter is discussed to understand the biological pump characteristics. This work, in combination with an analysis of biogenic silica production and export in the Global Ocean puts in perspective the role of diatoms in the carbon biological pump. We found that if diatoms play an important role in the quantitative export of matter (i. E. The biological pump intensity), they are not as efficient in the export process as compared to their production (i. E. The biological pump efficiency)

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Li, Lun. "Séquestration biologique du carbone par les cyanobactéries." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00878524.

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Abstract:

L'utilisation des microorganismes marins ou terrestres pour la séquestration à long terme du CO2 est une des solutions envisagées pour diminuer la teneur en CO2 dans l'atmosphère. Le travail de cette thèse se concentre sur les microorganismes calcifiants, et notamment les cyanobactéries, qui peuvent fixer du CO2 sous forme de biomasse et carbonate de calcium. Ce dernier, insoluble dans l'eau, précipite et peut donc constituer un puits à long terme. La compréhension des mécanismes de calcification induits par les cyanobactéries et la possibilité de contrôler ces processus sont nécessaires pour développer une technologie de séquestration du CO2. Cette biotechnologie pourrait constituer une alternative à la technologie de capture et stockage géologique du CO2. Synechococcus PCC8806 une souche marine de cyanobactérie purifiée à l'Institut Pasteur de Paris est utilisée comme organisme au cours du travail expérimental réalisé dans le cadre de cette thèse. Le premier résultat important de cette thèse est le développement d'une stratégie analytique ayant permis d'accéder à un bilan de masse carbone et calcium au cours d'une culture de cyanobactérie sur hydrogénocarbonate. La mise en œuvre de cette stratégie au cours de différents essais réalisés dans le cadre de ce travail a permis par ailleurs de quantifier avec précision la production de carbone organique (biomasse) et de carbone inorganique (CaCO3) en fonction du calcium et du carbone inorganique présent dans les milieux de culture. Nous avons ensuite étudié la précipitation de la calcite au cours de la croissance de Synechococcus PCC8806 en présence de calcium. Pour cela les conditions de culture ont été variées de telle sorte que la survenue des évènements de précipitations a pu être comprise ainsi que l'influence de sites de nucléation mis en évidence. Le grossissement des cristaux a également été étudié attentivement par microscopie électronique à balayage. Une autre partie de ce travail a permis d'identifier la source de carbone inorganique utilisée par Synechococcus PCC8806 pour la photosynthèse. Cela a été l'occasion de réécrire les équations liées aux transferts entre le CO2 atmosphérique et le système carbonaté, ainsi que les équations de photosynthèse en fonction des conditions de disponibilité des deux sources de carbone inorganique (CO2 et hydrogénocarbonate). De plus ont pu être mis en évidence, les effets des phases diurne et nocturne de la croissance de cyanobactéries sur les équilibres du système carbonaté et le pH. Ce travail a également permis de déterminer les vitesses de croissance des cyanobactéries et donc de calculer des rendements de croissance par unité de surface. Cela permettra à terme d'optimiser la production de biomasse et de calcite dans un procédé industriel

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Guitari, Imed. "Etude expérimentale et modélisation d'une pompe à chaleur fonctionnant au CO2." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0070/these.pdf.

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Abstract:

Ce travail concerne l'étude expérimentale et la modélisation d'une pompe à chaleur air/eau fonctionnant au gaz carbonique. L'étude expérimentale est réalisée sur un banc d'essais instrumenté (mesures de températures, pressions, débits, puissance) pour permettre de caractériser le fonctionnement de ces installations en régime statique et dynamique. Le modèle en régime statique est développé pour permettre, après validation, la détermination des conditions optimales de fonctionnement pour différentes sollicitations externes. Une loi simplifiée régissant la variation de la pression optimale de refoulement en fonction des conditions opératoires est déduite des calculs issus de ce modèle. Le modèle dynamique est basé sur les équations de conservation de la masse et de l'énergie. Il prend en compte l'inertie thermique du compresseur, des parois des échangeurs, du CO2 et du fluide caloporteur. La confrontation entre les résultats du calcul et ceux obtenus sur le banc d'essais met en évidence une bonne concordance. Cette modélisation a permis de simuler la variation des paramètres de fonctionnement de l'installation à la suite de sollicitations réalisées sur les variables d'entrée : température des sources, ouverture de la vanne de détente et vitesse de compresseur. En particulier, on note une bonne représentation des démarrages avec passage d'un fonctionnement sous-critique à un cycle transcritique
This work concerns an experimental study and modelling of an air/water beat pump using carbon dioxide as a working fluid. The experimental study is carried out on an instrumented test setup (pressure, temperature, flow end power measurements) to characterize the operation of this type of installation in static and dynamic mode. The static model was developed an validated. It allows to determine the optimal conditions of operation for various external conditions. Thus, a simplified law governing the optimal high pressure according to the gas cooler outlet temperature is deduced from the calculations. The dynamic model is based on the equations of mass and energy conservation. It takes into account the thermal inertia on the compressor, the exchanger' s walls, the refrigerant (carbon dioxide) and the coolant (water). Comparison between modelling results and those obtained with the test stand gives a good agreement. Thanks to this model, it is possible to record the operating variables versus time and space after changing the input parameters such as sources temperatures, expansion valve opening and compressor rotating speed. In particular, we notice a good representation of starting process with a transition from subcritical to transcritical cycle

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Lauret, Jean-Sébastien. "Etude des propriétés optiques des nanotubes de carbone." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004218.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'étude des propriétés optiques des nanotubes de carbone mono-paroi.
Dans un premier temps, la spectroscopie d'absorption a été utilisée comme un outil de caractérisation des différents échantillons. En effet, l'énergie de la transition entre la première paire de singularités de Van-Hove étant proportionnelle à l'inverse du diamètre, la spectroscopie d'absorption donne une mesure du diamètre moyen ainsi que de la largeur de la distribution en diamètre.
Nous avons étudié les conditions d'observation d'un signal de photoluminescence au niveau du gap des nanotubes semi-conducteurs. Pour observer ce signal, les nanotubes doivent être isolés, en les mettant convenablement en suspension par exemple. Les expériences de photoluminescence sélective en longueur d'onde ont montré que les structures observées dans les spectres peuvent être attribuées aux différentes chiralités présentes dans l'échantillon. Elles ont également permis d'évaluer la largeur homogène de la transition fondamentale (environ 20 meV). Enfin, la spectroscopie d'excitation de la photoluminescence a permis de déterminer la chiralité des différents nanotubes présents dans nos échantillons.
Dans un deuxième temps, la dynamique des porteurs de charge dans les nanotubes de carbone a été étudiée à l'aide d'expériences de type pompe-sonde. Cette étude réalisée sur des nanotubes déposés sur un substrat et agrégés en corde a montré l'existence d'un couplage tunnel entre les nanotubes semi-conducteurs et les nanotubes métalliques au sein d'une corde. L'existence de ce couplage ainsi que la brièveté des temps de relaxation (picoseconde) expliquent l'absence de signal de photoluminescence sur ce type d'échantillon. La comparaison faite avec les données obtenues sur les échantillons de nanotubes isolés montre une augmentation d'un ordre de grandeur des temps de relaxation, ce qui est en accord avec l'apparition d'un signal de photoluminescence observable sur ces échantillons. L'étude de la réponse non-linéaire hors résonance a mis en évidence la dynamique du plasmon de surface des nanotubes. Elle a également permis d'interpréter le fond d'absorption sur lequel sont superposées les raies dues aux transitions inter-bandes comme la queue basse énergie de la résonance plasmon de surface. Enfin, la susceptibilité non-linéaire d'ordre trois des nanotubes a pu être évaluée. La comparaison entre le facteur de mérite des nanotubes et celui d'autres matériaux étudiés en vue d'une application en optique non-linéaire a montré que les nanotubes de carbone semblent posséder des propriétés intéressantes pour ce type d'applications.

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CORMERAIS, PHILIPPE. "Etude epidemiologique, clinico-biologique et therapeutique de soixante-neuf cas d'intoxications oxycarbonees." Nantes, 1988. http://www.theses.fr/1988NANT148M.

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MONTEIRO, DE ABREU LUCIJANE. "Elimination du carbone organique dissous biodegradable par filtration biologique : modelisation et optimisation." Rennes 1, 1994. http://www.theses.fr/1994REN10215.

