Dissertations / Theses on the topic 'Shock Pad'

La propagation des ondes de choc implique des interactions complexes entre ondes et milieux environnants, ce qui engendre plusieurs phénomènes tels que la réflexion, la diffraction, etc. Pour clarifier davantage la physique associée à ces phénomènes, des simulations numériques hautes résolutions ont été réalisées. En particulier l'analyse de la diffraction des ondes de choc sur deux surfaces concaves cylindriques a révélé que les angles de transition, d'une réflexion régulière à une réflexion de Mach, augmentent avec le nombre de Mach, alors qu'ils sont presque égaux sur les deux surfaces concaves pour les régimes de Mach transsoniques et relativement plus important sur la deuxième surface pour les nombres de Mach plus élevés. Ceci prouve que l'écoulement est en mesure de conserver l'historique des événements passés sur l'ensemble du processus pour des nombres de Mach élevés. L'analyse de l'équation de transport de vorticité a montré, pour la première fois, que la diffusion de la vorticité due aux effets visqueux est assez importante par rapport au terme baroclinic pour les faibles nombres de Mach, alors que cette tendance est inversée pour les nombres de Mach les plus élevés. L'étude a également montré que le stretching de la vorticité dû aux effets de compressibilité joue un rôle important dans la production de vorticité. A la base de ces simulations numériques, une relation universelle a été proposée, permettant de prédire la trajectoire et la vitesse de l'onde incidente en fonction du nombre de Mach incident, du rayon de courbure de la géométrie et des propriétés du gaz. Par la suite, l'étude de la propagation des ondes de choc et leur atténuation dans des conduites de différentes hauteurs et présentant des cavités circulaires creuses de différentes profondeurs a été effectuée. Les résultats ont montré l'importance de la réduction de la hauteur du canal et le changement de la position de la section réduite en plus de l'angle de diffraction et de la profondeur de la cavité pour une meilleure atténuation des ondes. Un arrangement optimal de la position/hauteur du canal et de l'emplacement / profondeur de la cavité a été trouvé
The propagation of shock waves involves complex interactions between waves and surrounding media, which gives rise to several phenomena such as reflection, diffraction, etc. To shed more light into the fundamental physics associated with these phenomena, high resolution numerical simulations were carried out. In particular, analysis of shock diffraction over double concave cylindrical wedges revealed that the transition angles, from regular to Mach reflection, increase with the Mach number, whereas they are found to be almost the same over the two concave surfaces for the transonic Mach regimes and relatively larger on the second surface for high ones showing that the flow is capable of retaining the memory of the past events over the entire process for the high Mach numbers. The analysis of the vorticity equation balance showed, for the first time, that the diffusion of the vorticity due to the viscous effects is quite important compared to the baroclinic term for low Mach numbers, while this trend is inverted for higher Mach numbers. The study also showed that the stretching of the vorticity due to the compressibility effects plays an important role in the vorticity production. On the basis of these numerical simulations, an approximate universal relation is proposed, allowing to predict the incident-shock trajectory and velocity as a function of the incident-shock Mach number, the radius of curvature of the geometry, and the gas properties. Afterward, the study of shock-waves propagation and their attenuation in channel flow having different heights and exhibiting a hollow circular cavities with different depths has been clone. The results also showed the importance of reducing the height of the channel and changing the position of the reduced section in addition to the diffraction angle and the cavity depth for better shock-waves attenuation. A subtle arrangement of channel position/height and a cavity location/depht was found

Le schéma d'allumage par choc pour la fusion par confinement inertiel utilise une impulsion laser intense à la fin d'une phase d'assemblage de combustible. Les paramètres clefs de ce schéma sont la génération d'une haute pression d'ablation, l'amplification de la pression du choc généré par un facteur supérieur à cent et le couplage du choc avec le point chaud de la cible. Dans cette thèse, de nouveaux modèles semi-analytiques sont développés afin de décrire le choc d'allumage depuis sa génération jusqu'à l'allumage du combustible. Tout d'abord, un choc sphérique convergent dans le coeur pré-chauffé de la cible est décrit. Le modèle est obtenu par perturbation de la solution auto-semblable de Guderley en tenant compte du nombre de Mach du choc élevé mais fini. La correction d'ordre un tient compte de l'effet de la force du choc. Un critère d'allumage analytique est exprimé en fonction de la densité surfacique du point chaud et de la pression du choc d'allumage. Le seuil d'allumage est plus élevé pour un nombre de Mach faible. Il est montré que la pression minimale du choc, lorsqu'il entre dans le coeur de la cible, est de 20Gbar. La dynamique du choc dans la coquille en implosion est ensuite analysée. Le choc se propage dans un milieu non inertiel avec un fort gradient de pression et une augmentation temporelle générale de la pression. La pression du choc est amplifiée plus encore durant la collision avec une onde de choc divergente provenant de la phase d'assemblage. Les modèles analytiques développés permettent une description de la pression et de la force du choc dans une simulation typique de l'allumage par choc. Il est démontré que, dans le cas d'une cible HiPER, une pression initiale du choc de l'ordre de 300 Mbar dans la zone d'ablation est nécessaire. Il est proposé une analyse des expériences sur la génération de chocs forts avec l'installation laser OMEGA. Il est montré qu'une pression du choc proche de 300Mbar est atteinte près de la zone d'ablation avec une intensité laser absorbée de l'ordre de 2 X 10(15) W.cm-2 et une longueur d'onde de 351 nm. Cette valeur de la pression est deux fois plus importante que la valeur attendue en considérant une absorption collisionnelle de l'énergie laser. Cette importante différence est expliquée par la contribution d'électrons supra-thermiques générés durant l'interaction laser/plasma dans la couronne. Les modèles analytiques proposés permettent une optimisation de l'allumage par choc lorsque les paramètres de la phase d'assemblage, sont pris en compte. Les diverses approches analytiques, numériques et expérimentales sont cohérentes entre-elles
The shock ignition concept in inertial confinement fusion uses an intense power spike at the end of an assembly laser pulse. the key feature of shock ignition are the generation of a high ablation pressure, the shock pressure amplification by at least a factor of a hundred in the cold fuel shell and the shock coupling to the hot-spot. in this theses, new semi-analytical hydrodynamic models are developed to describe the ignitor shock from its generation up to the moment of fuel ignition. A model is developed to describe a spherical concerging shock wave in a pre-heated hotspot. The self-similar solution developed by Guderley is perturbed over the shock Mach number Ms >>1. The first order correction accounts for the effects of the shock strength. An analytical ignition criterion is defined in terms of the shock strength ans th hot-spot areal density. The ignition threshold is higher when the initial Mach number of the shock is lower. A minimal shock pressure of 20 Gbar is needed when it enters the hot-spot. The shock dynamics in the imploding shell is the analyzed. The shock is propagating into a non inertial medium with a high radial pressure gradient and an averall pressure increase with time. The collision with a returning shock coming from the assembly phase enhances further the ignitor shock pressure. The analytica theory allows to des cribe the shock pressure and strength evolution in a typical shock ignition implosion. It is demonstrated that, in the case of the HiPER target design, a generation shock pressure near the ablation zone on the order of 300-400 Mbar is needed. An analysis of experiments on the strong shock generation performed on the OMEGA laser facility is presented. It is sown that a shock presssure close to 300 Mbar near the ablation zone has been reached with an absorbed laser intensity up to 2 x 10(15) W:cm-2 and a laser wavelength of 351 nm. This value is two times higher than the one expected from collisional laser absorption only. That significant pressure enhancement is explained by contribution of hot-electrons generated by non-linear laser/plasma interaction in the corona. The proposed analytical models allow to optimize the shock ignition scheme, including the inuence of the implosion parameters. Analytical, numerical and experimental results are mutualy consistent

El shock es una situación clínica que se ha venido observando durante cientos de años y cuya presencia ha ido asociada con procesos que culminaban casi siempre con la muerte. El estudio de estos procesos ha permitido llegar a la conclusión de que el shock tiene un componente multifactorial y multietiológico. La cascada de eventos que tienen lugar en un estado de shock parece demasiado compleja como para que la actuación terapéutica sobre uno solo de estos pasos sea suficiente como para bloquear el shock en su conjunto. Sin embargo, desde hace años se vienen estudiando diferentes aproximaciones terapéuticas entre las que se encuentra el antagonismo del factor activador de ls plaquetas (PAF). Los diferentes trabajos desarrollados en esta tesis pretenden ser una aportación al estudio del papel del PAF y de sus antagonistas en el shock. Para ello se han recogido una serie de modelos experimentales, tanto in vitro como in vivo , con el antagonista del PAF UR-12460. Los modelos estudiados son: shock anafiláctico, shock por isquemia-reperfusión esplácnica y coronaria, shock endotóxico y shock hemorrágico. El UR-12460 presenta actividad en modelos de shock anafiláctico activo, tanto en cobayo como en ratón. Además, para una serie de antagonistas del PAF estudiados, se demuestra una buena correlación entre la inhibición de la mortalidad inducida por PAF y la inhibición de la mortalidad inducida por shock anafiláctico activo en ratón, lo cual indica que el PAF está implicado en estos procesos. La ineficacia del UR-12460 en procesos de shock pasivo sugiere una menor importancia relativa del PAF con respecto a otros mediadores como la histamina. Por otra parte, en modelos de shock por isquemia-reperfusión esplácnica en rata, el UR-12460 se ha mostrado parcialmente efectivo, inhibiendo la mortalidad y la trombocitopenia producidas por el shock. Otro modelo de isquemia-reperfusión, pero a nivel miocárdico en este caso, ha sido extensamente estudiado en la rata. La oclusión durante 6 minutos de la arteria coronaria izquierda en la rata anestesiada, y posterior reperfusión durante 10 minutos, produce una serie de alteraciones del ritmo cardíaco que son inhibidas por el UR-12460. Dicho compuesto disminuye la incidencia de taquicardias ventriculares durante la oclusión, y disminuye la aparición de fibrilación ventricular en la reperfusión. Esto apoya el papel del PAF en la arritmogénesis por isquemia-reperfusión. Las pruebas de isquemia-reperfusión en corazón aislado de rata, por el método de Langendorff, combinadas con la incubación posterior del tejido cardíaco con cloruro de trifeniltetrazolio, permiten aunar en un mismo experimento y bajo las mismas condiciones, la valoración macroscópica del área de infarto y la alteración funcional del corazón. En este modelo los corazones se perfunden con sangre diluida en líquido de Krebs y se comparan con corazones que reciben sólo el diluyente. Las marcadas diferencias entre los corazones isquémicos que han recibido sangre diluida y los que no, sugieren que las células sanguíneas son pieza clave en la génesis de los infartos y en el deterioro del funcionalismo cardíaco. Por otra parte, la ausencia de una relación directa entre el tiempo de isquemia-reperfusión y la gravedad del infarto, en ausencia de sangre, sugiere que la situación de anoxia no es un factor determinante en la génesis del infarto. Sí existe relación entre el tiempo de isquemia-reperfusión y las alteraciones de la función mecánica. La presencia de células sanguíneas podría representar un sistema de amplificación del daño causado por la anoxia. Los resultados obtenidos en este modelo con el compuesto UR-12460 y el antioxidante mercaptopropionilglicina sugieren que tanto el antagonismo del PAF como la captación de radicales libres pueden ser útiles en la disminución del infarto y, en general, en la mejoría de la función miocárdica durante la reperfusión y en la disminución de las arritmias.
Otro importante modelo es el shock endotóxico, inducido en la rata por la administración de lipopolisacárido (LPS) de E. coli de diversos serotipos. El serotipo 0111:B4 produce un característico efecto bifásico de hipotensión arterial. El UR-12460 no inhibe la profunda e inmediata fase de hipotensión pero sí la segunda fase, más lenta y progresiva. Utilizando el serotipo 0127:B8 se ha estudiado el aumento de permeabilidad vascular en la rata. Se ha comprobado que sólo algunos órganos resultan afectados significativamente y que el aumento de permeabilidad se aprecia a partir de los 15 minutos de administrado el LPS. Por otra parte, hay una buena correlación entre la inhibición de la mortalidad inducida por PAF y la inducida por LPS en ratón, lo que refuerza la participación del PAF como mediador clave en la cascada de acontecimientos que producen la mortalidad por LPS. Este papel queda reforzado por la eficacia mostrada por el UR-12460 al atenuar las alteraciones bioquímicas y enzimáticas inducidas por LPS en rata. La inhibición del aumento del tiempo parcial de tromboplastina activada indica que el PAF puede estar también implicado en los mecanismos que conducen al síndrome de coagulación intravascular diseminada en la rata. El último modelo estudiado es el shock hipovolémico hemorrágico, en el cual la eficacia de los antagonistas probados no se ha demostrado. Es posible que su administración sólo sea beneficiosa en fases iniciales de la hemorragia, cuando el shock no se ha hecho todavía progresivo o no se han liberado otros mediadores.
En resumen, puede decirse que el UR-12460 se ha mostrado activo, al menos parcialmente, en varios modelos de shock, reforzando la idea de la participación importante del PAF en estos procesos de tan diversa etiología. Sin embargo, el hecho de que este compuesto no tenga efecto sobre algunos de los marcadores del shock estudiados hace pensar que el futuro de un posible tratamiento del shock pasaría por la administración conjunta de diferentes sustancias, dirigidas cada una a los diferentes mediadores del shock que, además del PAF, intervienen en mayor o menor grado en su etiopatogenia.
Shock is a clinical situation that has been observed for centuries and whose presence has been associated to processes leading usually to death. The study of these processes has allowed to reach the conclusion that shock is a multifactorial and multietiological component syndrome. Since the cascade of events that take place during shock is very complex, it seems unlikely that acting on a single of its steps may be sufficient to block the shock state in its entirety. Nevertheless, in the last years different therapeutic approaches are being studied, among them the antagonism of platelet activating factor (PAF). The different studies carried out in this thesis intend to be a contribution to the study of the role of PAF and of its antagonists in shock. With a view to this we have performed several experimental models, both in vitro and in vivo, using UR-12460, a potent and selective PAF antagonist. The studied models are: anaphylactic shock, splachnic and coronary ischemia-reperfusion-induced shock, endotoxic shock and hemorrhagic shock. UR-12460 was found to be effective in active anaphylactic shock models, both in guinea pigs and mice. Furthermore, for a series of PAF antagonists, we have observed a good correlation between the inhibition of PAF-induced mortality and of active anaphylactic shock -induced mortality in mice, which indicates that PAF is involved in these processes. The ineffectiveness of UR-12460 in passive shock processes suggests a minor relative importance of PAF with respect to other mediators such as histamine. On the other hand, in splachnic ischemia-reperfusion (ischemia-reperfusion) shock models in the rat, UR-12460 has been shown partially effective, inhibiting the mortality and thrombocytopenia induced by shock. Another model of ischemia-reperfusion, but at myocardial level in this case, has been extensively studied in the rat. The occlusion during 6 minutes of the left coronary artery in the anesthetized rat, and subsequent reperfusion during 10 minutes, produces a number of disturbances in cardiac rhythm that are inhibited by UR-12460. This compound reduces the incidence of ventricular tachycardia during the occlusion phase as well as the onset of ventricular fibrillation in the reperfusion. This finding supports the role of PAF in the arrhythmogenesis by ischemia-reperfusion. The ischemia-reperfusion tests in isolated rat heart using the Langendorff method, combined with the subsequent incubation of the cardiac tissue with triphenyltetrazolium chloride, allow to combine in a single experiment, and under identical conditions, the macroscopic assessment of the infarcted area and the functional alterations of the heart. In this model, hearts are perfused with blood diluted with Krebs solution and are compared with hearts receiving only Krebs. The marked differences observed between the ischemic hearts that have received diluted blood and those that have not suggest that blood cells are a key factor in the genesis of infarction and in the impairment of cardiac function. On the other hand, the absence of a direct relationship between the time of ischemia-reperfusion and the severity of the infarction in the absence of blood suggests that the situation of anoxia is not a relevant factor in the genesis of infarction. There is indeed a relationship between the time of ischemia-reperfusion and the impairment of the mechanical function. The presence of blood cells may represent an amplification system of the damage caused by the anoxia. The results obtained in this model with the compound UR-12460 and the antioxidant mercaptopropionylglycine suggest that both PAF antagonism and free radical scavenging may be useful to reduce infarction and, in general, to improve the myocardial function during reperfusion and to reduce arrhythmias.
Another important model is the endotoxic shock, which is induced in the rat by the administration of E. coli lipopolysaccharide (LPS) of different serotypes. Serotype 0111:B4 produces a characteristic biphasic effect of arterial hypotension. UR-12460, although not able to inhibit the steep and immediate phase of hypotension, clearly inhibits the second phase, which is slower and more progressive. The increase in vascular permeability has been studied in the rat using serotype 0127:B8. We have observed that only some organs are significantly affected and that the increase in permeability is noticeable from 15 minutes post-administration of LPS. UR-12460 has been shown to inhibit extravasation in the trachea and seminal vesicle. On the other hand, we have observed a good correlation between the inhibition of the mortality induced by PAF and that induced by LPS in the mouse, which fact reinforces the involvement of PAF as a key mediator in the cascade of events that cause the mortality by LPS. This is additionally supported by the ability shown by UR-12460 to reduce the biochemical and enzymatic alterations induced by LPS in the rat. The inhibition of the increase in the activated partial thromboplastin time shows that PAF may also be involved in the mechanisms leading to disseminated intravascular coagulation syndrome in the rat. The last shock model we have studied is the hemorrhagic hypovolemic shock, where none of the antagonists tested has proved effective. It is possible that their administration may only be beneficial in the initial stages of hemorrhage, when shock has not yet become progressive or other mediators have not yet been released.
To sum up, it can be said that UR-12460 has proved effective, at least partially, in several models of shock, reinforcing the theory that PAF has a key role in these processes of such diverse etiology. However, the fact that this compound has no effect on some of the shock markers studied in this thesis brings us to think that the future of a possible treatment for shock requires the administration of different substances, directed to each one of the different mediators of shock that, in addition to PAF, are involved to a greater or lesser extent in its etiopathogenesis.