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Abstract:

Dans le domaine de la production d'eau potable, la filtration sur charbon actif en grains est connue pour son pouvoir reducteur de la matiere organique dissoute. L'etude presentee dans ce memoire comporte deux objectifs. Le 1er est le developpement d'un modele mathematique d'elimination du carbone organique dissous biodegradable au sein des filtres biologiques a charbon actif en grains. Le modele baptise mecca predit la concentration en matiere organique biodegradable dans l'effluent en fonction du temps de contact, de la temperature et de la concentration en co dissous biodegradable en amont des filtres. Ce modele a ete valide par des resultats experimentaux sur des filtres biologiques a charbon actif en grains a l'echelle pilote en usine. Nous avons observe une bonne correlation entre les valeurs observees et calculees par le modele. Le 2e objectif porte sur l'optimisation du fonctionnement des filtres biologiques a charbon actif en grains par la correction des carences potentielles en c, n, p et oligoelements susceptibles de limiter leurs performances. Les etudes realisees en laboratoire avec des differentes formes d'enrichissements de l'influent ont permis de montrer qu'une eau mieux equilibree en nutriments conduit a: (i) des valeurs inferieures a 0,3 mg/l en codb dans l'effluent des filtres enrichis en carbone par un compose modele (acide salycilique) avec des temps de contact superieurs a 20 min, (ii) des rendements d'elimination importants de la fraction carbonee biodegradable, lorsque l'influent est enrichi en c et n. Pour des temps de contact superieurs a 15 min, une valeur de 0,2 mg/l en codb dans l'effluent est atteinte, (iii) une augmentation moyenne de l'elimination en codb de 17%, lorsque l'influent est enrichi en azote

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Clemence, Marie-Emilie. "Analyse paléoécologique de la crise du Trias-Jurassique : approche synécologique des nannofossiles calcaires et des foraminifères benthiques." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066151.

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Abstract:

L’objectif de cette étude est d’analyser la dynamique de la pompe biologique dans une situation paroxysmale, celle d’une grande crise biologique: la crise du Trias-Jurassique (Tr-J). Pour tracer cette dynamique, une approche synécologique entre les nannofossiles calcaires, traceurs de la productivité carbonatée et de surface, et les foraminifères benthiques, traceurs de la production d’exportation a été conduite en synergie avec des analyses géochimiques sur des coupes autrichiennes et anglaises. Cette approche a permis de caractériser la bio-productivité et de la mettre en relation avec les perturbations majeures de la limite Tr-J. En considérant certains paramètres environnementaux tels que les variations du niveau marin relatif, ou encore les variations des teneurs en oxygène qui peuvent induire un biais du signal biologique et géochimique, cette approche paléoécologique constitue une méthode adaptée pour comprendre les changements paléoécologiques à travers cette limite.

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Noury, Adrien. "Photonique hybride des nanotubes de carbone." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112199/document.

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Abstract:

L’intégration des communications optiques sur puce offre de vastes promesses en termes de performances et de réduction de la puissance consommée, les canaux optiques ne souffrant pas des nombreuses limitations des canaux métalliques. De plus, l’information codée optiquement permet d’atteindre des débits de données élevés par le biais du multiplexage en longueur d’onde. Afin de conserver la compatibilité avec les composants électroniques, les communications et composants optiques doivent s’intégrer dans la filière silicium. Cependant, ce dernier matériau ne permet pas d’envisager la réalisation de certaines fonctions optiques, en particulier la source laser. D’autres matériaux doivent ainsi être intégrés pour suppléer au silicium. Mes travaux de thèse portent sur l’intégration de nanotubes de carbone sur plate-forme silicium pour la photonique. Dans ces travaux, le potentiel des nanotubes de carbone pour la réalisation de sources optiques intégrées est exploré. Dans un premier temps, je proposerai des pistes de compréhension de l’apparition du gain optique dans les nanotubes de carbone semiconducteurs par analyse des temps de vie des excitons, mesurés en spectroscopie pompe-sonde. Ces temps de vie sont sensiblement rallongés lorsque la centrifugation des nanotubes de carbone, au cours de l’extraction, est poussée à des vélocités et des temps plus longs. Une explication envisagée est la réduction du nombre de défauts à la surface des nanotubes, ces défauts se comportant comme des centres de recombinaison non-radiatifs. D’autre part, une méthode efficace d’intégration des nanotubes de carbone sur guide d’onde silicium a été proposée. Cette méthode robuste et permet d’observer le couplage de la photoluminescence des nanotubes de carbone avec le mode optique du guide d’onde. Afin d’obtenir une interaction exaltée entre mode optique et nanotube de carbone, le couplage entre les nanotubes et différentes cavités photoniques, incluant microdisques, cavités Fabry-Pérot et micro-résonateurs en anneau, a été étudié. L’emploi en particulier de résonateurs en anneau permet d’observer la structuration de la photoluminescence des nanotubes de carbone par les modes de résonance de l’anneau. Différentes configurations ont été étudiées afin de compléter la compréhension des mécanismes de couplage : micro-photoluminescence, photoluminescence guidée et photoluminescence intégrée
On-chip optical communication may increase drastically performances and consumption of communication systems. Indeed, optical channels do not face limitations that metallics interconnects do. Even better would be the achievable data rate due to the multiplexing possibility in optics. In order to keep compatibility with electronic devices, optical components and interconnects should be built in silicon. However, this material is not suitable for some optical function, such as laser sources. Thus, there is a need to integrate alternative materials to compensate for silicon weaknesses. My PhD work focuses on integration of carbon nanotube on silicon for photonics applications. In this work, potential use of carbon nanotube for light emission function is investigated. First, I will propose clue to understand the appearance of optical gain in semiconducting carbon nanotube. Such investigation is done by mean of pump-probe experiments, where the excitons lifetimes are measured. Those lifetimes slightly increase while centrifugation time and speed is increased, during the extraction process. A possible explanation is that defect-free carbon nanotubes are selected by the centrifugation process. In parallel, I worked on designing an efficient method to couple nanotubes photoluminescence with silicon waveguides. This method appears to be quite robust, and allows to observe coupling between the nanotube photoluminescence and the optical mode of the waveguide. In order to obtain a more intense interaction between the optical mode and carbon nanotubes, I investigated the coupling between carbon nanotubes and several photonic cavities, including microdisks, Fabry-Pérot cavities and ring resonators. Specifically, ring resonators allow to measure the photoluminescence of carbon nanotube structured by the resonant modes. Several configurations are studied to understand more in-depth the coupling mechanisms: micro-photoluminescence, guided photoluminescence and integrated photoluminescence

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Voisin, Christophe. "Propriétés Optiques des Nanotubes de Carbone." Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00430590.

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Abstract:

Les nanotubes de carbone dont les deux tiers sont des semi-conducteurs à gap direct, ont des propriétés optiques originales dominées par le caractère undimensionel du confinement quantique imposé aux électrons. Ceci donne naissance à des excitons très fortement liés dont nous avons étudié la structure fine par des techniques de photoluminescence et de diffusion Rayleigh. Par ailleurs, l'étude de la dynamique des excitations élémentaires (à l'échelle sub-pico-seconde), nous a permis de mettre en évidence le rôle prépondérant des interactions avec l'environnement sur les propriétés de ces objets dont tous les atomes sont en surface. Dans une dernière partie, nous montrons comment tirer partie de cette interaction en fonctionnalisant les nanotubes avec des chromophores organiques dans le but de réaliser des dispositifs opto-électroniques de conversion d'énergie lumineuse.

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Nay, Bastien. "Synthese totale asymetrique de flavan-3-ols marques au carbone 13 comme outils d'investigation biologique." Toulouse 3, 2000. http://www.theses.fr/2000TOU30161.