This study identified striking increase in plasma of plasminogen activator inhibitor 1(PAI-I), a major inhibitor of fibrinolysis levels in septic patients who are non-neutropenic. Neutropenic patients show less striking changes. Where shock occurs both groups of patients show very high levels of PAI-1. These observations suggest a role for leucocytes in PAI production. In the second section neutrophils are identified as containing PAI-1 in normal subjects, the levels rising significantly in sepsis. Monocytes contain no PAI-1 but do contain Plasminogen activator inhibitor 2(PAI-2) levels of which inhibitor also rise in sepsis. Normal neutrophils contained no PAI-2 but neutrophils from septic patients contained significant quantities of this inhibitor. In the third section mononuclear cells from septic patients are identified as enhancing PAI-1 production in cultured endothelial cell (EC). Septic neutrophils have a more complex effect on EC. Mononuclear cells and neutrophils therefore, both contribute to the fibrinolytic inhibition of septic disorders but by different mechanisms. Each cell type contains one of the major inhibitor of plasminogen activator and levels of these rise in sepsis. Both cell types from septic patients promote greater release of PAI-1 from endothelial cells than do cells from normal individuals. Inhibition of fibrinolysis by leucocytes may contribute to fibrin persistence in sepsis. This may be useful in localizing infection. If generalized, it may contribute to vascular occlusive complications of sepsis such as shock lung, acute renal failure or digital gangrene. Absence of leucocytes may account for the apparent reduction of vascular occlusive complications in leucopenic septic patients.

Thesis (Ph. D.)--University of Oregon, 2006.
Typescript. Includes vita and abstract. Includes bibliographical references (leaves 115-121). Also available for download via the World Wide Web; free to University of Oregon users.

Le schéma d'allumage par choc est une approche prometteuse pour obtenir de l'énergie à grande échelle. Cependant, ce schéma requière des pressions d'ablation laser de l'ordre de 300-400 Mbar pour atteindre l'allumage. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre la physique sous-jacente de la génération de ces pressions très élevées par les mécanismes du transport de l'énergie par les électrons énergétiques dans un régime d'intensité laser entre un et dix petawatt par cm2. Au cours de cette thèse il a été établi un modèle permettant de calculer la pression du choc induit par les électrons chauds et le temps de sa formation pour une distribution en énergie d'électrons et un profil de densité de plasma arbitraire. Nous montrons que la distribution en énergie d'électrons plus étendue conduit à un dépôt en énergie plus homogène ce qui implique un temps de formation du choc plus long et une diminution de la force du choc. Ces conséquences sont à prendre en compte pour le design des cibles pour l'allumage par choc. L'extension de ce modèle au cas d'un plasma inhomogène montre que la couronne de faible densité diminue l'énergie des électrons rapides et donc la quantité d'énergie déposée dans la cible comprimée. Ceci conduit à une réduction du temps nécessaire à la formation du choc, de la pression du choc et de l'efficacité de la conversion de l'énergie des électrons vers l'onde de choc. Ce modèle théorique nous permet d'interpréter l'expérience de la génération d'un choc sphérique sur l'installation laser OMEGA. Grâce à la comparaison des simulations numériques d'un tir représentatif aux résultats expérimentaux nous avons caractérisé la source d'électrons ainsi que la pression et la dynamique du choc. Enfin, nous proposons un design préliminaire de l'expérience sur le rôle des électrons chauds dans la création d'un choc plan sur l'installation LMJ-PETAL
The Shock Ignition (SI) scheme is a promising approach to obtaining energy on alarge scale. However, this scheme needs ablation pressures in the range of 300-400Mbar to reach ignition. The objective of this thesis is therefore to better understandthe underlying physics of high pressure generation by energetic electrons in a regimeof intensity between one and ten petawatt per cm2. In this thesis, a model hasbeen established for calculating the shock pressure generated by hot electrons andthe time of its formation for an arbitrary electron energy distribution and plasmadensity profile. It is shown that a broader electron energy distribution leads to amore homogeneous energy deposition which implies a longer shock time formationand a reduction of the shock strength. These consequences should be taken intoaccount in shock ignition target design. The extension of this model to the case ofa inhomogeneous plasma shows that the low density corona decreases fast electrons energy and then the amount of energy deposited in the compressed target. This leads to a reduction of the time needed for the shock formation, of the shock pressure and the energy invested in the shock. This theoretical model allows us to interpret the experiment performed in spherical geometry on the OMEGA laser facility. The comparison between numerical simulations and experimental results allow us to characterize the electron source as well as shock pressure and dynamic. Finally, we propose a preliminary design of an experiment to explore the hot electron role in shock generation in planar geometry on the LMJ-PETAL laser facility

Les situations dans lesquelles une onde de choc interagit avec une couche limite sont nombreuses dans les industries aéronautiques et spatiales. Sous certaines conditions (nombre de Mach élevé, grand angle de choc…), ces interactions entrainent un décollement de la couche limite. Des études antérieures ont montré que la zone de recirculation et le choc réfléchi sont tous deux soumis à un mouvement d'oscillation longitudinale à basse fréquence connu sous le nom d’instabilité de l’interaction onde de choc / couche limite (IOCCL). Ce phénomène appelé soumet les structures à des chargement oscillants à basse fréquence qui peuvent endommager les structures.L’objectif du travail de thèse est de réaliser des simulations instationnaires de l’IOCCL afin de contribuer à une meilleure compréhension de l’instabilité de l’IOCCL et des mécanismes physiques sous-jacents.Pour effectuer cette étude, une approche numérique originale est utilisée. Un schéma « One step » volume fini qui couple l’espace et le temps, repose sur une discrétisation des flux convectifs par le schéma OSMP développé jusqu’à l’ordre 7 en temps et en espace. Les flux visqueux sont discrétisés en utilisant un schéma aux différences finies centré standard. Une contrainte de préservation de la monotonie (MP) est utilisée pour la capture de choc. La validation de cette approche démontre sa capacité à calculer les écoulements turbulents et la grande efficacité de la procédure MP pour capturer les ondes de choc sans dégrader la solution pour un surcoût négligeable. Il est également montré que l’ordre le plus élevé du schéma OSMP testé représente le meilleur compromis précision / temps de calcul. De plus un ordre de discrétisation des flux visqueux supérieur à 2 semble avoir une influence négligeable sur la solution pour les nombres de Reynolds relativement élevés considérés.En simulant un cas d’IOCCL 3D avec une couche limite incidente laminaire, l’influence des structures turbulentes de la couche limite sur l’instabilité de l’IOCCL est supprimée. Dans ce cas, l’unique cause d’IOCCL suspectée est liée à la dynamique de la zone de recirculation. Les résultats montrent que seul le choc de rattachement oscille aux fréquences caractéristiques de la respiration basse fréquence du bulbe de recirculation. Le point de séparation ainsi que le choc réfléchi ont une position fixe. Cela montre que dans cette configuration, l’instabilité de l’IOCCL n’a pas été reproduite.Afin de reproduire l’instabilité de l’IOCCL, la simulation de l’interaction entre une onde de choc et une couche limite turbulente est réalisée. Une méthode de turbulence synthétique (Synthetic Eddy Method - SEM) est développée et utilisée à l’entrée du domaine de calcul pour initier une couche limite turbulente à moindre coût. L’analyse des résultats est effectuée en utilisant notamment la méthode snapshot-POD (Proper Orthogonal Decomposition). Pour cette simulation, l’instabilité de l’IOCCL a été reproduite. Les résultats suggèrent que la dynamique du bulbe de recirculation est dominée par une respiration à moyenne fréquence. Ces cycles successifs de remplissage / vidange de la zone séparée sont irréguliers dans le temps avec une taille maximale du bulbe de recirculation variant d’un cycle à l’autre. Ce comportement du bulbe de recirculation traduit une modulation basse fréquence des amplitudes des oscillations des points de séparation et de recollement et donc une respiration basse fréquence de la zone séparée. Ces résultats suggèrent que l’instabilité de l’IOCCL est liée à cette dynamique basse fréquence du bulbe de recirculation, les oscillations du pied du choc réfléchi étant en phase avec le point de séparation
Situations where an incident shock wave impinges upon a boundary layer are common in the aeronautical and spatial industries. Under certain circumstances (High Mach number, large shock angle...), the interaction between an incident shock wave and a boundary layer may create an unsteady separation bubble. This bubble, as well as the subsequent reflected shock wave, are known to oscillate in a low-frequency streamwise motion. This phenomenon, called the unsteadiness of the shock wave boundary layer interaction (SWBLI), subjects structures to oscillating loads that can lead to damages for the solid structure integrity.The aim of the present work is the unsteady numerical simulation of (SWBLI) in order to contribute to a better understanding of the SWBLI unsteadiness and the physical mechanism causing these low frequency oscillations of the interaction zone.To perform this study, an original numerical approach is used. The one step Finite Volume approach relies on the discretization of the convective fluxes of the Navier Stokes equations using the OSMP scheme developed up to the 7-th order both in space and time, the viscous fluxes being discretized using a standard centered Finite-Difference scheme. A Monotonicity-Preserving (MP) constraint is employed as a shock capturing procedure. The validation of this approach demonstrates the correct accuracy of the OSMP scheme to predict turbulent features and the great efficiency of the MP procedure to capture discontinuities without spoiling the solution and with an almost negligible additional cost. It is also shown that the use of the highest order tested of the OSMP scheme is relevant in term of simulation time and accuracy compromise. Moreover, an order of accuracy higher than 2-nd order for approximating the diffusive fluxes seems to have a negligible influence on the solution for such relatively high Reynolds numbers.By simulating the 3D unsteady interaction between a laminar boundary layer and an incident shock wave, we suppress the suspected influence of the large turbulent structures of the boundary layer on the SWBLI unsteadiness, the only remaining suspected cause of unsteadiness being the dynamics of the separation bubble. Results show that only the reattachment point oscillates at low frequencies characteristic of the breathing of the separation bubble. The separation point of the recirculation bubble and the foot of the reflected shock wave have a fixed location along the flat plate with respect to time. It shows that, in this configuration, the SWBLI unsteadiness is not observed.In order to reproduce and analyse the SWBLI unsteadiness, the simulation of a shock wave turbulent boundary layer interaction (SWTBLI) is performed. A Synthetic Eddy Method (SEM), adapted to compressible flows, has been developed and used at the inlet of the simulation domain for initiating the turbulent boundary layer without prohibitive additional computational costs. Analyses of the results are performed using, among others, the snapshot Proper Orthogonal Decomposition (POD) technique. For this simulation, the SWBLI unsteadiness has been observed. Results suggest that the dominant flapping mode of the recirculation bubble occurs at medium frequency. These cycles of successive enlargement and shrinkage of the separated zone are shown to be irregular in time, the maximum size of the recirculation bubble being submitted to discrepancies between successive cycles. This behaviour of the separation bubble is responsible for a low frequency temporal modulation of the amplitude of the separation and reattachment point motions and thus for the low frequency breathing of the separation bubble. These results tend to suggest that the SWBLI unsteadiness is related to this low frequency dynamics of the recirculation bubble; the oscillations of the reflected shocks foot being in phase with the motion of the separation point