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Abstract:

Ce memoire presente les travaux de synthese totale de flavonoides asymetriques marques au carbone 13, en vue d'etudes biologiques. Nous avons ainsi realise la synthese a l'echelle du gramme de la (+) catechine, de son antipode optique, et de la ()epicatechine marques isotopiquement en 4. Plusieurs voies de synthese ont ete explorees, se rapportant a chacune des deux strategies possibles : couplage c 6 + c 3c 6 et couplage c 6c 2 + c 1c 6, pour former le squelette c 6c 3c 6 des flavonoides. Les synthons de depart ont ete synthetises a partir de precurseurs simples marques au carbone 13 (k 1 3cn ou ch 3 1 3cooh, 99% d'enrichissement isotopique). L'asymetrie a pu etre introduite grace a un procede efficace de resolution de la catechine racemique benzylee, fournissant chacun des enantiomeres avec plus de 99% d'exces enantiomerique. De plus, a cote de ce travail de marquage isotopique, de nouveaux types de couplages, utilisant la chimie organometallique, ont ete developpes en vue de la synthese du squelette flavonoide. Ces reactions mettent en jeu des substitutions allyliques catalysees par des complexes du palladium(0) d'une part (reaction de tsuji-trost), et du molybdene(iv) d'autre part. Les polyphenols naturels marques au carbone 13 seront tres prochainement utilises dans des etudes de pharmacocinetique, afin de confirmer ou de preciser si ces composes sont biodisponibles, s'ils sont metabolises, et comment ils agissent au niveau cellulaire. Une revue non exhaustive des proprietes physico-chimiques, biologiques, et de l'etat actuel des connaissances pharmacocinetiques est presentee en premiere partie de cette these.

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Wojdyla, Antoine. "Polarisation des impulsions térahertz et développement de l'imagerie par réflexion interne totale pour l'étude d'objets d'intérêt biologique." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00652969.

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Abstract:

Le domaine des ondes térahertz est un zone encore peu explorée du spectre électromagnétique, en dépit des qualités que lui confère sa position intermédiaire entre les ondes radars et l'infrarouge. Les progrès technologiques récents permettent désormais de générer des impulsions térahertz très courtes et offrent la possibilité d'effectuer des mesures résolues en temps des champs électriques associés. La détermination conjointe de l'amplitude et la phase des impulsions laisse libre cours au développement de nouveaux procédés de mesures et ouvre un grand champ de possibilités dans le traitement des données recueillies. La notion de phase est importante dans l'étude des phénomènes mettant en jeu la polarisation des ondes, et revêt un aspect singulier lorsque l'on s'intéresse à des impulsions ultra-brèves. L'étude de ces particularités a motivé le développement de dispositifs achromatiques adaptés au domaine térahertz tirant parti de certaines conditions de réflexion aux interfaces diélectriques. Ces dispositifs permettent de modifier les amplitudes et les phases différentielles des deux composantes du champ électrique des impulsions THz, afin de générer tous types d'états de polarisation cohérents. Aux impulsions térahertz sont associées des longueurs d'onde submillimétriques, ce qui assure une résolution spatiale convenable lorsque l'on cherche à former des images d'objets, tout en permettant d'exploiter les informations sur la structure temporelle de l'onde. Nous avons mis en œuvre quelques procédés d'imagerie afin de déterminer lesquels sont les mieux adaptés à l'étude d'objets biologiques, majoritairement constitués d'eau. Afin d'en tirer parti de la sensibilité des ondes aux ions en solution et de limiter l'importance des effets d'absorption dus à l'eau, nous avons mis au point une technique d'imagerie fondée sur le phénomène de réflexion interne totale. Cette technique tire son avantage de la mesure de la phase tout en présentant une excellente résolution transverse, particulièrement adaptée lorsqu'il s'agit d'étudier des objets biologiques fins tels que des neurones ou des monocouches cellulaires.

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BURNOUF, CATHERINE. "Synthese d'hydrates de carbone branches en vue de leur utilisation a l'elaboration de molecules d'interet biologique." Paris 11, 1990. http://www.theses.fr/1990PA112033.

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Abstract:

Cette these expose differents projets de recherche a partir d'hydrates de carbone. Le premier chapitre decrit une tentative de synthese de la thienamycine substituee en cinq alpha par un groupe methyle a partir du d-mannose. La difficulte synthetique rencontree concerne la creation d'une liaison carbone-carbone en alpha d'un carbone quaternaire. Differentes methodes ont ete tentees et en particulier la formation intermediaire d'une cyanhydrine suivie de sa desoxygenation radicalaire. Cette derniere methode a ete effectuee sur plusieurs hexopyranosides. Le second chapitre presente un projet de synthese du c-disaccharide de l'avermectine b1a par couplage de deux derives de l'oleandrose. Au cours de ce travail, la formation d'aldehydes alpha, beta insatures par traitement acide d'ethers d'enol alpha alkoxy substitues est decrite: ceux-ci se sont reveles des precurseurs d'un type nouveau de dienopyranosides. Le troisieme chapitre concerne l'etude de la diastereoselectivite faciale de la reaction de diels-alder sur ces dienopyranosides avec differents dienophiles mais egalement l'etude de la stereoselectivite de la version intramoleculaire de cette reaction a partir de trienohexopyranosides

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Cerino, Cordova Felipe de Jesus. "Utilisation de tissu carbone activé biologiquement modifié par A. Ferrooxidans dans des procédés biologique et bioélectrochimique." Grenoble INPG, 2003. http://www.theses.fr/2003INPG0066.

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Abstract:

La faisabilité d'employer des Tissus de Carbone Activé (TCA, marque PICA) comme cathodes biologiquement modifiées dans un réacteur bioélectrochimique de récupération métallique (Cd2+) a été étudiée. La sorption de la bactérie Acidithiobacillus ferrooxidans (souches BRGM et DSM583) est régie par le modèle de Langmuir. Cette sorption biologique diminue les capacités de fixation du cadmium sur le tissu de carbone activé. Lors de réduction électrochimique, le meilleur taux de conversion (17 %) est obtenu en utilisant le tissu WKL20 modifié par 3,8 mg protéine (BRGM). G C-1, mais avec un rendement faradique faible. Les TCA possèdent une faible activité oxydante des ions ferreux, respectivement 17,71 et 35,41 mg Fe2+ oxydé. L-1. H-1 pour les tissus WKL20 et WWP3. La formation d'un biofilm stable sur les TCA composé de A. Ferrooxidans e t de jarosite augmente sensiblement l'oxydation des ions ferreux en ions ferrique 600 mg Fe2+ oxydé. L-1. H-1.

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Mohamed, El Mifdol. "Etude de l'efficacité diphasique d'une pompe pour la compression du CO2." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00686069.

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Abstract:

L'IFPEN (Institut Français du Pétrole-Énergies Nouvelles) développe, depuis les années 80, un type de pompe polyphasique rotodynamique axiale pour le transport de pétrole brut et de gaz naturel utilisant une seule et même tuyauterie de production. S'agissant maintenant d'une technologie mature et commercialisée par des sociétés licenciées, IFPEN souhaite désormais étendre le domaine d'application de ces pompes polyphasiques dites de type "Poséidon" au conditionnement et au transport du CO2 en vue de son injection dans les aquifères salins profonds ou dans des réservoirs épuisés. Comme toutes les pompes ou les compresseurs, on caractérise le fonctionnement de ces pompes par des courbes qui donnent, en fonction du débit, une élévation de pression et un rendement pour une vitesse de rotation donnée. Dans le cas de pompes diphasiques, on associe généralement un paramètre supplémentaire que l'on appelle "efficacité diphasique". L'IFPEN définit l'efficacité diphasique comme le rapport du gain de pression réel de la pompe et du gain de pression idéal c'est-à-dire l'augmentation de la pression que subirait un fluide considéré comme homogène avec une masse volumique équivalente à celle d'un mélange diphasique connu. Ce paramètre supplémentaire est supposé quantifier la dégradation du gain de pression liée à la présence de gaz à la traversée de la pompe. La littérature montre que la dégradation des performances est liée à une accumulation de la phase dispersée dans une zone bien précise des canaux des rotors. La physique des phénomènes mis en jeu est relativement bien décrite et il est admis que les paramètres essentiels qui interviennent sur les dégradations sont liés à la taille des particules de gaz et à la force de traînée qui s'exerce sur elles. Compte tenu des équilibres des forces qui régissent les écoulements, les évolutions des bulles de gaz sont différentes en machines radiales de celles des machines axiales. Différents travaux portent sur la modélisation de ces écoulements utilisant des simulations numériques 3D surtout dans les machines radiales. Ils visent généralement à vérifier le comportement des bulles dans les canaux entre les aubes. Aucun d'entre eux cependant ne donne une évaluation de la dégradation des performances de la pompe, et même si des tentatives existent, elles ne s'appliquent qu'au point nominal de fonctionnement et pour des très faibles taux de gaz. L'objectif de notre étude est d'apporter un éclairage nouveau sur les évolutions de l'efficacité diphasique d'une pompe diphasique, en particulier en fonction de ses paramètres géométriques globaux, des paramètres physiques des fluides en présence, en particulier du CO2, et des conditions opératoires à l'entrée de la pompe. Pour ce faire, il est nécessaire de bien cerner les mécanismes responsables de la dégradation des performances des pompes poly-phasiques. Nous sommes parti du principe que l'efficacité diphasique traduisait à la fois une hétérogénéité du mélange liquide / gaz et une modification de l'écoulement au voisinage du bord de fuite des étages de la pompe sous l'effet de glissement entre la phase continue et la phase dispersée. L'objectif de nos travaux est d'apporter une contribution à la quantification de ces effets et en particulier ceux qui proviennent des modifications angulaires des écoulements au bord de fuite des aubages des roues de pompes.

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Dellero, Tarik. "Étude d'un système à absorption solide pour le chauffage et la réfrigération utilisant des fibres de carbone comme additif." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0127.

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Abstract:

Le systeme a absorption pour le stockage de l'energie thermique que nous avons etudie utilise une reaction faisant intervenir le chlorure manganeux (mncl#2) et l'ammoniac (nh#3). Cette reaction est reversible et permet de stocker la chaleur dans un sens et de la restituer dans l'autre sens tandis que la condensation et la l'evaporation de l'ammoniac servant a stocker et restituer le froid. En premier lieu, nous avons montre que l'utilisation des fibres de carbone comme additif permet d'ameliorer la cinetique et le rendement energetique de la reaction etudiee. Nous avons en meme temps trouve deux methodes originales et efficaces pour lier intimement les fibres de carbone aux composes de reaction : l'insertion et l'impregnation de mncl#2 dans les fibres de carbone. Des methodes physico-chimiques nous ont permis d'obtenir les informations suivantes sur les reactifs : la chaleur specifique (par microcalorimetrie), la conductivite thermique (par la methode flash), le coefficient d'echange de chaleur, la porosite (par adsorption des gaz et porosimetrie au mercure) et la permeabilite aux gaz. En dernier lieu, nous avons mene une etude de modelisation des transferts thermiques et de la cinetique de reaction.

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Langlois, Benjamin. "Propriétés optiques hors-équilibre des nanotubes de carbone nus ou fonctionnalisés." Thesis, Paris, Ecole normale supérieure, 2014. http://www.theses.fr/2014ENSU0017/document.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale par spectroscopie pompe-sonde femtoseconde des propriétés optiques hors-équilibre de solutions micellaires de nanotubes de carbone. Les propriétés des nanotubes de carbone sont profondément affectées par leur géométrie unidimensionnelle. Les interactions coulombiennes exaltées du fait du confinement quantique des électrons à une dimension donnent naissance à des excitons fortement liés. L'analyse des spectres d'absorption transitoire par la méthode des moments permet une étude des interactions entre excitons. La relaxation des excitons s'avère gouvernée par les collisions entre excitons, limitées par la diffusion à 1D dans le nanotube. La présence d'excitons dans une sousbande conduit à un décalage uniforme vers le bleu de l'ensemble des transitions excitoniques et à un élargissement de même ampleur. Ainsi, les interactions croisées entre excitons de sousbandes différentes sont de même amplitude qu'entre excitons de même sousbande, en accord avec une modélisation simple.Par ailleurs, les nanotubes sont constitués uniquement d'atomes de surface, ce qui leur confère une forte sensibilité à l'environnement. Cette sensibilité est mise à profit dans des composés hybrides où la fonctionnalisation non-covalente par des colorants ouvre une nouvelle voie d'excitation des nanotubes. Notre étude montre que le transfert d'énergie entre les colorants et les nanotubes permet une excitation monochromatique efficace et uniforme de l'ensemble des espèces de nanotubes. Une fois l'exciton transféré au nanotube, sa relaxation s'avère ensuite identique à celle observée dans les nanotubes nus
This thesis is devoted to the experimental study by femtosecond pump-probe spectroscopy of micellar solutions of carbon nanotubes. The properties of carbon nanotubes are greatly affected by their 1D geometry. Quantum confinement of electrons in 1D leads to enhanced coulomb interactions giving rise to strongly bound excitons. Many-body effects between excitons is investigated by the moment method analysis of the transient absorption spectra. The relaxation of excitons is controlled by diffusion-limited collisions between excitons. The presence of excitons in the lowest subband results in a broadening and an uniform blue-shift of the excitonic energy spectrum. Intra and intersubband interactions turn out to be of the same magnitude, in agreement with a simple mean field theory of excitonic interactions.Moreover, the one-layer structure of nanotubes results in strong interaction with the environment. We take advantage of the environmental sensitivity of nanotubes in hybrid compounds where the non-covalent functionalization with dyes opens a new extrinsic monochromatic excitation channel of the nanotubes through an efficient and ultrafast energy transfer between dyes and nanotubes. Once the exciton transferred to the nanotube, its relaxation is similar to the one observed in bare nanotubes

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Louis, Justine. "Comportement des éléments biogéochimiques en Méditerranée à l'interface air-mer dans un contexte de changement climatique." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066527/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse a été d'évaluer l'effet biogéochimique de deux forçages : l'acidification de l'océan et les dépôts de poussières sahariennes. Dans un premier temps, nous avons montré que dans une région dite Low Nutrient Low Chlorophyll (LNLC) l'effet de l'acidification de l'océan sur les cycles marins de l'azote (N), du phosphore (P) et du fer (Fe) sera surement négligeable. L'acidification des eaux de surface appauvries en N et P n'affecterait pas la spéciation de ces éléments, et la composition de la communauté planctonique, n'étant pas significativement modifiée, n'induirait pas de changement dans la dynamique des nutriments inorganiques. Dans un deuxième temps, les expériences menées pendant cette thèse nous ont permis de mieux paramétriser les processus post-dépôts des nutriments atmosphériques à la surface de l'eau de mer lors d'un évènement saharien. Les échanges dissous/particulaire ont lieu sur une courte échelle de temps. Ils sont à la fois contrôlés par la dynamique verticale des particules et la nature de la matière organique dissoute (DOM) pouvant s'agréger sur les particules lithogéniques. Dans des conditions d'acidification de l'océan, alors que la dissolution des éléments anthropiques adsorbés sur les poussières sahariennes, tels que l'azote inorganique, ne sera pas affectée, celle des éléments d'origine crustale (P et Fe) pourrait être accrue ou accélérée selon les agrégats organique-minéral formés. Le rôle majeur du processus d'agrégation dans la mise à disposition des nutriments atmosphériques a été mis en évidence par une rapide et importante formation abiotique de particules exopolymériques transparentes juste après le dépôt de poussières
The objective of this thesis was to assess the biogeochemical effect of two forcings: the ocean acidification and the dust deposition. Firstly, we showed that in the Low Nutrient Low Chlorophyll (LNLC) area the effect of the ocean acidification on the marine cycle of nitrogen (N), phosphorus (P) and iron (Fe) will be likely negligible. The pH decrease of the surface waters depleted in N and P would not affect the speciation of these elements, and the absence of effect on the composition of the plankton community would not lead to a shift in the dynamic of inorganic nutrients. Secondly, the experiments performed during this thesis allowed a better parametrization of the post-depositional processes of atmospheric nutrients in the surface seawater after a Saharan event. The exchanges dissolved/particulate occurred in the short timescale. They were controlled by both the particles dynamic and the nature of the dissolved organic matter (DOM) that can aggregate with the lithogenic particles. Under ocean acidification conditions, while the dissolution of anthropogenic elements adsorbed onto dust, such as the inorganic nitrogen, will not be affected, the dissolution of the crustal elements (P and Fe) could be higher and faster according the formation of organic-dust aggregates. The major role of the aggregation process on the availability of atmospheric nutrients was highlighted by the rapid and large abiotic formation of transparent exopolymeric particles (TEP) following the dust deposition to the surface waters

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Ciffroy, Philippe. "Contribution à la mise au point d'un procédé de décontamination par voie biologique d'effluents radioactifs." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0290.