La capacité de certains matériaux à changer d'état fondamental sous excitation laser a ouvert un champ de recherche autour de la manipulation de leurs propriétés par la lumière. Les processus chimiques et physiques mis alors en jeu sont riches et complexes. Dans ce contexte, le rôle prédominant de la coopérativité élastique pour l’amplification et la stabilisation de la transition a été mis en évidence récemment dans un matériau à transitions de spin irradié par laser. Ces observations font apparaître la perspective de commuter de façon permanente certaines propriétés des matériaux par des ultrasons non-linéaires, des ondes de choc excitées par laser.Dans un premier temps, nous introduisons le dispositif expérimental d’imagerie mono-coup résolu en temps, associée à la technique de focalisation des ondes de chocs excitées par laser au niveau de la surface de l’échantillon. La séparation spatiale des régions irradiées par le laser et influencées par les ondes de choc propagatives permet de discerner clairement les changements du matériaux induits uniquement par les ondes de choc. Dans un second temps, nous présentons nos résultats expérimentaux en lien avec cette technique innovante, aux matériaux dont les changements de phases impliquent un changement de volume macroscopique (systèmes spin-crossover, isolants de Mott). Des analyses post-mortem des échantillons ont permis de confirmer, dans certaines conditions expérimentales, une modification permanente de la phase du matériau par action de l'onde de choc. Ces résultats ouvrent des perspectives pour la généralisation à de nombreux matériaux du phénomène de coopérativité élastique donnant lieu à des transition permanent
The ability of certain materials to change its ground state due to laser excitation has arisen a lot of opportunities for light-control of material properties. The field of photo-induced phase transitions counts a rich variety of chemical and physical processes triggered by light-matter interactions involved during the phase transition process. Recently it was reported that elastically driven cooperativity leads to the amplification of spin state in molecular crystals and prolonged the lifetime of the transient state with an ultra-short laser pulse. The cooperative response appears during the propagation of non-linear coherent strain waves, in other words shock waves, coupled with the order parameter field. Shock waves can be seen as a new challenging pathway to achieve a permanently switched state with appropriate excitations.First, we introduce time-resolved single-shot imaging combined with the laser shock focusing technique that makes it possible to generate, acoustically focus, and directly visualize under a microscope shock waves propagating and focusing along the sample surface. The spatial separation of the laser-influenced and strain-influenced regions makes it possible to disentangle the material changes produced solely by the shock waves. Second, we present experimental results involving the shock-focusing technique to materials undergoing phase transitions linked with a macroscopic change of their volume (spin-crossover systems, Mott insulators). Post-mortem analyses of the samples confirm permanent phase transition under specific experimental conditions. These innovative results open doors for a generic elastically driven cooperativity

L'allumage par choc est une approche récente à la fusion par confinement inertiel où les phases de compression et d'allumage par un choc fort sont séparées. Ce schéma est prometteur dans la mesure où il peut générer des gains élevés et être testée sur des installations laser existantes. Par ailleurs, il nécessite des vitesses d'implosions plus faibles permettant ainsi de comprimer une plus grande quantité de combustible et limitant l'impact des instabilités hydrodynamiques. Malgré tout, la physique liée à cette approche reste très largement inconnue surtout du point de vue expérimental. En effet, même si la phase de compression est dans un régime dit collisionnel bien connu (I<1014W=cm2), l'allumage fait intervenir un spike d'une intensité supérieure à 1015W=cm2, régime très fortement non-linéaire où apparaissent des instabilités paramétriques. Ces instabilités peuvent diminuer l'absorption et générer des électrons suprathermiques pouvant préchauffer le coeur de la cible et donc empêcher son allumage. Un deuxième problème est la possibilité de générer un choc fort en présence d'un plasma de couronne qui pourrait, entrer autre, détériorer le couplage laser-cible. Néanmoins, des considérations théoriques tendent à montrer que si on génère des électrons chauds modérément énergétiques (<100keV), non seulement ils ne sont pas dangereux vis-à-vis du préchauffage mais, en plus, ils peuvent améliorer le couplage en déposant leur énergie dans le front de choc et amplifier sa pression. Le travail réalisé dans cette thèse consiste à tester la possibilité de générer un choc fort dans les conditions de l'allumage par choc i.e. en présence d'un plasma de couronne mais aussi d'étudier l'effet des électrons chauds sur le choc en quantifiant leur énergie et leur abondance
Shock ignition is a novel approach for inertial confinement fusion where the compression and the ignition phases by a strong shock are separated. The scheme is promising to the extent that it can generate very high gains and can be tested on already existing lasers systems. In addition, this concept requires lower implosion velocities that allows for compressing more massive targets which limits the impact of hydrodynamic instabilities. However, the physic issues related to shock ignition are still largely unexplored especially experimentally. Indeed, even if the compression phase takes place in the well-known collisional regime (I<1014W=cm2), ignition requires a spike which intensity exceeds 1015W=cm2.This regime is strongly non-linear with the onset of parametric instabilities. These instabilities may decrease the absorption and can also generate suprathermal electrons that can preheat the central part of the fuel and make the compression less efficient. Another key issue is the capability of launching a strong shock in presence of a plasma corona which can deteriorate the laser-target coupling and produce lamentation. Nevertheless, theoretical considerations tend to show that if the energy of fast electrons is moderate (<100keV), they could improve the coupling, deposit their energy in the shock front and hence amplify it. The work presented in this thesis consists in testing these two issues : launching a strong shock in the conditions corresponding to shock ignition i.e. in presence of a plasma corona and study the effect of hot electrons on the shock strength by measuring their energy and their quantity

La majorité des études sur la dynamique des facteurs de transcription en cellules vivantes s'accordent sur une dynamique rapide. Il existe cependant quelques exceptions, comme la dynamique du facteur de transcription HSF " Heat Shock Factor ", sur les chromosomes polyténiques de drosophile. Notre projet a consisté à étudier la dynamique d'HSF1 dans des cellules humaines. L'exposition des cellules à un stress tel qu'un choc thermique induit une réponse ubiquitaire et transitoire, dont la fonction est de protéger les cellules contre les effets délétères du stress. Au cours d'un choc thermique, plusieurs phénomènes se produisent : i) un arrêt global de la transcription excepté pour certains gènes tels que ceux codant pour les protéines de choc thermique (HSPs), dont l'expression est sous le contrôle du facteur de transcription HSF1. ii) une activation d'HSF1 qui se relocalise de façon rapide et transitoire sur les corps nucléaires de stress (nSBs), où il induit la transcription des séquences satellite III. Les nSBs forment un site d'activité naturellement amplifié et visible en microscopie. Nous avons utilisé deux techniques complémentaires pour étudier la dynamique d'HSF1 en cellules vivantes : le recouvrement de fluorescence après photoblanchiment (FRAP) et la spectroscopie à corrélation de fluorescence multi-confocale (mFCS), qui permet l'analyse FCS en plusieurs points simultanément. En cellules HeLa, la protéine HSF1-eGFP présente une dynamique rapide qui est significativement ralentie suite à un choc thermique. En mFCS, nous avons obtenu des constantes de diffusion de 14 µm²/s avant choc thermique et de 10 µm²/s après choc thermique. En FRAP, le temps de demi-recouvrement est de 0,2 s avant choc thermique, 2,6 s après choc thermique dans le nucléoplasme et 65 s sur les corps nucléaires de stress. Le ralentissement de la dynamique d'HSF1 s'explique par deux phénomènes : i) la formation de complexes de haut poids moléculaire, ii) une augmentation des interactions avec la chromatine. Pour mieux caractériser le changement de dynamique d'HSF1 après choc thermique, plusieurs mutants ont été analysés. Le domaine de trimérisation est indispensable pour le changement de dynamique après choc thermique, alors que le domaine de liaison à l'ADN et le domaine de transactivation n'ont que peu d'effet sur le changement de dynamique. Il ne peut donc pas être expliqué uniquement par les interactions directes à la chromatine du domaine de liaison à l'ADN, ni même par les liaisons indirectes du domaine de transactivation via d'autres protéines. La protéine HSF1 pourrait interagir de façon aspécifique avec la chromatine lors de la recherche de site de liaison, ou d'autres protéines via d'autres domaines pourraient entrainer des interactions indirectes avec la chromatine.

La détermination des propriétés des matériaux soumis à des chocs est un enjeu essentiel dans de nombreux domaines industriels. L’objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle méthode fondée sur l’interrogation en bande millimétrique d’un solide soumis à un choc. Deux paramètres doivent être mesurés simultanément, la vitesse du choc et la vitesse matérielle associée afin de pouvoir construire la polaire de choc du matériau d’étude. Dans un premier temps, un état de l’art des techniques de mesure existantes est réalisé pour cibler les performances et limites de l’existant. Dans un second temps, on s’intéresse à la modélisation de la propagation des ondes électromagnétiques dans des milieux à plusieurs interfaces en mouvement et avec un gradient d’indice pour représenter des cas de choc soutenu et non soutenu. Enfin, des campagnes expérimentales d’impact plan sont présentées sur différents matériaux, inertes et explosifs, pour confronter la théorie développée aux résultats de mesure. Pour le cas des chocs soutenus, les résultats sont en très bon accord et permettent de valider le modèle. Le cas des chocs non soutenus est plus complexe. Une approche par réseau de neurones est envisagée pour permettre de remonter aux vitesses et aux indices de réfraction. Enfin, des mesures de la permittivité complexe de nombreux explosifs sont présentées.

Thesis (Ph. D.)--University of Oregon, 2008.
Typescript. Includes vita and abstract. Includes bibliographical references (leaves 45-52). Also available online in ProQuest, free to University of Oregon users.

Ce travail concerne l'étude de nouveaux cristaux dopés à l'ion ytterbium, pour le développement de lasers efficaces (et éventuellement accordables) émettant vers 1 ~. La première partie traite des performances laser en pompage par diode de forte puissance (1 0-15 ~ de nouveaux cristaux: 1'Yb:GGG, l'Yb:'GdCOB, 1'Yb:BOYS (et 1'Yb:CaBOYS), 1'Yb:SYS et 1'Yb:YSO. L'efficacité, l'accordabilité, et le comportement thermique de ces matériaux est discutée, et quelquefois illustrée par une comparaison entre matériaux voisins. Les effets thermiques limitent la montée en puissance dans la plupart de ces nouveaux matériaux: leur étude détaillée fait l'objet de la seconde partie. Nous commençons par une synthèse théorique sur les effets thermiques et thermomécaniques dans les lasers solides. Après une description des différentes méthodes expérimentales d'investigation des effets thermiques, nous décrivons le banc de mesure que nous avons mis en place. Il est basé sur un analyseur de front d'onde de Shack-Hartmann, et il permet la mesure des lentilles fuermiques (et de leurs aberrations) dans des configurations de pompage longitudinal, en présence (ou non) d'effet laser. Nous décrivons les caractéristiques et les limitations de cet outil en détail. Des mesures de lentilles thermiques sont ensuite rapportées, pour la première fois, dans des matériaux dopés à l'ytterbium. Nous avons mis en évidence d'importants effets non radiatifs qui contribuent à la charge thermique, contrairement à ce qui est généralement admis. Nous détaillons alors comment, avec un modèle analytique simple, on peut déduire de ces mesures le rendement quantique et le coefficient thermo-optique des matériaux considérés. Nous avons également mis en évidence expérimentalement l'influence de la longueur d'onde laser sur la charge thermique, la réduction des effets thermiques dans des cristaux composites, ou encore la contribution significative de l'effet photoélastique à la lentille thermique dans 1'Yb:GdCOB
This thesis is a study of new ytterbium-doped crystals, made for the development of efficient (and sometimes broadly tunable) lasers emitting around 1 J. Ull. The first part presents the laser performance, under high power diode pumping, of new crystals: Yb:GGG, Yb:GdCOB, Yb:BOYS (and Yb:CaBOYS), Yb:SYS and Yb:YSO. The efficiency, tunability and thermal behaviour of these materials is discussed, and illustrated (when possible) by a comparison between materials of similar properties. Thennal effects limit the scaling toward higher powers in most of these materials: a comprehensive study of the se effects is performed in the second part of this thesis. We begin this part by setting the theoretical background necessary to understand thermal and thermomechanical effects in solid state lasers. After a description of the classical techniques employed to investigate thermal effects, we describe the experimental setup we used. It is based on a commercially available Shack-Hartmann wavefront sensor, and enables the measurement of the thermallens (including its aberrations) in end-pumped laser, under lasing and nonlasing conditions. We emphasize on the characteristics and limitations of this technique. Thermal lensing measurements are then reported, for the first time, in ytterbium-doped materials. Significant nonradiative effects have been demonstrated, whereas it is generally admitted that such effects are purely absent. We then explain how, thanks to a simple anâlytical model, it is possible to derive the quantum efficiency and the thermo- optical coefficient from these measurements. We also demonstrated the influence of the lasing wavelength on the thermalload, the reduction of thermal effects by the use of composite crystals, as weIl as the major role played by the photoelastic effect in the thermally-induced lens in Yb:GdCOB

Dans cette étude nous considérons l'interaction entre une onde de choc et une couche limite turbulente sur un écoulement transsonique sur une bosse d'un point de vue expérimentale et théorique.Des mesures expérimentales ont permis de montrer que l'interaction est caractérisée par la coexistence de deux fréquences caractéristiques distinctes, mais l'origine des oscillations est controversée. Des simulations numériques permettent une description de l'écoulement moyen, mais ne sont pas capables de reproduire le comportement instable de l'interaction. Nous proposons d'abord une étude de stabilité globale: une décomposition en valeurs propres de l'opérateur de Navier-Stokes linéarisé indique que l'interaction est un phénomène stable, et la dynamique de l'écoulement ne peut pas être décrite par un mode global instable.Nous considérons ensuite une approche linéarisée, où la réceptivité de l'écoulement à un forçage externe est analysée à travers une décomposition en valeurs singulières du Résolvant global. Cette nouvelle approche est proposée afin d'expliquer le processus de sélection de fréquence dans cet écoulement, et montre que l'interaction filtre et amplifie le bruit résiduel existant.La même approche est enfin appliquée sur un cas d'écoulement transsonique autour d'un profil d'aile, qui peut présenter des oscillations périodiques de l'onde de choc. La décomposition en valeurs propres de opérateur de Navier-Stokes linéarisé est capable de décrire la dynamique du choc, tandis que la décomposition en valeurs singulières du Résolvant global peut indiquer la présence des instabilité convectives
A transonic interaction between a shock wave and a turbulent boundary layer is experimentally and theoretically investigated. The configuration is a channel flow over a bump, where a shock wave causes the separation of the boundary layer and a recirculating bubble is observed downstream of the shock foot.The mean flow is experimentally investigated by means of PIV, then different techniques allows to identify the main unsteadiness of this shock-wave/boundary-layer interaction. As recognised in similar configurations, the flow presents two distinguished characteristic frequencies, whose origins are still unknown.Numerical simulations are performed solving RANS equations. Results are in good agreement with the experimental mean flow, but the approach fails to predict the unsteady. The solution of RANS equations is then considered as a base flow, and a global stability analysis is performed. Eigenvalue decomposition of the Navier-Stokes operator indicates that the interaction is stable, and the dynamics cannot be described by unstable global modes.A linearised approach based on a singular-value decomposition of the Resolvent is then proposed: the noise-amplifier behaviour of the flow is highlighted by the linearised approach. Medium-frequency perturbations are shown to be the most amplified in the mixing layer, whilst the shock wave behaves as a low-pass filter.The same approach is then applied to a transonic flow over a profile, where the flow can present high-amplitude shock oscillations. The stability analysis can describe both the buffet phenomenon when an unstable mode is present, and the convective instabilities responsible of medium-frequency unsteadiness