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Abstract:

L'objet de cette étude vise à définir les conditions de mise en œuvre d'un procédé de décontamination par voie biologique d'effluents aqueux contaminés par des composés organiques marqués au 14C. En particulier, diverses études paramétriques ont permis d'estimer l'intérêt et les limites d'une méthode de dépollution basée sur l'emploi de boues activées. Les boues activées participent à la dépollution de l'effluent radioactif, d'une part par biosorption, attribuée aux interactions électrostatiques induises par les propriétés de surface des cellules et modélisable par une loi de Freundlich, d'autre part par métabolisation, ce qui provoque le transfert des contaminants vers des structures cellulaires solides ou vers une phase gazeuse (14CO2). Afin d'améliorer les performances de l'épuration, le système de décontamination par boues activées a été couplé à un système de traitement par charbon actif. Les études relatives à un tel couplage démontrent la forte complémentarité des deux matériaux épurateurs sélectionnés. L'ensemble de ces résultats ont été vérifiés sur une échelle d'expérimentation semi-pilote. Les expériences entreprises sur l'installation semi-pilote ont permis de démontrer que le procédé proposé est performant. Il permet en effet d'aboutir à des solutions liquides règlementairement rejetables, et ne génère que des volumes réduits de déchets solides finaux.

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Mouneimne, Abdul Halim. "Valorisation biologique des résidus graisseux urbains par production de carbone bioassimilable (AGV) utilisable en traitement tertiaire des eaux usées." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20125.

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Ducousso, Mathieu. "Acoustique picoseconde dans une cellule biologique individuelle." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00537030.

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Abstract:

L'acoustique picoseconde est une technique qui permet de générer et de détecter des ondes acoustiques de longueur d'onde submicrométrique par l'utilisation d'impulsions lumineuses ultrarapides (100 fs). Si la technique commence à être appliquée industriellement pour le contrôle non-destructif de films solides micrométriques, comme les microprocesseurs, très peu d'études concernent son application aux milieux liquides ou mous, malgré son potentiel unique pour les mesures acoustiques très hautes fréquences (supérieur à la dizaine de GHz). Ce travail de thèse dresse un premier panorama d'applications possibles de la technique d'acoustique picoseconde pour l'étude d'une cellule biologique unique, dont l'épaisseur peut être d'une centaine de nanomètres à quelques micromètres. Les résolutions atteintes permettent des applications pour l'imagerie et la tomographie acoustique d'une cellule unique par la détermination locale de ses propriétés physiques. Un modèle de simulation analytique est développé pour aider à la compréhension des signaux détectés et pour la résolution du problème inverse. La génération acoustique est simulée en résolvant les équations couplées de diffusion de la chaleur et de la propagation acoustique. La détection optique est ensuite étudiée en résolvant l'équation de Maxwell où les phénomènes thermiques et acoustiques perturbent l'indice optique du matériau. Pour les besoins expérimentaux, une enceinte biologique, étanche et thermostatée, est conçue. De même, le montage laser est adapté pour permettre une détection bicolore de l'onde acoustique se propageant dans la cellule. Enfin, un microscope combinant la visualisation des cellules par épifluorescence au dispositif laser expérimental est développé. Ce dernier permet de localiser précisément les éléments subcellulaires de la cellule, pour ensuite les étudier par acoustique picoseconde. La démonstration du potentiel de la méthode pour l'imagerie cellulaire et l'évaluation de sa sensibilité est faite sur cellule végétale. Ensuite, une mesure quantitative des propriétés viscoélastiques de cellules ostéoblastes (MC3T3-E1), adhérentes sur un matériau mimant une prothèse de titane, est réalisée. Puis, l'effet du peptide RGD et de la protéine BMP-2 sur les propriétés viscoélastiques de la cellule ostéoblaste est quantifié. Ce travail est réalisé en partenariat avec une équipe de recherche en bio-ingénierie et reconstruction tissulaire, l'U577.

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Yuma, Bertrand Kei. "Etude de la dynamique des états excités des nanotubes du carbone mono-paroi." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00994244.

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Abstract:

Ce travail analyse la formation d'états liés par interaction coulombienne d'excitons dans un ensemble de nanotubes de carbone de chiralité (6,5) en solution. Sous l'action d'une impulsion laser de forte intensité, une grande densité d'excitons est formée dans le nanotube et conduit à la formation d'état de trion et de biexciton. Les mécanismes physiques responsables de la photogénération de ces états ont été analysés dans le cadre de cette thèse. Ces travaux sont effectués à l'aide d'une expérience pompe-sonde dans laquelle le faisceau sonde est un continuum de lumière blanche permettant ainsi l'observation simultanée des états d'exciton, de trion et de biexciton. Cela conduit à l'obtention des énergies de liaison des différentes contributions excitoniques. En outre la dynamique de ces états excitoniques a aussi pu être obtenue avec une résolution temporelle de l'ordre de la centaine de femtosecondes.

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Kraszewski, Sebastian. "Compréhension des mécanismes d'interaction entre des nanotubes de carbone et une membrane biologique : effets toxiques et vecteurs de médicaments potentiels." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00642770.

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Abstract:

Ce travail de thèse concerne l'étude théorique des mécanismes d'interaction de nanostructures à base de carbone avec les membranes cellulaires, constituant l'essentiel des cellules vivantes. Ce sujet très complexe compte tenu de la pluridisciplinarité de la thématique a été essentiellement réalisé à l'aide de simulations numériques. Nous avons volontairement partagé ce travail en deux parties distinctes. Nous avons d'abord étudié le fonctionnement des canaux ioniques à l'aide de la dynamique moléculaire et des études ab-initio. Ces canaux sont d'une part des protéines membranaires essentielles pour la fonction cellulaire, et d'autre part, elles constituent aussi des cibles thérapeutiques fréquentes dans la recherche des nouveaux médicaments. Dans une seconde partie, nous avons étudié le comportement d'espèces carbonées nus et fonctionnalisés tels que les fullerènes (C60) et les nanotubes (CNT) en présence de la membrane cellulaire en analysant finement le mécanisme d'ingestion (ang. uptake) de ces vecteurs de médicaments potentiels par les membranes biologiques. Ces études en dynamique moléculaire sur des temps très longs (sub-1 μs) et sur des systèmes très vastes étaient aussi le challenge du point de vue informatique. Pour palier la problématique dans le temps limitée d'une thèse le développement des calculs parallèles de haute performance CPU/GPU a du être mis en place. Les résultats obtenus tentent de mettre en évidence le rôle toxique que peuvent présentées certaines nanostructures vis-à-vis des protéines membranaires précédemment étudiées. Ce travail de thèse ouvre naturellement la voie à l'étude des nanovecteurs biocompatibles pour la délivrance des médicaments.

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Kraszewski, Sebastian Przemyslaw. "Compréhension des mécanismes d'interaction entre des nanotubes de carbone et une membrane biologique : effect toxiques et vecteurs de médicaments potentiels." Besançon, 2010. http://www.theses.fr/2010BESA2043.

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Abstract:

Ce travail de thèse concerne l'étude théorique des mécanismes d'interaction de nano structures à base de carbone avec les membranes cellulaires, constituant l'essentiel des cellules vivantes. Ce sujet très complexe compte tenu de la pluridisciplinarité de la thématique a été essentiellement réalisé à l'aide de simulations numériques. Nous avons volontairement partagé ce travail en deux parties distinctes. Nous avons d'abord étudié le fonctionnement des canaux ioniques à l'aide de la dynamique moléculaire et des études ab-initio. Ces canaux sont d'une part des protéines membranaires essentielles pour la fonction cellulaire, et d'autre part, elles constituent aussi des cibles thérapeutiques fréquentes dans la recherche des nouveaux médicaments. Dans une seconde partie, nous avons étudié le comportement d'espèces carbonées nus et fonctionnalisés tels que les fullerènes (C60) et les nanotubes (CNT) en présence de la membrane cellulaire en analysant finement le mécanisme d'ingestion (ang. Uptake) de ces vecteurs de médicaments potentiels par les membranes biologiques. Ces études en dynamique moléculaire sur des temps très longs (sub-1µs) et sur des systèmes très vastes étaient aussi le challenge du point de vu informatique. Pour palier la problématique dans le temps limité d'une thèse le développement des calcul parallèles de haute performance CPU/GPU a dû être mis en place. Les résultats obtenus tentent de mettre en évidence le rôle toxique que peuvent présenter certaines nanosructures vis-à-vis des protéines membranaires précédemment étudiées. Ce travail de thèse ouvre naturellement la voie à l'étude des nanovecteurs biocompatibles pour la délivrance des médicaments
This thesis concerns the theoretical study of the interaction mechanisms of carbon-based nanostructures with cell membranes, being the essential compound of living cells. This very complex study of the multidisciplinary nature was essentially done using numerical simulations. We have voluntarily spitted this work in tow distinct parts. First, we studied the membrane ion chanels using molecular dynamics and ab initio approaches. These channel proteins being essential for cell function are also common therapeutic targets for new drugs design. Second, we studied the behavior of pristrine and functioonalized carbon species such as fullerenes (C60) and nanotubes ( CNT) in the presence of the cell membrane. The results focus mainly on passive uptake phenomenon of these potential drugs vectors by biological membranes. The molecular dynamics studies on a very long time scale (sub-1 microseconds) and on very large systems were also the challenge of the IT perspective. To solve the given problematic in the limited time of a single PhD the development of high performance parallel computing CPU/GPU had to be put in place. The obtained results tempt to highlight the toxic role of nanostructures versus previously studied membrane proteins. This thesis naturally opens the way for the study of biocompatible nanocarriers for drug delivery

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Chagneau, Claudia. "Le contrôle par CRP-AMPc de l'expression du gène malT d'Escherichia coli permet d'associer la nature de la source de carbone et le pH extracellulaire." Lyon 1, 2002. http://www.theses.fr/2002LYO10205.

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Abstract:

Les bactéries sont capables de détecter les variations de nombreux paramètres de l'environnement et d'y répondre. Ces réponses adaptatives impliquent que les informations associées à l'environnement soient perçues par des molécules réceptrices qui génèrent un signal transmis à des régulateurs de l'expression des gènes. Une information importante pour les bactéries est le pH du milieu de culture. Chez la bactérie neutrophile Escherichia coli, plusieurs gènes ont une expression qui varie suivant la valeur du pH extracellulaire sans qu'il n'y ait de changement du pH intracellulaire. Parmi ces gènes se trouvent les gènes du régulon maltose qui codent pour des protéines impliquées dans le transport et le métabolisme du maltose et des maltodextrines. La voie de signalisation associée au pH extracellulaire et impliquée dans la régulation de l'expression du régulon maltose n'a pas été identifiée à ce jour et ce travail a eu pour objectif de contribuer à cette caractérisation. Durant cette étude, nous avons mis en évidence une relation étroite entre les mécanismes impliqués dans la transduction du signal associé au pH extracellulaire et les mécanismes mis en jeu dans l'adaptation aux sources de carbone présentes dans le milieu de culture. En effet, la régulation de l'expression du régulon maltose selon le pH dépend de la concentration de la protéine GlpK qui catalyse la phosphorylation du glycérol en glycérol-3-phosphate et nécessite la présence de glycérol dans le milieu de culture. De plus, des éléments impliqués dans la répression catabolique tels que le régulateur transcriptionnel global CRP-AMPc et la protéine IIAGlc sont nécessaires à la régulation du régulon maltose selon le pH extracellulaire. La transduction du signal généré par le pH extracellulaire modulerait d'une part la quantité de complexe CRP-AMPc en contrôlant la production d'AMPc par l'adénylate cyclase et déclencherait d'autre part, à certains pH, l'activation d'un mécanisme qui requiert la protéine IIAGlc et qui est susceptible de réprimer la transcription de certains gènes.

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Taboureau, Jean-Luc. "Greffage covalent de molécules d'origine biologique sur supports : applications en électrochimie analytique, catalyse enzymatique supportée et séparation par membrane d'affinité." Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10023.

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Abstract:

Souvent, les procedes biotechnologiques mettent en oeuvre des molecules d'origine biologique liees a un support physique. La juxtaposition de ces deux entites permet de reunir la specificite de la biomolecule aux proprietes du support qui peuvent etre diverses (electriques, poreuses, mecaniques. . . ). Quoique plus difficile a reaslier que la simple adsorption, le greffage covalent permet une bonne stabilite des complexes biomolecules / supports et evite un eventuel relargage dans le milieu environnant. Ce travail concerne l'etude de trois supports (fibre de carbone, latex, membrane organique microporeuse) choisis pour leurs applications potentielles ulterieures et a permis le greffage covalent de differentes molecules (neurotransmetteurs, enzymes, immunoglobulines. . . ). Les fibres de carbone du fait de leur faible dimension et de leur bonne conductivite electrique sont utilisees en electrochimie analytique et en neurochimie. Malgre une forte inertie chimique inherente a une structure hautement graphitique, le greffage covalent de catecholamines (dopamine, noradrenaline, serotonine. . ) est parfaitement realise et mis en evidence par la voltamperometrie cyclique. Les latex sont des supports particulaires en emulsion presentant des fonctionnalites superficelles notamment carboxyliques ou amines. Une etude approfondie de la stabilite et de la reactivite des carbodiimides hydrosolubles en milieu aqueux et en differents systemes tampons a permis l'immobilisation par covalence d'un bras espaceur biotinyle sur des latex carboxyliques, permettant ainsi dans un deuxieme temps la fixation de streptavidine. Un controle analytique rigoureux est effectue a chaque etape. La demarche analytique est privilegiee pour le greffage de proteines sur une membrane organique microporeuse. Une activation du support par une methode aux azotures d'acyle permet la fixation covalente de phosphatase alcaline, d'immunoglobulines et de facteur viii. Les proprietes de filtration de la membrane organique couplee/facteur viii montrent la faisabilite d'une immunoepuration extracorporelle chez des patients hemophiles de type a avec anticorps anti facteur viii circulants. Cette etude souligne la difficulte inherente au greffage covalent de biomolecules sur support et a la caracterisation de l'existence de la liaison mise en jeu. L'emploi d'une demarche analytique au niveau des protocoles de greffage permet de suivre et de quantifier les differentes etapes d'immobilisation en vue d'assurer une parfaite maitrise du procede.

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Wojdyla, Antoine. "Polarisation des impulsions térahertz et développement de l'imagerie par réflexion interne totale pour l'étude d'objets d'intérêt biologique." Phd thesis, Palaiseau, Ecole polytechnique, 2011. https://pastel.hal.science/docs/00/65/29/69/PDF/Manuscrit_A_Wojdyla.pdf.

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Abstract:

Le domaine des ondes térahertz est un zone encore peu explorée du spectre électromagnétique, en dépit des qualités que lui confère sa position intermédiaire entre les ondes radars et l'infrarouge. Les progrès technologiques récents permettent désormais de générer des impulsions térahertz très courtes et offrent la possibilité d'effectuer des mesures résolues en temps des champs électriques associés. La détermination conjointe de l'amplitude et la phase des impulsions laisse libre cours au développement de nouveaux procédés de mesures et ouvre un grand champ de possibilités dans le traitement des données recueillies. La notion de phase est importante dans l'étude des phénomènes mettant en jeu la polarisation des ondes, et revêt un aspect singulier lorsque l'on s'intéresse à des impulsions ultra-brèves. L'étude de ces particularités a motivé le développement de dispositifs achromatiques adaptés au domaine térahertz tirant parti de certaines conditions de réflexion aux interfaces diélectriques. Ces dispositifs permettent de modifier les amplitudes et les phases différentielles des deux composantes du champ électrique des impulsions THz, afin de générer tous types d'états de polarisation cohérents. Aux impulsions térahertz sont associées des longueurs d'onde submillimétriques, ce qui assure une résolution spatiale convenable lorsque l'on cherche à former des images d'objets, tout en permettant d'exploiter les informations sur la structure temporelle de l'onde. Nous avons mis en œuvre quelques procédés d'imagerie afin de déterminer lesquels sont les mieux adaptés à l'étude d'objets biologiques, majoritairement constitués d'eau. Afin d'en tirer parti de la sensibilité des ondes aux ions en solution et de limiter l'importance des effets d'absorption dus à l'eau, nous avons mis au point une technique d'imagerie fondée sur le phénomène de réflexion interne totale. Cette technique tire son avantage de la mesure de la phase tout en présentant une excellente résolution transverse, particulièrement adaptée lorsqu'il s'agit d'étudier des objets biologiques fins tels que des neurones ou des monocouches cellulaires
The terahertz domain is a vast yet largely unexplored part of the electromagnetic spectrum, in spite of the virtues conferred by its intermediary situation between radar waves and infrared. Recent technological breakthroughs now allow to generate very short terahertz pulses and to proceed to a time-resolved detection of the associated electric field. The joint determination of phase and amplitude empowers to build new measurement schemes and opens us new possibilities in the processing of collected data. The phase plays a major role in the study on phenomena involving the polarization of electromagnetic waves, and assumes a peculiar meaning when dealing with ultra-sort pulses. The study of these particularities has motivated the design of achromatic polarizing elements fitted for the terahertz range using specific dielectric reflection conditions. These elements allow harnessing the differential phases and amplitudes between the two components of the electric field, so as to generate any kind of coherent polarization state. Associated with terahertz pulses are with submilllimeter wavelengths, which provide a decent spatial resolution when it comes to image objects, while information in the time domain can still be exploited. We carried out some imaging procedures with a view to pick the ones who were the better adapted to biological imaging. In order to take advantage of the sensitivity of the waves to ionic content of solutions and to cope with the high absorption of water in this frequency range, we developed a new imaging technique based on total internal reflection phenomenon. This technique gains its sensitivity from the measurement of the phase, while having an excellent transverse resolution which is well suited when it comes to study thin biological objects such as neurons or cell layers