La généralisation du procédé d’assemblage par collage au sein des structures aérospatiales, aéronautiques et automobiles est confrontée au besoin d’évaluation non destructive quantitative des assemblages. Le procédé de test d’adhérence par choc laser (LASAT) répond à cette problématique par la sollicitation calibrée des joints collés et l’utilisation de diagnostics non-destructifs pour déterminer l’état résiduel des joints suite à cette sollicitation qui doit décoller les joints faibles et préserver l’intégrité structurelle des assemblages corrects. La détermination des paramètres laser optimaux pour mettre en œuvre ce test d’épreuve non-destructif (ND-LASAT) est réalisée par l’application d’une méthodologie bien définie. Cette dernière implique la caractérisation par une approche expérimentale et numérique de l’assemblage considéré, suivie d’une phase d’optimisation. La diversification des configurations d’interaction-laser matière impliquées dans ces configurations optimisées nécessite de disposer d’outils numériques pour prédire les chargements appliqués aux joints collés. Dans cette étude, le développement et la validation de modèles intégrés dans un code multi-physique répond à ce besoin. Un effort particulier a été porté sur l’évaluation de la précision des chargements simulés. Enfin, la démonstration du procédé ND-LASAT sur trois différents assemblages collés a été réalisée, validant ainsi la méthodologie et la chaine numérique développées dans cette étude
Bonding process generalization within aerospace, aeronautical and automotive structures faces the need of quantitative non-destructive evaluation of assemblies. Laser shock adhesion test (LASAT) meets this requirement by applying a calibrated stress to bonded joints and using non-destructive diagnostics to determine the post-shock state of the joint. The calibrated stress must disbond weak joints and keep correct assemblies intact. Optimal laser parameters determination aims at implementing this non-destructive proof test (ND-LASAT). It is achieved through application of a well-defined methodology, which implies the concerned assembly characterization by an experimental and numerical approach, followed by an optimization step. Optimization implies diversification of laser-matter configurations. Use of numerical tools for predicting loadings applied to bonded joints is then required. Models development within a multi-physics code is proposed and validated here to respond to this need. A significant effort has been made for evaluating models’ precision. Experimental demonstration of ND-LASAT process is achieved on three different bonded assemblies, and thus validating both methodology and numerical chain developed in this study

L'interaction entre une onde de choc plane et un nuage de gouttes d'eau homogène, monodisperse est étudiée dans un tube à choc. Les influences de la fraction volumique d'eau, αd(1 %, 0.3 % et 0.1%), rapport du volume d'eau sur le volume du nuage, de la hauteur du nuage Hd (70 cm, 40 cm et 15 cm), du diamètre des gouttes φd (250 µm et 500 µm ) et du nombre de Mach M (1.3 et 1.5) sont étudiées pour des fractions volumiques inférieures au pour cent. Lors de cette interaction, la pression en paroi du tube à choc est mesurée et la visualisation du nuage est obtenue par une méthode ombroscopique directe. Une évolution temporelle caractéristique de la pression induite par la propagation d'une onde de choc dans un tel milieu, est mise en évidence. Cette allure, diffère significativement de celle obtenue avec un nuage constitué de particules solides: la fragmentation des gouttes en est responsable. Une zone où la pression diminue directement après le pic de pression est alors observée aux stations de mesure localisées dans le nuage. L'atténuation de la surpression est mise en évidence: elle peut atteindre 80% du pic de pression mesuré sans nuage. Dans la partie numérique de ce travail, deux modèles de fragmentation sont implémentés, comparés et validés dans un code de calcul monodimensionel, instationnaire, Eulérien appliqué aux écoulements dilués (αd<1 %). On montre que la formulation du taux de production des gouttes selon le taux d'accroissement soit de leur nombre, soit de leur diamètre doit être utilisée respectivement soit avec, soit sans la prise en compte l'étape de déformation de la fragmentation
The interaction between a planar shock wave and an both homogeneous and monodispersed droplet water cloud is studied in a shock tube. The effects of the water volume fraction αd (1% %, 0.3 % et 0.1%), ratio between the volume of water and the volume of the cloud, the height of the two-phase medium Hd (70 cm, 40 cm et 15 cm), the droplets diameters φd (250 µm et 500 µm ) and the Mach number M (1.3 et 1.5) are studied for a volume fraction smaller than one per cent. During this interaction, the pressure is measured and the visualization of the cloud is obtained by direct shadowgraphy. A characteristic temporal evolution of the pressure induced by the propagation of the shock wave in such a mixture is highlighted. This behavior differs significatively from the one obtained with a solid particles cloud : the droplet atomization is responsible of this change. A zone where the pressure decreases directly after the pressure peak is observed at different stations located into the water cloud. The mitiagtion of the overpressure is shown: it can reach 80%of the pressure peak measured without cloud. In the numerical part, two fragmentation models are added, compared and validated in a comptutational, one dimensional, instationnary, Eulerien code in the case of dilute flows (αd<1 %). We show that the formulation of the production rate of droplets defined by the number of droplets growth, or the diameter droplet growth, must be used, respectively, with and without taking into account the deformation stage of the droplet breakup. Thus, the numerical results are in good agrement with those obtained experimentally

Le choc laser est un procédé de plus en plus répandu qui utilise l’énergie laser pour générer des ondes de choc et inclure des effets mécaniques dans les matériaux ciblés. Lorsque l’énergie laser est absorbée par la cible, un plasma d’interaction est créé à la surface du matériau. Ce plasma, lors de sa détente, génère une onde de choc qui se propage. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse s’inscrivent donc dans une démarche globale de compréhension des phénomènes liés à l’interaction laser-matière. Dans le domaine des ondes de choc générées par laser, on peut distinguer deux procédés : Le traitement de surface par choc laser (LSP - Laser Shock Peening) et le test d’adhérence par choc laser (LASAT - LASer Adhesion Technique). Aujourd’hui la question se pose sur les limitations des procédés de choc par laser et sur les solutions à mettre en place pour pallier à ces limitations. Des idées sur l’amélioration des confinements, comme substitution à l’eau, ou encore l’optimisation des revêtements protecteurs ont été proposées. Par ailleurs, au cours de ces travaux de thèse, l’utilisation de deux impulsions laser a permis, dans le cas du procédé LASAT, l’optimisation de la traction générée aux interfaces des multimatériaux et ainsi de rendre le procédé plus robuste. De plus, dans le cas du procédé LSP, les aspects de rentabilité liés à la cadence de traitement ont été étudiés. Finalement, que ce soit pour les décalages en temps faibles (entre 0 et 1000 ns) ou bien les décalages importants (entre 200µs à 200ms), l’étude des phénomènes liés à l’interaction laser-matière a permis de franchir certaines limitations pour les deux procédés
The laser shock wave generation is a novel process becoming more and more common. The shock waves are used to generate mechanicals effects in the sample. The laser absorption results in the creation of a plasma at the surface. This plasma during its expansion creates a shock wave propagating through the sample. This work aims to study the various phenomena involved in the laser-matter interaction. In the field of laser generated shock waves, two different processes exist: the Laser Shock Peening (LSP) and the LASer Adhesion Technique (LASAT). The new challenge deals with the limitations of those processes and the solutions to be setting up to improve them. Some ideas concerning the confinement improvement as water substitution or thermal coatings optimization are suggested in this work. Moreover, the use of double delayed laser pulses allows, for LASAT, the location of main tensile stresses near interfaces. However, for LSP, some aspects dealing with the profitability linked to the peening rate are investigated here. Last but not least, whether the very short (0 to 1000 ns) or very long delays (from 200µs to 200ms), the study of the laser-matter interaction phenomena allows to overcome some limitations for both laser shock processes

Thesis (Ph. D.)--University of Oregon, 2007.
Typescript. Includes vita and abstract. Includes bibliographical references (leaves 179-196). Also available for download via the World Wide Web; free to University of Oregon users.

Dans ce travail, nous abordons la quantification de dommage de type délaminage dans des stratifiés en CFRP. Le problème de quantification est transformé en un problème de classification multiclasses au sens de l'apprentissage statistique. Chaque classe correspond à une certaine sévérité de dommage. Le modèle de machine à vecteurs de support (SVM) est utilisé pour effectuer la classification. Généralement, des descripteurs de dommage basés sur une utilisation directe des signaux mesurés (SBF) sont utilisés pour apprendre les modèles décisionnels. Dans ce travail, nous nous basons sur l'hypothèse qu'un dommage génère nécessairement une part de non linéarité dans la réponse dynamique de la structure et nous investiguons la pertinence de l'utilisation de descripteurs de dommage basés sur un modèle non linéaire (NMBF) pour améliorer les performances du modèle décisionnel. Les NMBF proposés sont calculés en se basant sur le modèle de Hammerstein en parallèle identifié avec un signal de type "sweep exponentiel". Une réduction de dimension du vecteur des caractéristiques en utilisant l'ACP est également conduite et son effet sur les performances du processus de quantification suggéré est étudié. L'approche de quantification proposée a été testée et validée en utilisant des résultats de simulation puis des résultats expérimentaux obtenus sur des plaques composites en CFRP équipées d'éléments piézoélectriques et contenant diverses sévérités de délaminage. Les dommages de type délaminage ont été générés au sein des échantillons de manière calibrée et réaliste à l'aide de la technique du choc LASER et plus particulièrement du choc LASER symétrique. Nous avons démontré expérimentalement que cette configuration de choc LASER est une alternative efficace aux méthodes classiques de génération de dommage telles que les impacts classiques et les patches de Téflon, permettant une meilleure calibration du dommage en type, profondeur et taille
In this work, we approach delamination quantification in Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) laminates as a classification problem whereby each class corresponds to a certain damage extent. A Support Vector Machine (SVM) is used to perform multi-class classification task. Classically, Signal Based Features (SBF) are used to train SVMs when approaching SHM from a machine learning perspective. In this work, starting from the assumption that damage causes a structure to exhibit nonlinear response, we investigate whether the use of Nonlinear Model Based Features (NMBF) increases classification performance. NMBF are computed based on parallel Hammerstein models which are identified with an Exponential Sine Sweep (ESS) signal. Dimensionality reduction of features vector using Principal Component Analysis (PCA) is also conducted in order to find out if it allows robustifying the quantification process suggested in this work. The proposed quantification approach was first tested and validated using simulation results. Thereafter, experimental results on CFRP composite plates equipped with piezoelectric elements and containing various delamination severities are considered for demonstration. Delamination-type damage is introduced into samples in a calibrated and realistic way using LASER Shock Wave Technique (LSWT) and more particularly symmetrical LASER shock configuration. We have experimentally demonstrated that such a configuration of LASER shock is an effective alternative to conventional damage generation techniques such as conventional impacts and Teflon inserts since it allows for a better calibration of damage in type, depth and size