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Hellequin, Eve. "Effets des biostimulants sur le fonctionnement biologique de sols d’agrosystèmes : réponses des communautés microbiennes et dynamique de minéralisation du carbone organique." Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1B029.

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Abstract:

L’agriculture intensive est en pleine transition vers des pratiques agroécologiques qui s’appuient sur la biodiversité et les processus écologiques. Dans les agrosystèmes, la matière organique est un élément clé de la fertilité des sols et constitue une réserve importante de carbone. La fertilisation organique par les résidus de cultures est donc une pratique agricole qui permet d’améliorer le stock de matière organique. Les microorganismes du sol ont un rôle essentiel dans la dynamique du carbone et sont les principaux acteurs de sa minéralisation et de la mise à disposition des nutriments pour la plante. Ainsi, l’utilisation de biostimulant (BS) agricoles visant à améliorer cette fonction microbienne est proposée comme solution alternative pour améliorer indirectement la croissance des plantes tout en réduisant les intrants chimiques. A travers ces travaux de thèse il s’agissait i) d’identifier l’effet de biostimulants appliqués au sol sur les communautés microbiennes hétérotrophes, la minéralisation du carbone organique (Corg) et la libération des nutriments, ii) d’évaluer sa généricité en testant différentes conditions expérimentales et iii) d’identifier les filtres environnementaux qui contrôlent à la fois les communautés microbiennes et la fonction de minéralisation.Nous avons mis en évidence que la dynamique du Corg était différente en fonction des caractéristiques physico-chimiques et biologiques des sols. Nous avons montré que les plantes pouvaient elle aussi modifier la dynamique du Corg par le retour de leurs litières au sol et l’influence de leurs racines sur les communautés bactériennes et fongiques. Contrairement aux plantes, la quantité de Corg apportée par les BS étudiés étaient négligeables. Pourtant, nous avons évalué un effet parfois plus important que celui des plantes sur l’abondance, la diversité et la richesse des bactéries et des champignons. Parmi les deux BS étudiés nous avons montré que l’un améliorait la minéralisation du Corg en recrutant des bactéries et des champignons saprophytes indigènes du sol et que l’autre n’influençait pas la minéralisation du Corg mais activait des bactéries indigènes du sol promotrices de la croissance des plantes ainsi que des bactéries et champignons saprophytes. Notre étude souligne également l’importance de mettre en place une approche méthodologique normalisée et systémique qui intègre le suivi simultané de plusieurs descripteurs afin d’identifier les effets des BS
Modern agriculture is undergoing important changes toward agroecological practices that rely on biodiversity and ecological processes. In agrosystems, the organic matter is the key of the soil fertility and an important reserve of carbon. Organic fertilization by crop residues is therefore an agricultural practice that improve the organic matter content in soil. Soil microorganisms have an important role in the organic carbon (orgC) dynamic because they are key players of its mineralization and are involved in the nutrients recycling. Thus, the use of agricultural biostimulant (BS) intended to enhance this microbial function is proposed as an alternative solution to improve indirectly plant growth while reducing chemical inputs. This thesis aimed to i) identify the effect of soil biostimulant on heterotrophic microbial communities, the orgC mineralization and the nutrient releases, ii) evaluate its genericity by testing different experimental conditions and iii) identify the environmental filters that control both the microbial communities and the mineralization function. We showed that the orgC dynamic was different according to contrasted physico-chemical and biological characteristics of different soils. We showed that plants can also influence the orgC dynamic by returning litter to the soil and through its root effect on the bacterial and fungal communities. Unlike plants, the amount of orgC provided by the two tested BS was negligible. However, we evaluated the effect of one BS as at least similar or even higher than those of plant on active bacterial and fungal abundances, richness and diversity. Among the two BS tested we showed that one enhanced the orgC mineralization by recruiting indigenous soil bacterial and fungal decomposers and that the other did not affect the orgC mineralization but activated indigenous soil plant-growth-promoting bacteria as well as soil bacterial and fungal decomposers. Furthermore, our study call for new normative methodological and systemic approach by monitoring simultaneously several descriptors for advancing our knowledge on BS action on microbial soil functioning

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Feuillastre, Sophie. "Métathèse et chimie radicalaire : application à la synthèse de molécules d'intérêt biologique." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10162.

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Abstract:

La formation de liaisons carbone-carbone est primordiale dans le domaine de la chimie organique. Parmi les nombreuses méthodes existantes, les réactions de métathèse des oléf ines et de chimie radicalaire constituent deux techniques de choix mais n'ont été que très rarement utilisées de façon concomitante en synthèse organique. Cette constatation a été le point de départ de ces travaux de thèse dont le but a alors été d'appliquer ces deux réactions à la synthèse de molécules aux possibles propriétés biologiques. Une première étude combinant les réactions de métathèse qu'elles soient croisées ou d'énynes, et de cyclisation de type radicalaire ou de Heck, a été menée et a permis l'obtention de molécules à forte valeur ajoutée : des sultames à six chaînons et une nouvelle famille de spiro-sultames. Une seconde étude a quant à elle utilisé pour la première fois de façon séquentielle et en un seul pot les réactions de photodéconjugaison et de métathèse cyclisante permettant d'aboutir à la synthèse de composés intéressants mais difficiles à préparer, à savoir des lactones α,β-insaturées possédant un groupement alkyle en position α. Un troisième sujet utilisant à la fois les réactions d'addition de Michael asymétrique organocatalysée et de cyclisation radicalaire induite par le diiodure de samarium a permis de synthétiser des cyclopentanols trisubstitués comportant trois stéréocentres contigus. Enfin, une approche synthétique vers la nhatrangine A, molécule naturelle possédant six centres stéréogènes, et la synthèse totale du (+)-guaymasol ont été réalisées
Carbon-carbon bond formation constitutes a crucial research field in organic chemistry. Among all existing methods, olefin metathesis and radical reactions are particularly attractive ones but were rarely used in a concomitant way. That was the starting point of this PhD work, whose aim was to apply these two reactions to the synthesis of molecules having a potential biological interest. The first topic which was taken up was the use of cross- or enyne metathesis combined with a radical or an Heck cyclization for the synthesis of very valuable compounds : sultams and their spirocyclic derivatives. The second subject allowed the synthesis of α,β-unsaturated lactones bearing an alkyl group at the α position by using for the first time, in a one-pot and sequential manner, photochemistry and ringclosing metathesis. The third study led to cyclopentanol derivatives bearing three contiguous stereocentres by associating organocatalysis and radical cyclization induced by the use of samarium diiodide. Last but not least, a synthetic approach to nhatrangin A, natural compound holding six stereocentres, and total synthesis of (+)-guaymasol were carried out

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Roué-Le, Gall Anne. "Modélisation du fonctionnement écologique d'un réservoir nouvellement mis en eau : estimation des flux de carbone entre les différents compartiments biologiques." Paris, ENMP, 2001. http://www.theses.fr/2001ENMP1036.

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Abstract:

En 1993, le syndicat mixte pour l'aménagement de la Haute-Morge engageait la construction d'un barrage-réservoir sur la Sep, dans le Puy-de-Dôme, pour contribuer à satisfaire les besoins en irrigation de la plaine de Limagne. Afin de mieux comprendre les processus d'évolution de la qualité de l'eau dans la retenue et d'élaborer des méthodes de gestion pour limiter la dégradation des eaux, une étude complète a été engagée sur le réservoir dès sa mise en eau. C'est la première fois en France qu'une étude complète est réalisée depuis la création d'un réservoir. L'identification des facteurs et la compréhension des phénomènes de dégradation de la qualité de l'eau est un préalable à la recherche de solutions pour une meilleure gestion des écosystèmes. Le fonctionnement écologique d'un écosystème lacustre résulte d'un ensemble d'interactions complexes entre différents facteurs physiques, biologiques et chimiques. La modélisation numérique constitue, à cet égard, une approche intéressante car elle permet de prendre en compte un grand nombre de composantes qui interviennent dans l'évolution du système. Le modèle utilisé pour simuler le fonctionnement de ce réservoir permet de prendre en compte les aspects hydrodynamique et thermique du système et a été adapté pour prendre en considération les particularités de ce réservoir nouvellement mis en eau. Le modèle s'attache à simuler l'évolution des biomasses des différents compartiments biologiques (organismes phytoplanctoniques, organismes de la bouche microbienne). Il permet également d'estimer les flux de carbone entre les composantes de ce réseau trophique lacustre. Les différents résultats mettent en évidence le rôle majeur du compartiment trophique microbien dans le transfert de la matière vers les niveaux trophiques supérieurs.

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Raffier, Ludovic. "Application de la réaction de métathèse d'oléfines à l'obtention de molécules d'intérêt biologique." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00986492.

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Abstract:

La formation de liaisons C-C constitue un sujet de recherche primordial en chimie organique. Parmitoutes les techniques existantes, la métathèse d'oléfines a constitué une véritable révolution, notamment grâceau développement de catalyseurs efficaces et tolérants vis-à-vis de bon nombre de groupements fonctionnels.Cette réaction a été envisagée ici sur trois cibles d'intérêt biologique : la diospongine A, la nhatrangine A et leberkeleyamide A.De nombreuses molécules naturelles bioactives appartiennent aux familles des 1,7-diarylheptanoïdes et1,9-diarylnonanoïdes. Issue de la première, la diospongine A a dévoilé des propriétés anti-ostéoporotiquesprometteuses. A l'inverse, aucun produit naturel 1,8-diaryloctanoïde n'a encore été rapporté. Désireux d'étudier lapotentielle activité de tels composés, plusieurs séries d'homologues de la diospongine A ont été synthétisées,impliquant la formation d'intermédiaires tétrahydropyraniques communs par cyclisation de Prins, suivi d'uneséquence métathèse croisée / oxydation de Wacker, permettant ainsi l'introduction de la diversité chimique.La nhatrangine A, récemment isolée de la cyanobactérie Lyngbya majuscula, a montré une potentielleactivité contre la lignée cancéreuse CoL-2. Aucune synthèse n'ayant encore été rapportée, quatre déconnectionsont ici été envisagées, impliquant respectivement une métathèse cyclisante, une métathèse croisée, une additionde Michael énantiosélective organocatalysée ou encore une alkylation diastéréosélective selon Myers commeétape clé. Toutes ces approches ont en commun l'utilisation d'une réaction de trans aldolisation. Un intermédiaireavancé a ainsi pu être synthétisé.Le berkeleyamide A, isolé du champignon Penicillium rubrum, est une molécule possédant une activitéinhibitrice micromolaire des enzymes MMP-3 et caspases-1, impliquées notamment dans la croissance descellules cancéreuses. Trois synthèses de ce composé sont déjà décrites dans la littérature, toutes démarrant dupool chiral. Deux approches " rétron " sont ici proposées, impliquant notamment une allylation diastéréosélectived'imine, une métathèse croisée et une cyclisation de type Heck. Le squelette carboné de la molécule a ainsi étéobtenu.

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Brandon, Margaux. "Les changements majeurs de la productivité biologique au cours du Quaternaire et leurs impacts sur les cycles du carbone et de l’oxygène." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASJ010.

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Abstract:

A l’échelle des cycles glaciaires-interglaciaires (G/IG) du Quaternaire, la concentration atmosphérique en CO₂ (p CO₂) est associée à d’importantes variations, notamment pendant les transitions entre périodes glaciaires et interglaciaires, aussi appelées terminaisons, qui enregistrent des augmentations de pCO₂ de l’ordre de 100 ppm en quelques milliers d’années. Alors que les rôles de la circulation océanique et de l’étendue de la couverture de glace sur le pCO₂ sont étudiés depuis plusieurs années, peu de travaux s’intéressent à l’impact de la productivité biologique. L’objectif de cette thèse est de reconstruire les changements de productivité biologique et d’estimer leur contribution sur les variations de pCO₂ atmosphérique au cours des derniers 800 000 ans (ka), en portant une attention particulière à la Terminaison V (~425 ka) et au stade isotopique (MIS) 11, l’interglaciaire enregistré vers 400 ka. Pour cela, deux approches ont été combinées pour remonter aux variations globales et locales de la productivité biologique. Des mesures de Δ¹⁷O de O₂ effectuées dans les bulles d’air piégé dans la carotte de glace EPICA Dome C (Antarctique) entre 400 et 800 ka, ont permis de compléter les mesures préexistantes et remonter aux variations de la productivité biosphérique globale exprimée en flux d’oxygène au cours des derniers 800 ka. Des analyses micropaléontologiques (coccolithes, foraminifères) et géochimiques (COT, CaCO₃, XRF) ont été effectuées sur une carotte sédimentaire du secteur Indien de l’Océan Austral (MD04-2718) pour remonter aux variations d’efficacité de la pompe biologique au cours des derniers 800 ka. Les résultats obtenus durant cette thèse ont permis de montrer qu’à l’échelle des cycles G/IG, la productivité biosphérique globale et la productivité carbonatée dans l’Océan Austral sont plus importantes pendant les interglaciaires comparées aux glaciaires, ce qui minimise l’impact de la productivité organique marine sur la pCO₂ atmosphérique. La Terminaison V et MIS 11 enregistrent la plus forte productivité biosphérique des derniers 800 ka et la plus importante production carbonatée marine des 9 derniers interglaciaires dans l’Océan Austral. Alors que la forte productivité carbonatée est une source de CO₂ pour l’atmosphère, l’augmentation de la productivité de la biosphère permettrait de contrebalancer l’augmentation de pCO₂ via la photosynthèse
During glacial-interglacial cycles of the Quaternary, the atmospheric CO₂ (pCO₂) concentration is associated with important variations, in particular during transitions between glacial and interglacial periods, also called terminations, with increases of up to 100 ppm of pCO₂ in a few thousand years. While the roles of oceanic circulation and sea-ice cover on pCO₂ are studied for several years now, little is known on the impact of biological productivity. The goal of this thesis is to reconstruct the past changes in biological productivity and to estimate their contributions on atmospheric pCO₂ variations over the last 800 000 years (ka), with particular attention to Termination V (~425 ka) and Marine Isotope Stage (MIS) 11, the interglacial period around 400 ka. Two different approaches were combined to reconstruct global and local variations of biological productivity. Measurements of Δ¹⁷O of O₂ in the air trapped in the Antarctic EPICA Dome C ice core between 400 and 800 ka allowed to complete the pre-existing record and trace back variations of global biosphere productivity expressed in oxygen fluxes over the past 800 ka. Micropaleontological (coccoliths, foraminifera) and geochemical (TOC, CaCO₃, XRF) analyses were performed on a sediment core of the Indian sector of the Southern Ocean (MD04-2718) to reconstruct the changes in biological pump efficiency over the past 800 ka. The results obtained during this thesis showed that, at the scale of glacial-interglacial cycles, global biospheric productivity and Southern Ocean carbonate production are more important during interglacial periods compared to glacial periods, minimizing the impact of marine organic productivity on atmospheric pCO₂. Termination V and MIS 11 register the strongest biosphere productivity of the past 800 ka and the highest marine carbonate production of the past 9 interglacial periods in the Southern Ocean. While the important carbonate production is a source of CO₂ for the atmosphere, the rise in biosphere productivity would counterbalance the increase in pCO₂ through photosynthesis

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Dissertations / Theses on the topic 'Pompe à carbone biologique'

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