L'auto-focalisation laser due à la force pondéromotrice constitue un obstacle au succès du programme de fusion par confinement inertiel (FCI) car elle augmente localement l'intensité laser, qui provoque deux effets néfastes: i) diminue l'uniformité de l'onde de choc lancée dans la cible, et ii) accroit la probabilité d'excitation des instabilités paramétriques. Bien que plusieurs techniques optiques aient été mises en œuvre pour atténuer les effets pondéromoteurs, ils restent une préoccupation en cas de croisement de faisceaux ou d'interaction avec une intensité laser élevée comme dans l'allumage par choc.Afin d'améliorer la capabilités interprétatives des codes hydrodynamiques, un module appelé Paraxial Complex Geometrical Optics (PCGO) a été implémenté dans le code hydrodynamique CHIC en géométrie plane bidimensionnelle : une telle méthode est une version améliorée de la technique standard du Ray-Tracing (RT). PCGO tient compte de l'interaction non linéaire laser-plasma telle que la force pondéromotrice et la génération et la propagation d'électrons chauds, généralement négligés dans les simulations hydrodynamiques. Cette approche est également utilisée pour créer des faisceaux laser spatialement modulés par superposition de faisceaux gaussiens PCGO : l'enveloppe d'intensité de ces faisceaux génère des fluctuations d'intensité (`` speckles '') en champ lointain. Bien que cette méthode basée sur PCGO ait amélioré la précision des simulations CHIC, la superposition de faisceaux PCGO produit des speckles laser plus grands et plus longs que dans les expériences, et leur auto-focalisation peut être surestimée.Dans cette thèse, nous développons une méthode pour décrire et contrôler l'auto-focalisation pondéromotrice des speckles dans un plasma stationnaire en utilisant CHIC avec PCGO. Dans un premier temps, nous étudions l'auto-focalisation d'un faisceau PCGO gaussien dans un plasma homogène non absorbant en comparant son comportement à un faisceau de forme gaussienne modélisé avec le code électromagnétique HARMONY. Nous montrons que jusqu’à 4 fois la puissance critique, PCGO reproduit correctement les résultats d'HARMONY.Ensuite, nous considérons l'auto-focalisation d'un speckle PCGO créé par superposition de plusieurs sous-faisceaux, appelé `` multi-beamlet speckle ''. Ce speckle représente une référence pour tout speckle PCGO créé dans CHIC. Nous considérons deux stratégies pour la mise en forme du speckle à faisceaux multiples: aléatoire et régulière. Cette dernière configuration permet d’obtenir de meilleures performances pour contrôler et réduire les effets pondéromoteurs pour un nombre de faisceaux égal à trois.Cette nouvelle configuration a été implémentée dans CHIC et utilisée pour générer des faisceaux multi-speckle dont la distribution des intensités des speckles obéit à une loi exponentielle. Nous avons ensuite étudié l'auto-focalisation d'un faisceau modulé spatialement (faisceau multi-speckle) dans un plasma homogène non absorbant et montré que notre configuration de speckles permet de traiter correctement les effets pondéromoteurs pour différentes intensités laser: cette méthode décrit la modification des statistiques d'intensité de speckle induite par auto-focalisation du speckle et l'interaction entre speckles comme c'est observé dans des simulations électromagnétiques de référence.La dernière partie de la thèse est consacrée à établir une base pour la modélisation de l'autofocalisation laser dans des conditions FCI réelles. A cet effet, nos résultats sont étendus aux plasmas absorbants dont la densité présente un profile linéaire. L'auto-focalisation est étudiée ici pour différentes longueurs de plasma, et l'effet de l'absorption laser est discuté. Il est démontré que la méthode proposée pour la création d'un distribution de speckles à faisceaux multiples fonctionne dans les conditions pertinentes pour l'ICF à entraînement direct
Ponderomotive laser self-focusing poses a threat to the success of the inertial confinement fusion (ICF) program: it locally enhances the laser intensity, which causes two detrimental effects: i) undermining the uniformity of the shock wave launched into the target, and ii) increasing the onset of laser-plasma instabilities. Despite several optical techniques have been implemented to smooth ponderomotive effects, they still remain a concern in case of crossing beams or in spike pulse-plasma interaction as in shock ignition.In order to ameliorate the interpretation capability of radiation-hydrodynamics simulations, the Paraxial Complex Geometrical Optics (PCGO) module has been implemented in the hydrodynamics code CHIC in two-dimensional planar geometry, and is an improved version of the standard Ray-Tracing technique. PCGO accounts for nonlinear laser-plasma interaction such as ponderomotive force and hot electrons generation and propagation, usually neglected in hydrodynamic simulations. This approach is also used for creating spatially modulated laser beams by superposing Gaussian PCGO beamlets in the far-field. Their intensity envelope generates the intensity fluctuations. Although this PCGO-based method has improved the accuracy of CHIC simulations, the superposition of PCGO beamlets produces larger and longer speckles than real ones, and their self-focusing may be overestimated.In this thesis, we develop a method for describing and controlling the excessive ponderomotive self-focusing developing in PCGO speckles while performing CHIC simulations. This study has been conducted in stationary plasmas. First, we investigate self-focusing of a single Gaussian PCGO beamlet in a homogeneous nonabsorbing plasma by comparing its behavior to a Gaussian-shaped beam modeled with the paraxial electromagnetic code HARMONY. This comparison allows to define the domain of beam power where the PCGO approximation is valid. We found that within 4 times the critical power, PCGO correctly reproduces HARMONY results.Afterwards, we consider the self-focusing of a PCGO speckle created by superposition of several beamlets, referred to as a multi-beamlet speckle. This speckle stands for a reference for any PCGO speckle created in CHIC. The reduction of the speckle intensity enhancement is quantified as a function of the number of superposed beamlets and by considering two strategies for multi-beamlet speckle shaping: random and regular.The latter configuration demonstrates better performances in controlling and reducing ponderomotive effects for a number of beamlets equal to three: our results show that the critical power of a three-beamlet speckle is twice higher compared to the critical power of a Gaussian beam with same characteristics.This novel speckle configuration has been implemented in CHIC and employed to generate multi-speckle beams whose speckle intensity distribution obeys to an exponential law. We then studied the self-focusing of a spatially modulated beam (multi-speckle beam) in a homogeneous nonabsorbing plasma and show that our configuration allows to properly treat ponderomotive effects for different laser intensities: this method describes the speckle intensity statistics modification induced by speckle self-focusing and inter-speckle interaction as observed in electromagnetic simulations.The last part of the thesis is devoted to establish a baseline towards modelling of laser self-focusing in real ICF conditions. For this purpose, our results are extended to absorbing plasmas with a linear density profile. Speckle self-focusing is investigated here for different plasma lengths, and the effect of laser absorption is discussed. It is demonstrated that the proposed method of creation of a multi-beamlet speckle pattern operates in the conditions relevant to the direct-drive ICF. It allows to control efficiently the speckle self-focusing and its effect on the speckle intensity distribution in plasma

Le choc cardiogénique est une pathologie grave pouvant mettre rapidement le pronostic vital du patient en jeu. Malgré de nombreux progrès réalisés dans sa prise en charge, la mortalité liée à cette affection reste très élevée. Une des avancées importantes dans le traitement du choc cardiogénique développée ces dernières années est l’ECMO. Mais force est de constater, que malgré la restauration d’un flux circulatoire adéquat, nous restons confrontés à une mortalité élevée chez ces malades. La première partie de cette thèse est un rappel des principaux concepts du choc cardiogénique de l’ECMO ainsi qu’un rappel des effets de l’hypothermie. Nous rapportons dans la deuxième partie notre recherche expérimentale chez le cochon qui a permis de mettre en évidence un effet bénéfique de l’hypothermie sur la fonction cardiaque et sur la réactivité vasculaire chez les animaux en choc cardiogénique traités par une ECMO. Dans la troisième partie, nous discutons et analysons nos résultats en essayant d’apporter des explications physiologiques
Cardiogenic shock is still considered as a severe medical condition. Despite much progress in the treatment of the cardiogenic shock, this disease is still associated with a high mortality. An important advance in the treatment of the cardiogenic shock is the use of ECMO. However, despite the restoration of a proper circulatory flow, we are still facing significant mortality in these patients. The first part of this manuscript is a reminder of the main concepts of the cardiogenic shock and ECMO and the concept of hypothermia. In the second part, we report the results of our experimental research who highlighted a beneficial effect of hypothermia in cardiac function and vascular reactivity in animals in cardiogenic shock treated by ECMO. In the third part we discuss our results and we try to rapport physiological explications of our results

Thesis (Ph. D.)--Southern Illinois University Carbondale, 2008.
"Department of Economics." Keywords: Monetary shocks, MENA, Middle East and North Africa, Emerging markets, Shocks, Monetary announcements, Pass through Includes bibliographical references (p. 77-83). Also available online.

Le schéma d'allumage par choc représente une alternative aux schémas d'allumage classiques en Fusion par Confinement Inertiel. Sa singularité repose sur la relaxation des contraintes sur la phase de compression et l'atteinte des conditions d'allumage par l'envoi d'une impulsion laser brève (~500 ps) et très puissante (~300 TW) sur le combustible en fin d'implosion.Au cours de ce travail de thèse, il a été établi que ce procédé induit une configuration non-isobare du combustible au moment de l'allumage, modifiant ainsi les critères d'inflammation du Deutérium-Tritium (DT) par rapport aux schémas conventionnels d'allumage. Un modèle de gain pour la combustion est ensuite développé et des courbes de gain pour l'allumage par choc sont alors obtenues puis validées numériquement. La modélisation hydrodynamique présentée a démontré qu'il est ainsi possible d'obtenir de hauts gains à plus faibles énergies laser que l'allumage conventionnel du fait de la haute pression du point chaud au moment de l'allumage résultante de la propagation du choc d'allumage.Le code d'hydrodynamique radiative CHIC du CELIA a été utilisé afin de développer des dépendances paramétriques définissant les conditions optimales en termes de paramètres de dimensionnement de cibles pour l'atteinte des conditions d'ignition. Ces études numériques ont mis en lumière le potentiel du procédé d'allumage par choc en termes d'économie d'énergie laser, de hauts gains mais aussi de marges de sécurité et de robustesse pour l'allumage. Enfin, les résultats des premières campagnes expérimentales d'allumage par choc en symétrie sphérique effectuées sur l'installation laser OMEGA (NY, USA) sont présentés. Une interprétation des résultats est proposée à partir de simulations hydrodynamiques mono et bidimensionnelles. Différentes pistes sont alors explorées afin d'expliquer les différences observées et des solutions potentielles pour l'amélioration des performances à l'échelle de l'installation OMEGA sont proposées
The Shock Ignition (SI) scheme is an alternative to classical ignition schemes in Inertial Confinement Fusion. Its singularity relies on the relaxation of constraints during the compression phase and fulfilment of ignition conditions by launching a short and intense laser pulse (~500 ps, ~300 TW) on the preassembled fuel at the end of the implosion.In this thesis, it has been established that the SI process leads to a non-isobaric fuel configuration at the ignition time thus modifying the ignition criteria of Deuterium-Tritium (DT) against the conventional schemes. A gain model has been developed and gain curves have been infered and numerically validated. This hydrodynamical modeling has demonstrated that the SI process allows higher gain and lower ignition energy threshold than conventional ignition due to the high hot spot pressure at ignition time resulting from the ignitor shock propagation.The radiative hydrodynamic CHIC code developed at the CELIA laboratory has been used to determine parametric dependences describing the optimal conditions for target design leading to ignition. These numerical studies have enlightened the potential of SI with regards to saving up laser energy, obtain high gains but also to safety margins and ignition robustness.Finally, the results of the first SI experiments performed in spherical geometry on the OMEGA laser facility (NY, USA) are presented. An interpretation of the experimental data is proposed from mono and bidimensional hydrodynamic simulations. Then, different trails are explored to account for the differences observed between experimental and numerical data and alternative solutions to improve performances are suggested

Ce travail de thèse s’appuie sur une étude expérimentale en tube à choc, plus précisément, c’est une approche expérimentale de l'étude de l'interaction fluide-structure. Considérons un solide indéformable auquel on laisse un degré de liberté en rotation autour d'un axe. Cette structure ferme un espace clos. Si le contenu de l'espace clos subit le passage d'une onde de choc, ce solide va être mis mouvement et tourner autour de son axe. Concrètement, l'onde de choc va augmenter les caractéristiques physiques, en particulier sa pression, du fluide en contact avec la face impactée de cette porte. La face opposée de la porte ne subissant pas ou que très peu l'influence de l'onde de choc, une seule de ses faces est soumise à la surpression. Au moment de l'impact, le déséquilibre ainsi créé impose une action mécanique sur la porte qui va la faire accélérer et tourner autour de son axe de rotation. Jusqu'à ce stade tout est relativement simple. La difficulté intervient à l'instant où la porte commence à s'ouvrir, car les frontières du volume dans lequel le fluide évolue sont modifiées. Des fuites apparaissent et le gaz qui était maintenu dans un volume clos peut maintenant s'écouler vers un milieu libre. Une communication entre les gaz agissant de chaque coté de la porte est créée modifiant leurs propriétés et par conséquent la pression agissant sur chaque côté de la porte. Les actions mécaniques qui s'appliquent sur la porte ne sont plus les mêmes, et par conséquent l'accélération que la porte subit aussi. Au fur et à mesure que la porte change de position, le problème fluide continue d'être modifié et change en retour son action sur la porte. Cette interaction perdure soit jusqu'à ce que les limites du problème cessent d'être modifiées, la porte ne peut plus bouger, ou bien lorsque les actions mécaniques agissant sur la porte s'équilibrent, les fluides de chaque côté de la porte étant dans le même état physique. Le travail présenté ici est une étude des paramètres du fluide ou du solide en mouvement qui sont les acteurs de la loi comportementale gérant ce système complexe. Pour ce faire, nous avons réalisé une maquette expérimentale mettant en action la physique que nous venons de décrire et nous l'avons adaptée à un tube à choc. En éprouvant de nombreuses configurations expérimentales, nous avons pu déterminer comment l'écoulement interne d'un tube à choc évolue lorsqu'il est plus ou moins ouvert à son extrémité. Comment une porte fermée réagit-elle à l'impact d'une onde de choc et quelles en sont les conséquences sur l'évolution des fluides mis en jeu? Quelles sont les conséquences d'une position différente de la porte au moment de l'impact avec l'onde de choc? Ou encore, quel rôle joue l'intensité de l'onde de choc incidente ou l'inertie de la porte sur toute cette dynamique?
This thesis is based on an experimental study carried out in shock tube; in particular, this is an experimental approach to the study of fluid-structure interaction. Consider a rigid body which is allowed to rotate only around an axis and which closes a confined space. If a shock wave crosses the content of the confined space, the body will accelerate and rotate around its axis. Specifically, the shock wave will increase the physical characteristics, especially its pressure, of the fluid acting on the impacted face of the door. The opposite side of the door is not influenced by the incident shock wave, only one of its faces is subjected to overpressure. Following the first impact, the resulting imbalance imposes a mechanical action on the door that will increase its speed and make it turn around its rotation axis. The difficulty comes when the door begins to open: the volume boundaries in which the fluid is contained are modified. Leaks occur and the gas kept in this closed volume can now flow to the atmosphere. Communication between the gas acting on each side of the door is created modifying their properties and consequently the pressure acting on each side of the door.The mechanical actions that apply to the door are no more the same with time, and therefore the acceleration of the door is changing. As the door moves, the fluid problem continues to be changed and in turn it changes its action on the door. This interaction process continues until either the limits of the problem ceases to be changed, the door cannot move, or when the mechanical actions acting on the door are in equilibrium, fluids on each side of the door are in the same physical state. The presented work is a study of the parameters of the fluid or the solid motion which are main actors in the behavioral law managing this complex system. In this aim, we designed an experimental device involving the physics that we have described and we have adapted it to a shock tube. Testing many experimental configurations, we could determine how the internal flow of a shock tube evolves when the end of this shock tube is more or less open.How a closed door reacts to the impact of a shock wave and what are the implications for the evolution of the involved fluids? What are the consequences of a different position of the door at the instant of the impact with the incident shock wave? What role plays the intensity of the incident shock wave or the inertia of the door on this dynamic?

Les chocs forts sont présents dans des phénomènes astrophysiques variés. De tels chocs sont fortement influencés par le rayonnement par son couplage avec l’hydrodynamique. Par suite, leur topologie et leur dynamique sont assez complexes. Générer de tels chocs hypersoniques en laboratoire, dans des conditions contrôlées, est ainsi un outil pertinent pour étudier l’influence du rayonnement et pour comparer aux résultats des simulations numériques. Ces chocs sont générés par des lasers intenses et par des moyens électromagnétiques. La première partie du texte est consacré à l’étude numérique et expérimentale de l’interaction de deux chocs induits par laser se propageant en sens contraires. Les expériences ont été menées sur l’installation laser kJ PALS, qui permet de former deux chocs avec des vitesses propres différentes ($\sim$ 30-55 et 10-25 km/s respectivement) dans des gaz rares à pression faible (moins de 1 bar). Des diagnostics ont été installés : interférométrie visible, spectroscopie visible à résolution spatiale et temporelle, spectroscopie XUV intégrée en temps. Nos expériences montrent une forte interaction entre les deux précurseurs radiatifs. Les paramètres physiques du plasma ont été déduits de ces diagnostics et comparés aux résultats de simulations monodimensionnelles. La seconde partie est consacrée à la conception d’une expérience où le choc est généré de façon électromagnétique. L’optimisation de ce générateur est présentée ainsi que l’environnement expérimental permettant d’étudier des chocs jusqu’à 30 km/s dans des gaz rares peu denses (1 mbar)
Strong shocks are present in various astrophysical phenomena. Such shocks are strongly influenced by the radiation through its coupling with hydrodynamics. Thus their topology and dynamics are quite complex. Generating such hypersonic shocks in the laboratory, with controlled conditions, is thus an adequate tool to study the influence of radiation and to compare them with numerical simulations. Such shocks can be generated by intense lasers and electromagnetic devices.The first part of this dissertation concerns the numerical and experimental study of the interaction of two counter propagating laser-driven shocks. The experiments, performed at the kJ PALS laser facility allowed to generate shocks with different speeds ($\sim$ 30-55 km/s and 10-25 km/s), in noble gases and low pressure (less than 1 bar). Several diagnostics were implemented: visible interferometry, time- and space-resolved visible spectroscopy, and time integrated XUV spectroscopy. Our experiment shows a strong interaction of one radiative precursor onto the second one. The physical parameters of the plasma were deduced from the diagnostics and compared with 1-D simulation results. The second part is devoted to the design of an experiment where the shock is generated electromagnetically. The optimization of this generator is presented and also the full experimental set up which allows studying shock $\sim$ 30 km/s in noble gas at $\sim$ 1 mbar

Récemment, les industries aérospatiale et automobile sont de plus en plus intéressées par les tests virtuels, car ils accélèrent le processus de conception et ils réduisent les coûts. C’est particulièrement vrai dans le cas des industries spatiales où les maquettes sont très coûteuses car les fusées sont uniques ou produites en nombre limité. Ariane 5 (et 6 dans l'avenir) est un lanceur qui est fabriqué par CNES et Airbus DS. Pendant le lancement, la coiffe est détachée par des charges pyrotechniques quand la fusée est à une hauteur suffisante (généralement au-dessus de 100 km). Les vibrations générées par les explosions se propagent dans les coques de la fusée jusqu'à la charge utile qui peut être endommagé. Le test au sol età pleine échelle HSS3+ a été effectué par CNES et Airbus DS pour enquêter sur cette éventualité. Cette thèse développe un logiciel capable de simuler le test HSS3+ pour caractériser les efforts produits par les charges pyrotechniques et pour réduire dans l'avenir le nombre de tests réels nécessaires. La tâche est difficile car la bande de fréquence considérée est très large (jusqu'à moyenne fréquence), les efforts des explosions sont inconnus, la géométrie est complexe et la maquette est composé des coques composites et sandwich. Le logiciel appelé Transient Analysis for PYROtechnic Shocks in Shells (TAPYROSS) est basée sur la Théorie variationnelle des Rayons Complexes (TVRC) qui est une méthode de Trefftz spécifiquement développé pour analyser la moyenne fréquence. De nombreuses améliorations de la théorie et des performances ont été introduits pour étudier ce cas réel de complexité industriel. Le dernier chapitre est dédié aux comparaisons entre les données réelles et les simulations pour valider TAPYROSS et caractériser les efforts des explosions
Recently, aerospace and automotive industries are increasingly interested in virtual testing since it speeds-up the design process and reduces costs. This is particularly true in case of space industries where specimens are very costly because rockets are unique or produced in limited number. Ariane 5 (and 6 in the future) is a heavy lift launch rocket manufactured by CNES and Airbus DS. During launch the protective fairing is severed from the rocket by pyrotechnic charges once sufficient altitude is reached (typically above 100 km). Shock vibrations propagate throughout rocket shell structure to the payload which can be damaged. The HSS3+ ground full-scale test was developed by CNES and Airbus DS to investigate such eventuality. This thesis develops a software capable of simulating the HSS3+ test to characterize explosion loads and to reduce the number of future required real tests. The task is difficult since the interesting frequency band is wide (up to mid-frequency), the explosion loads are unknown, the geometry is complex, and the specimen is composed of sandwich composite shells. The software called Transient Analysis for PYROtechnic Shocks in Shells (TAPYROSS) is based on the Variational Theory of Complex Rays (VTCR) which is a Trefftz method specifically developed to analyze the mid-frequency band. Many theory and performance improvements are introduced to address this real industrial test case. At the end, comparisons between real data and simulations validate TAPYROSS and characterize explosion loads

La dysfonction des mécanismes de régulation vasculaire, observée dans les états de choc septique (CS), hémorragique (CH) et la cirrhose (C), remet en question l’efficacité des substances vasoactives utilisées. L’objectif de ce travail est l’évaluation hémodynamique, systémique et splanchnique de l’administration d’hydrogène sulfuré [H2S], de terlipressine [TP] et de noradrénaline [NE] au cours des complications des CS, CH et C. Suite à une ischémie/reperfusion (I/R) chez le rat, le sepsis n’a pas d’impact particulier sur le rein, lors de la phase précoce, alors que le débit rénal varie en réponse aux variations de pression artérielle, incluant le phénomène d’autorégulation. Le CS est associé très précocement à une augmentation du flux sanguin dans les capillaires péritubulaires et à une dysfonction rénale limitée par la perfusion de NE. Au cours d’un CH retransfusé et réanimé par un remplissage vasculaire, l’inhibition endogène de H2S aggrave la dysfonction rénale suite à une diminution des vitesses microcirculatoires péritubulaires et favorise un syndrome de fuite capillaire. A l’inverse, l’administration exogène de H2S pourrait provoquer un rétrocontrôle négatif sur l’activité de l’enzyme principale de production de H2S endogène, la CSE. Lors d’une hypertension portale par C chez le rat, la NE augmente la pression porte à faibles doses et augmente la contraction maximale des veines portes in vitro par rapport à la vasopressine, ce qui augmente le risque hémorragique. Au contraire, la TP diminue le débit mésentérique et la pression porte, ce qui favorise la réponse hémodynamique de réduction du risque d’hémorragie digestive
The impairment of vascular regulatory mechanisms observed in cirrhosis and shock situations, reduces the effectiveness of vasoactive substances used in treatments. The aim of this study is the hemodynamic, systemic and splanchnic assessments of vasoactive molecules proposed for the treatment of septic shock, hemorrhagic shock and cirrhosis complications (hydrogen sulfide [H2S], terlipressin [TP] and norepinephrine [NE]). In a model of ischemia/reperfusion (I/R), sepsis has no particular impact on the kidney since renal blood flow varies in response to mean arterial blood pressure variations, including an auto-regulation phenomenon. Sepsis is very rapidly associated with hypervelocity of blood flow in peritubular capillaries and renal dysfunction, both of wich are reserved by NE infusion. In hemorrhagic shock model controlled and resuscitated by Gelofusin® perfusion, we demonstrated that inhibition of endogenous H2S worsening renal dysfunction due to decreased renal peritubular microcirculatory velocities and promotes capillary leak syndrome. While the exogenous administration of H2S, could cause a negative feedback on the activity of the principal enzyme of endogenous H2S production, the CSE. During portal hypertension by cirrhosis in rats, NE increases the portal venous pressure, at low doses, and is more efficient than vasopressin on the portal veins of cirrhotic rats in vitro. However TP significantly reduces the mesenteric artery blood flow and the portal vein pressure. Taken together, TP could reduce the variceal bleeding risk associated with cirrhosis in comparison to NE

Le sepsis est un problème mondial de santé publique du fait de son incidence croissante et de sa mortalité importante. Après une première phase très inflammatoire, les patients septiques présentent une profonde immunodépression, objectivée par un risque accru d’infections secondaires et de décès. Dans ce contexte, des thérapeutiques immunostimulantes sont actuellement testées. Afin d’identifier des cibles thérapeutiques pertinentes et des biomarqueurs permettant l’individualisation des traitements, la description exhaustive des mécanismes immunosuppresseurs mis en jeu est primordiale. Les lymphocytes B ont été peu étudiés au cours du sepsis. Des données récentes ont révélé l’existence de cellules B régulatrices dans différents contextes cliniques. Ainsi, nous avons fait l’hypothèse que des lymphocytes B / plasmocytes régulateurs pouvaient être impliqués dans l’établissement de l’immunodépression induite par le sepsis.Chez les patients en choc septique, nous avons montré que les lymphocytes B présentent une perte de leur fonction de prolifération et un phénotype d’épuisement cellulaire. Ils produisent de l’IL-10, cytokine suppressive (Journal of Immunology 2018). Enfin, une plasmocytose circulante apparait, confirmée par cytométrie de masse (Scientific Reports 2018). Dans un modèle murin de sepsis, ces plasmocytes inhibent la prolifération des lymphocytes T ex vivo et expriment des marqueurs phénotypiques suggérant pour la première fois la présence de plasmocytes régulateurs dans le sepsis.L’importance clinique des plasmocytes régulateurs reste à définir (mécanismes régulateurs, liens avec les paramètres cliniques, association avec les réactivations virales…). Elle pourrait conduire à l’établissement de nouveaux biomarqueurs pour le suivi immunitaire des patients et à de nouvelles approches thérapeutiques
Sepsis in a major health problem associated with rising incidence and high mortality rate. In septic patients, an initial proinflammatory response causing life-threatening organ failures is followed by the development of a deep immunosuppression, associated with increased risk of secondary infections and death. In this context, immunostimulating therapies are currently tested. However, success of this strategy requires identification of relevant therapeutical targets and biomarkers allowing individualisation of treatments. B lymphocytes have been poorly studied in sepsis. Moreover, existence of regulatory B cells was recently revealed in several clinical contexts. Thus, we made the assumption that regulatory B lymphocytes or plasma cells could be implied in sepsis-induced immunosuppression establishment.In septic shock patients, we showed that B cells present with decreased proliferation capacity and exhausted-like profile, and are able to produce immunosuppressive IL-10 (Journal of Immunology 2018). We also observed blood plasmacytosis in patients, confirmed by mass cytometry analysis (Scientific Reports 2018). In a murine model of sepsis, the ability of plasma cells to inhibit T cell proliferation ex vivo, and their phenotypic profile suggest for the first time the existence of regulatory plasma cells in sepsis.The role of regulatory plasma cells within sepsis-induced immunosuppression has to be further explored in patients (underlying regulatory mechanisms, associations with clinical outcomes and viral reactivations…). It could highlight novel biomarkers for patients’ monitoring and innovative therapeutical approaches

La lutte contre les effets des Engins Explosifs Improvisés (EEI) constitue un enjeu majeur pour la sécurité intérieure et pour la protection des Forces Armées déployées à l’extérieur du territoire national. Parmi différents matériaux poreux, il a été démontré expérimentalement depuis les années 70 que les mousses aqueuses présentent une capacité à atténuer les ondes de choc. Différents mécanismes d’atténuation ont déjà été identifiés mais leur quantification reste encore peu expliquée. L’objectif de cette étude est de décrire les mécanismes physiques d’interaction d’une onde de choc sphérique entraînant de multiples fragments métalliques avec un volume de mousse aqueuse. En fonction de la distance entre la charge et la couche d’absorption, le choc est susceptible d’arriver avant les fragments, modifiant ainsi significativement la structure de la mousse et ses capacités d’atténuation et de ralentissement. Des essais de fragment unitaire ont été menés sur une configuration monodimensionnelle, essais dont les conclusions ont été validées sur une charge complète en champ libre à l’Institut franco-allemand de recherche de Saint Louis (ISL) dans le groupe "Protection contre les Explosifs". Des mesures de pression en tube à choc couplées à des visualisations d’interaction entre un choc et une couche de bulle ou une bulle unitaire ont permis de préciser la modification de la structure de l’onde de choc par la mousse. Ces essais ont été réalisés au LBMS (ENSTA Bretagne) et dans le groupe de recherche "Aérodynamique, mesures et simulations" (ISL) où il est possible de générer des profils de type souffle en tube à choc
The fight against Improvised Explosive Device (IED) effects represents a permanent challenge for homeland security and armed forces protection deployed abroad. Aqueous foam was identified as a protective technology against blast effects in the 1970s. Several physical characteristics can account for this attenuation but their relative influences are still not completely determined and require further investigation. The objective of this study is to improve the knowledge of the physical phenomena governing the interaction between an aqueous foam layer and a shock/metallic fragments combination. Depending on the distance between the explosive charge and the absorption medium, the shock is likely to arrive before the fragments consequently modifying the foam structure. Experiments with a single fragment were undertaken in a one dimensional configuration. Obtained results were applied to predict the foam mitigation capability against a complete explosive charge detonated in free field at the French-German Research Institute of Saint-Louis (ISL) in the research group "Protection against Explosives". Pressure measurements in shock tube with visualization of shock/bubbles interaction provided precise information on the foam structure evolution during the impact process. These last experiments were conducted in LBMS (ENSTA Bretagne) and in the research group "Aerodynamic, Measurements and Simulations" (ISL), using a shock tube generating blast wave profiles

Le collage par adhérence moléculaire consiste à joindre deux surfaces entre elles sans l'utilisation de matière adhésive. Cette technologie est particulièrement utilisée pour la fabrication de systèmes optiques comme les découpeurs d'images ou les interféromètres qui sont utilisés en optique terrestre. L'objectif final dans le développement de cette technologie est d'intégrer ces assemblages dans des systèmes optiques spatiaux. Or l'environnement spatial est totalement différent de l'environnement terrestre. Un satellite peut subir des chocs, des vibrations ou de la fatigue thermique. Il est nécessaire de caractériser avec précision l'adhérence moléculaire sous ces sollicitations pour respecter les exigences de l'Agence Spatiale Européenne. Cette thèse s'attache à caractériser la tenue aux chocs de l'adhérence moléculaire. Dans ce contexte, une nouvelle machine d'essais a été développée pour mener une campagne d'essais. Ce nouveau banc d'essais consiste à générer un choc dans une éprouvette placée dans un système de type Arcan. Les premiers essais sont réalisés sur des assemblages en aluminium collé avec trois différentes colles afin de valider le comportement du banc d'essais. Puis, une campagne expérimentale est effectuée sur des éprouvettes en verre de silice adhérées par adhérence moléculaire avec différentes procédures de traitement de l'adhérence. L'énergie de rupture aux chocs est définie pour chaque type d'interface avec les essais dynamiques. Suite aux essais statique, une simulation par éléments finis permet de définir la contrainte critique à l'aide d'un critère en contrainte. Pour finir, une étude de choc sur un Coin de Cube optique est réalisée
The fused silica glass direct bonding consists in joining two surfaces without using any adhesive. This technology is used in particular to manufacture optical systems like optical slicers or interferometers used in terrestrial optics. The final aim in the development of this technology is to integrate these assemblies in spatial optics systems. However the spatial environment is totally different from the terrestrial one. A satellite may undergo shocks, vibrations or thermal fatigue. It is necessary to characterize with accuracy the direct bonded interface under these solicitations to respect the European Space Agency requirements. The aim in this works consists to characterize the direct bonding shock resistance. In this context, a new test machine has been developed to lead on an experimental campaign. This new machine design consists to generate a shock in a specimen placed in modified Arcan device. The first tests are performed on adhesively-bonded assemblies in aluminium with three different adhesives to validate the bench behaviour. After, an experimental campaign is performed on silica glass direct bonding samples with different bonded procedure. The shock fracture energy is defined for each type of interface with dynamic tests. Following static tests, a simulation by finite elements is used to define the critical stress with a stress criterion. To finish, a shock study on a representative structure, in our case a Corner cube optic, is performed

Étude expérimentale de l'hypothermie ultra-rapide par ventilation liquide totale au cours de situations critiques d'ischémie-reperfusionL’ischémie-reperfusion est une situation rencontrée de façon pluri-quotidienne en anesthésie-réanimation. Sa prise en charge thérapeutique est limitée au traitement de la pathologie causale et à la suppléance des organes défaillants. Dans ce contexte, l’hypothermie possède des effets cyto- et organo-protecteurs pléiotropes, dont les bénéfices pourraient être pénalisés par des délais d’application trop longs. La ventilation liquide totale (VLT) hypotherme est une approche émergente, permettant de refroidir très rapidement un organisme. Elle consiste à ventiler les poumons avec des perfluorocarbones liquides, permettant d’assurer les échanges gazeux, tout en faisant varier la température de ces perfluorocarbones, et en utilisant le poumon comme bio-échangeur thermique.L’objectif de cette thèse était d’investiguer les effets de la VLT hypotherme au cours de la défaillance multi-viscérale dans des modèles d’ischémie-reperfusion systémique chez le lapin.Dans un premier travail, nous avons étudié un modèle d’ischémie-reperfusion par clampage de 30 minutes de l’aorte abdominale supra-cœliaque, suivi par 5 heures de reperfusion. Les animaux témoins développaient une défaillance multi-viscérale d’expression clinico-biologique sévère. Dans le groupe soumis à la VLT, cette stratégie permettait d’abaisser la température à 33°C en moins de 15 minutes, cible thermique maintenue pendant 75 minutes avant réchauffement. Les défaillances cardio-circulatoires, rénales et hépato-splanchniques étaient atténuées de façon pérenne, avec une protection d’autant plus puissante que la VLT était initiée tôt par rapport au clampage.Dans un second travail, nous nous sommes appuyés sur un modèle d’arrêt cardiaque en rythme non choquable par asphyxie, à l’origine d’une mortalité majeure de cause neurologique, et d’un syndrome post-arrêt cardiaque sévère. La VLT hypotherme offrait une neuro- et cardio-protection puissante, et une réduction du syndrome inflammatoire. L’hyperhémie cérébrale, la production d’espèces réactives de l’oxygène et l’augmentation de la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique étaient également significativement réduits.Ces travaux démontrent qu’une hypothermie systémique ultra-rapide par VLT hypotherme atténue les effets délétères multi-viscéraux de l’ischémie-reperfusion. La brièveté de la fenêtre temporelle de protection suggère que la rapidité d’obtention de la cible thermique est un élément clef dans le bénéfice permis par cette approche
Ultra-fast cooling with total liquid ventilation and ischemia-induced multi-organ failureIschemia and reperfusion injury is a major challenge in anesthesiology and critical care. Resolution of the underlying condition and organ replacement therapies are the cornerstone of the treatment. Hypothermia exhibits a myriad of protective effects, but delays of application may blunt its benefits. Ultra-fast cooling with total liquid ventilation (TLV) is an emerging strategy, which consists in lung ventilation with cold perflurocarbons and uses the lungs as a heat exchanger while maintaining normal gas exchanges. Our objective was to investigate the effects of TLV-induced cooling during multiorgan failure caused by systemic ischemia-reperfusion in rabbits.In a first study, the application of 30 minutes of supraceliac aortic cross-clamping followed by 300 minutes of reperfusion led to severe multiorgan failure in control animals. On the contrary, animals submitted to hypothermic TLV reached the temperature of 33°C within less than 15 minutes. Hypothermia was maintained during 75 minutes before rewarming. This brief period of hypothermic TLV attenuated biochemical and histological markers of multiorgan failure. Cardiovascular and liver dysfunctions were limited by this short period of hypothermic TLV, even when started after reperfusion. Conversely, acute kidney injury was limited only when hypothermia was started before reperfusion.In a second study, non-shockable cardiac arrest from respiratory cause was responsible for a high rate of mortality and a severe post-cardiac arrest syndrome. Hypothermic TLV had potent neuro- and cardio-protective effects, as well as reduced inflammatory syndrome. Early preservation of the blood-brain barrier integrity and cerebral hemodynamics as well as reduction in the immediate reactive oxygen species production in the brain, heart, and kidneys were also notable.These studies demonstrate that ultra-fast cooling by TLV alleviates the deleterious effects of ischemia-reperfusion. The optimal duration and timing of TLV-induced hypothermia for end-organ protection in hypoperfusion states remains to be determined

Cette thèse présente plusieurs contributions méthodologiques au traitement des images multicomposantes. Nous présentons notre travail dans le contexte applicatif difficile de l’imagerie de tomographie d’émission de positons dynamique (TEPd), une modalité d’imagerie fonctionnelle produisant des images multicomposantes fortement dégradées. Le caractère vectoriel du signal offre des propriétés de redondance et de complémentarité de l’information le long des différentes composantes permettant d’en améliorer le traitement. Notre première contribution exploite cet avantage pour la segmentation robuste de volumes d’intérêt au moyen de modèles déformables. Nous proposons un champ de forces extérieures guidant les modèles déformables vers les contours vectoriels des régions à délimiter. Notre seconde contribution porte sur la restauration de telles images pour faciliter leur traitement ultérieur. Nous proposons une nouvelle méthode de restauration par équations aux dérivées partielles permettant d’augmenter le rapport signal sur bruit d’images dégradées et d’en renforcer la netteté. Appliqués à l’imagerie TEPd, nous montrons l’apport de nos contributions pour un problème ouvert des neurosciences, la quantification non invasive d’un radiotraceur de la neuroinflammation
This thesis presents several methodological contributions to the processing of vector-valued images, with dynamic positron emission tomography imaging (dPET) as its target application. dPET imaging is a functional imaging modality that produces highly degraded images composed of subsequent temporal acquisitions. Vector-valued images often present some level of redundancy or complementarity of information along the channels, allowing the enhancement of processing results. Our first contribution exploits such properties for performing robust segmentation of target volumes with deformable models.We propose a new external force field to guide deformable models toward the vector edges of regions of interest. Our second contribution deals with the restoration of such images to further facilitate their analysis. We propose a new partial differential equation-based approach that enhances the signal to noise ratio of degraded images while sharpening their edges. Applied to dPET imaging, we show to what extent our methodological contributions can help to solve an open problem in neuroscience : noninvasive quantification of neuroinflammation

Les systèmes pyrotechniques sont des éléments clés pour la réussite de la mise en orbite des satellites. Ils permettent de réaliser des fonctions vitales pour la phase de vol d'un lanceur spatial comme l'allumage des moteurs, la séparation d'étages ou la neutralisation. L'actionnement de ces systèmes pyrotechniques nécessite différents effets pyrotechniques comme la génération d'une flamme, d'une grande quantité de gaz et une onde de choc. Ces travaux de thèse interviennent à la suite d'une précédente thèse sur la conception d'un initiateur intelligent et sécurisés permettant de générer une flamme et une grande quantité de gaz mais pas une onde de choc, indispensable dans la réalisation de certaines fonctions pyrotechniques comme la séparation d'étages ou la neutralisation. L'initiateur est piloté par commandes numériques, il dispose d'un stockage local d'énergie, d'une barrière de sécurité mécanique, et d'un PyroMEMS permettant de convertir un signal électrique en un signal pyrotechnique. Cet initiateur est conçu pour remplacer les systèmes pyrotechniques actuellement utilisés sur Ariane 5 car ils sont lourds, encombrants, ils contiennent une grande quantité de substance pyrotechnique augmentant les coûts de fabrication et de stockage, pour finir, les détonateurs et les lignes de transmissions contiennent du plomb dont l'obsolescence est programmé par la réglementation Européenne REACh. L'objectif de ces travaux de thèse est de concevoir et de développer la fonction détonation à partir d'un PyroMEMS contenant moins de 50 µg de nanothermite Al / CuO dans un volume inférieur à 0,83 cm3. Après l'étude des méthodes d'amorçage d'explosif secondaire et de l'état de l'art des détonateurs existant, nous avons conçu une architecture fonctionnant sur la propulsion d'un projectile créant une onde de choc par impact. Le développement de cette fonction détonation a permis d'étudier le comportement de différentes nanothermites (Al / CuO, Al / Bi2O3, Al / MoO3 et Al / PTFE) dans l'optique de propulser le projectile. Un modèle de balistique intérieure est développé avec la combustion de nanothermite Al / Bi2O3 dopé avec du PTFE permettant de conclure qu'il n'est pas possible d'utiliser des nanothermites pour amorcer par impact un explosif secondaire tel que le RDX. Un système de propulsion basé sur la combustion du RDX initié par nanothermite est alors développé avec une étude de l'influence des paramètres dimensionnels. La réalisation d'un démonstrateur final qui permet d'amorcer en détonation du RDX démontre la faisabilité d'un tel dispositif et permet de valider des choix de conception
Pyrotechnic systems are the keys for satellite launching on orbit. Those systems are used for engines ignition, stage separation and self-destruction. To activate those functions, different kinds of initiators are used to generate a flame, pressure from gas expansion and a shock wave. This work involved following a previous thesis on the design of a smart and safe initiator able to generate a flame and pressure form gas expansion but not a shock wave which is essential in achieving certain functions on launcher as stage separation or neutralization. The initiator is controlled by digital controls, it contain local energy source, a mechanical safety barrier and a PyroMEMS for electro-pyrotechnical conversion. This initiator is design to replace Ariane 5 current pyrotechnic systems because they are heavy, bulky, they contain a large amount of pyrotechnic substance increasing the cost of manufacturing and storage. Also detonators and transmission lines contain lead banned by the European REACh. The goal of these thesis works is to design the detonator function from the flame generated by the PyroMEMS containing 50 µg of Al / CuO nanothermite in a volume less than 0,83 cm3 without primary explosive. After the study of secondary explosive priming methods and the state of art of existing detonators, we designed an architecture running on propelling a projectile creating a shock wave through impact. The development of this detonation function was used to study the behavior of different nanothermites (Al / CuO, Al / Bi2O3, Al / MoO3 and Al / PTFE) with a view to propel the projectile. An interior ballistic model is developed with the combustion nanothermite Al / Bi2O3 doped with PTFE to conclude that it is not possible to use nanothermites to ignite in detonation by impact, by a shock to Detonation Transition) a secondary explosive such as RDX. A propulsion system based on the combustion of RDX initiated by nanothermite is then developed with a study of the influence of dimensional parameters. Achieving a final demonstrator allows to ignite in detonation RDX demonstrates the feasibility of such a device and to validate design choices

On a récemment mis en évidence l'existence d'une étroite interconnexion entre la perception d'éléments d'origine microbienne (qui se fait à travers les récepteurs de l’immunité innée tels que les TLRs) et l'homéostasie du réticulum endoplasmique. En situation de stress, une grande quantité de protéines mal repliées s'accumule dans le réticulum, déclenchant une série de réponses cellulaires connues sous le nom de "Unfolded Protein Response" (UPR). On a découvert que l'activation de l'UPR contribue à la réponse inflammatoire, en particulier chez les cellules dendritiques. GADD34/PP1 est un complexe protéique qui dé-phosphoryle eIF2α et participe à la restauration de la synthèse protéique. On a démontré que GADD34 a aussi un rôle dans le contrôle de l’expression des cytokines pro-inflammatoires, en particulier l'interféron de type I. Le but de cette thèse est de clarifier comment la voie de signalisation des TLRs et le UPR s'intercroisent et comment est-ce qu'on peut exploiter cette interaction dans des cas pathologiques J’ai pu démontrer, à l'aide de cellules dendritiques d’origine humaine et murine, que le guanabenz (GBZ), un inhibiteur du complexe GADD34/PP1, est capable de bloquer l'activation des récepteurs TLRs endosomaux. Cet inhibiteur est également capable de bloquer le choc septique dépendent de TLR9 et de baisser le niveau d’autoanticorps dans un modèle lupique. En conclusion, j'ai pu démontrer, aussi bien in vitro que in vivo, que le guanabenz est capable d'inhiber les TLRs endosomaux à travers un nouveau mécanisme d’inhibition sur CH25H, une enzyme du métabolisme du cholestérol, qui a été récemment découvert comme faisant partie de l'immunité innée
Sustained immune reaction is strictly interconnected to pathogenic situations. For this reason, the activation of immune cells is controlled by multiple pathways. A cross-talk between microbial sensing and Endoplasmic Reticulum (ER) homeostasis has been discovered. Abnormal accumulation of proteins in the ER is a sign of cellular malfunction and triggers emergency rescue pathways, collectively known as the Unfolded Protein Response (UPR). UPR induction triggers or amplifies inflammatory signals by dendritic cells (DCs). GADD34/PP1 is a holophosphatase complex that dephosphorylates eIF2α and participates in the UPR feedback loop, by restoring protein translation. It has been shown that GADD34 plays an important role in controlling the expression of pro-inflammatory cytokines, especially type I interferon. In dendritic cells (DCs), pathogens are sensed by Pathogen Recognition Receptors (PRRs); the better characterised class of PRRs being the Toll-Like Receptors (TLRs). Thus, the aim of my thesis is to investigate how TLRs and ER-signalling pathways intersect and how this can be used to control pathogenic states, with particular attention for the GADD34/PP1 complex. Using both human and mouse DCs, we show that guanabenz (GBZ), an inhibitor of the GADD34/PP1 complex, blocks endosomal TLRs activation. The same inhibitor rescues mice viability in a TLR-dependent septic shock model and controls the circulating autoantibodies in a lupus model. Our studies show that TLR9 is particularly sensitive to GBZ. We show also that GBZ has a previously unidentified effect on CH25H, an enzyme that hydroxylates the cholesterol in 25-hydroxycholesterol, recently linked to TLRs signaling

Etude experimentale de l'influence de la nature de la cible sur la pression induite par le laser d'une part et par l'utilisation du processus de desadaptation pour amplifier la pression de l'onde de choc dans des cibles multimateriaux d'autre part. Developpement d'analyses numeriques conduisant a la mise en place d'un code monodimensionnel multimateriaux et d'un code bidimensionnel. Ces codes ont permis de preciser les mecanismes de compression du milieu. Application a l'analyse des resultats experimentaux obtenus sur des materiaux de numero atomique tres different (al, au, cu, mo, mg, ta)

Ce manuscrit présente trois expériences menées dans le cadre de la fusion nucléaire par confinement inertiel. La première expérience porte sur l'étude la propagation d'un faisceau d'électrons rapides dans un plasma pré-comprimé dans le cadre du schémas d'allumage rapide. Deux expériences sur la génération d'onde de choc dans des plasmas ont été menées dans le cadre du schéma d'allumage par choc. La première expérience a été consacre à l'étude le la propagation d'un faisceau d'électrons rapides dans une cible comprimée. L'implosion de la cible avec une géométrie cylindrique a été menée avec l'installation laser GEKKO XII (ILE Osaka, Japon). Le faisceau d'électrons rapides a été injecté en utilisant l'installation laser LFEX (_1019W/cm2). et sa propagation à travers le cylindre comprimé a été observée avec plusieurs diagnostics X. Cette expérience a démontré l'effet d'un guidage du faisceau d'électrons rapides résultant du champ magnétique auto-généré. Par ailleurs, les résultats de cette expérience ont été en bon accord avec deux des simulation numériques. Cette étude a fait l'objet de la publication Approach to the study of fast electron transport in cylindrically imploded targets, Laser and particle Beams, 33, 525-534, (2015). Deux autres expériences ont été réalisées pour l’étude de la propagation de chocs forts créés par laser dans un plasma. Celles-ci ont été réalisées avec différentes installations laser.Dans la première expérience avec le laser Gekko Xll, nous avons observé la création et la propagation de deux ondes de choc successives dans des plasmas d’ablation de CH et de Be. L’objectif de caractériser l’amplification d’un choc transmis par la collision des deux chocscontre propagatifs a été partiellement réalisé. La comparaison des résultats expérimentauxà des simulations hydrodynamiques a permis d’établir une amplification du choc d’unfacteur 2 en pression pour les conditions expérimentales réalisées. Les tirs sur une cible deBe a permis de développer et valider les outils d’exploitation de la propagation de deuxchocs par radiographie X. La deuxième expérience a été réalisée avec laser PHELIX de GSI(Darmstadt, Allemagne). Le but de cette expérience était d’étudier la génération de chocsforts qui ont été utilisés pour étudier l’équations d’état du carbone dans le domaine WDMpertinent pour le planétologie. Les conditions de pression et de densité pour le carboneont été obtenues en déduisant la pression et la vitesse de l’onde de choc des diagnosticschronométriques employés dans cette expérience. Des états du diamant en phase liquidemétallique pour des pressions de l’ordre de 7 Mbar et des températures de 15,000 degrésont été obtenus
This manuscript presents three experiments conducted as part of a nuclear fusion byinertial confinement. The first experiment is the study of the fast electron beam propagationin a pre-compressed plasma in the fast ignition scheme. Two other experiments about theshock wave generation in plasmas were conducted in the ignition shock pattern.The first experiment was devoted to the study of the fast electron beam transport in a compressed target. The implosion of the target with a cylindrical geometry was carriedout with the GEKKO XII laser facility (ILE Osaka, Japan). The fast electron beam wasgenerated by the LFEX laser ( 1019W/cm2) and its propagation through the compressedcylinder was observed with several X-ray diagnostics. This experiment showed the guidingeffect of the electron beam resulting from self-generated magnetic fields. Furthermore, theresults of this experiment were in good agreement with numerical simulations. This studywas the subject of the publication Approach to the study of fast electron transport incylindrically imploded targets, Laser and Particle Beams, 33,525-534,(2015). Two other experiments were performed to study the propagation of strong shockscreated by lasers in a plasma. These were carried out with different laser systems. In the firstexperiment with the Gekko XII laser, we observed the creation and the propagation of twosuccessive shock waves in an ablation plasma in CH and Be. The objective to characterizethe amplification of a transmitted shock by the collision of two counter propagatingshocks has been partially realized. The comparison of the experimental results with thehydrodynamic simulations enabled us to confirm an amplification of the shock by a factor2 in pressure in the condition of this experiment. The shot with a Be target allowed todevelop and to validate the diagnostic method of X-ray radiography for shock propagation.The second experiment was performed with laser PHELIX GSI (Darmstadt, Germany).The purpose of this experiment was to study the generation of strong shocks. They wereapplied to study the equation of state of carbone in WDM state for the planetology. Thecondition of pressure and density for the carbon were obtained by deducting the pressureand the velocity of the shock wave chronometric diagnostics employed in this experiment.In this experiment, diamond was at the metallic liquid phase with the pressure of 7 Mbarand the temperature of 15,000 degrees

Les télescopes terrestres et spatiaux recueillent une énorme quantité d'informations dans le domaine infrarouge en provenance d'objets astrophysiques ''chauds'' (500-3000 K) tels que les atmosphères d'exoplanètes (Jupiters chauds), de naines brunes et les enveloppes circumstellaires d'étoiles AGBs. Cette thèse s'inscrit dans une approche d'astrophysique de laboratoire s'attachant à reproduire in situ certains aspects des conditions extrêmes rencontrées au sein de ce type d'environnements afin notamment de produire des données haute température de molécules clefs. Le nouveau dispositif mis en place à Rennes couple une Source Haute Enthalpie à un spectromètre par temps de déclin d'une cavité optique (CRDS). Le gaz étudié, chauffé dans le réservoir à une température avoisinant 2000 K, est expulsé dans une chambre basse pression au travers d'un injecteur circulaire. Le jet libre hypersonique ainsi formé est sondé en tout point et avec une très haute sensibilité. La simulation de nos écoulements stationnaires (CFD) associée à la modélisation du spectromètre a abouti à des spectres synthétiques en très bon accord avec les spectres expérimentaux. Ces données numériques ont été utilisées pour expliquer l'origine des profils de raie atypiques et plus généralement pour comprendre la structure des jets hypersoniques axisymétriques. Le cœur isentropique de ces écoulements est caractérisé par de fortes conditions hors équilibre. Une température de vibration très élevée (1350 K) et une température de rotation très basse (10 K) ont été obtenues à partir d’un jet de CO et d’argon. Ce découplage des degrés de liberté internes permet de simplifier la structure rotationnelle des spectres enregistrés et facilite l’étude des états vibrationnels excités des molécules en révélant la structure des bandes chaudes, absentes des bases de données spectroscopiques pour la plupart des molécules polyatomiques. Une approche complémentaire consiste à sonder la couche de choc produite par l'ajout d'un obstacle sur le trajet de l'écoulement. La température rotationnelle est brutalement élevée donnant ainsi accès aux transitions rotationnelles de hautes valeurs du nombre quantique J. Ces deux méthodes ont été appliquées avec succès au méthane qui joue un rôle majeur dans de nombreux environnements astrophysiques chauds. Enfin, outre la production de données spectroscopiques, ce dispositif expérimental a permis de mettre en évidence la relaxation des degrés de liberté internes du CO dans différents gaz porteurs (He et Ar) en suivant l’évolution des températures de rotation et vibration le long de l'écoulement hypersonique, aussi bien dans le cœur isentropique qu'au sein des couches limites. Ces températures sont comparées aux températures d'excitation obtenues par des méthodes ab initio afin de valider des calculs de taux de collision. Les données obtenues alimenteront à terme des bases de données, matière première au développement de codes de transfert radiatif permettant d'interpréter les observations en provenance des milieux astrophysiques ''chauds''
A huge quantity of infrared spectra is collected by terrestrial and space telescopes from cool astrophysical objects (500-3000 K) like exoplanet (hot Jupiter) and brown dwarf atmospheres or circumstellar envelop of AGB stars. The main purpose of this thesis connected to experimental astrophysics is to provide high temperature data of key molecules by reproducing in the laboratory some aspects of such environments. A new setup built in Rennes couples a High Enthalpy Source to a highly sensitive Cavity Ring-Down Spectrometer. The gas studied, heated in the reservoir up to 2000 K, is expanded in a vacuum chamber through a circular nozzle and the resulting hypersonic jet can be probed at any location. Computational flow dynamics (CFD) calculations associated to a modeling of the infrared absorption lead to synthetic lines which are in very good agreement with the observed spectra. These numerical data were used to attribute the unusual double peak line shapes to the particular flow structure of axisymmetric hypersonic jets. Strong out-of-equilibrium conditions were evidenced in the isentropic core of the expansion. High vibrational temperature (1350 K) and rotational temperature lower than 10 K were recorded inside a jet of CO seeded in Ar. This degrees-of-freedom decoupling greatly simplifies the rotational structure of the recorded infrared spectra and unveils the presence of hot bands stemming from highly excited vibrational states which are significantly populated at high temperature. Our approach is therefore well suited for the study of rotationally cold hot bands of polyatomic molecules which are virtually missing in spectroscopic databases. A complementary approach consists in probing the shock layer formed upstream of an obstacle set perpendicularly to the hypersonic flow axis. Rotational temperature raises abruptly downstream the shock, revealing transitions associated with high J quantum numbers. These two methods were successfully applied to methane which plays an important role in numerous astrophysical environments. In addition to the acquisition of infrared spectroscopic data, the relaxation of internal degrees-of-freedom of CO seeded in different carrier gases (Ar and He) was studied by following the evolution of rotational and vibrational temperatures along the flow, in the isentropic core as well as in the peripheral viscous layers. These temperatures were compared to excitation temperatures calculated by an ab initio method in order to validate collision rates. These data will feed databases needed for the development of radiative transfer codes with a view to a better modeling of spectra observed from "hot" astrophysical environments

Dans de nombreuses régions du monde, d’immenses réserves gazéifères dites non conventionnelles sont piégées dans des roches faiblement perméables qui ne peuvent pas être exploitées par des méthodes de forage classiques. Bien que très controversée, la seule méthode d’exploitation de ces gisements repose actuellement sur la technique de fracturation hydraulique. Pour ces raisons, une collaboration de recherche a débuté en 2007 entre la société TOTAL et le Laboratoire de Génie Electrique de l’université de Pau (récemment devenu le laboratoire SIAME), visant à étudier l’opportunité d’utiliser la fracturation électrique comme solution alternative à la fracturation hydraulique. Cette méthode repose sur un procédé dynamique de fracturation de la roche par application d’une onde de pression créée suite à l’initiation d’un arc électrique dans un liquide. Ce travail, financé par TOTAL dans le cadre d’une bourse CIFRE, s’inscrit dans la continuité de travaux déjà engagés sur cette thématique et vise particulièrement à approfondir les connaissances concernant le cœur du procédé de fracturation : la décharge électrique dans l’eau et la caractérisation de l’onde de pression résultante. Dans cette optique, l’importance du circuit et des paramètres électriques de l’arc a été démontrée en termes d’injection de courant et de transfert de puissance. Une formule empirique permettant de prévoir la valeur de la pression dynamique a, par conséquent, été établie. Afin d’optimiser le rendement électro-acoustique, une étude spécifique a été menée sur l’effet du mode de rupture diélectrique du fluide. Ces travaux ont également permis de proposer des solutions concernant le contrôle de la dynamique de l’onde de pression. Enfin, les effets des propriétés thermodynamiques du fluide sur sa rigidité diélectrique, sur la consommation d’énergie, ainsi que sur la propagation de l’onde de pression ont été analysés afin d’établir une série de conclusions permettant d’optimiser le procédé
Numerous parts of the world contain huge unconventional gas reserves which are located in low permeability rocks, and consequently, cannot be produced by classical drilling techniques. Besides its numerous detractors, the only currently available method to exploit these reservoirs relies on hydraulic fracturing. For these reasons, a research collaboration was started in 2007 between the Total Company and the Electrical Engineering Laboratory of Pau university (recently renamed SIAME Laboratory). The main goal was to study the potential concerning the use of the electrical fracturing technique as an alternative to hydraulic fracturing. This method is based on a dynamic rock fracturing process through the applying of a pressure wave enhanced by the generation of an electrical arc into a liquid. This work, which is financed by TOTAL through a CIFRE funding, follows the track initiated on this topic and mainly intends to improve the knowledge concerning the critical part of the fracturing process: the electrical discharge in water and the resulting pressure wave characterization. In this purpose, the importance of the circuit and of the arc electrical parameters was demonstrated in terms of current injection and power transfer. An empirical formula used to predict the dynamic pressure value has consequently been established. In order to optimize the electro acoustic efficiency, a specific study was performed on the liquid dielectric breakdown modus. This work allowed us to suggest new solutions concerning the dynamic pressure wave control. Finally, the fluid thermodynamic properties effects on its dielectric strength, on the energy consumption, and on the pressure wave propagation were analyzed in order to draw conclusions for the process optimization

Sa conductivité électronique ou encore sa transparence optique sont autant de propriétés physico-chimiques singulières du graphène qui expliquent le nombre accru de méthodes d’exfoliation de précurseurs graphitiques développées pour l’obtention de ce matériau. Pour palier à l’utilisation d’un oxyde de graphite/graphène caractérisé par une chimie de surface mal maitrisée, des graphites fluorés, de cristallinité mais aussi de concentration en fluor variables, ont été préparés par fluoration de graphite sous fluor moléculaire pur après optimisation des paramètres. Les précurseurs, que ce soit par fluoration dynamique ou statique, ainsi obtenus ont été caractérisés finement : diffraction des rayons X, spectroscopies IR et Raman et leur texture sondée par Microscopie Electronique à Balayage et à Transmission. Suite à cela, trois méthodes d’exfoliation ont été mises en place, basées sur des mécanismes différents : i) une exfoliation par choc thermique, déjà connue mais dont les mécanismes de décomposition ont été affinés dans cette étude, ii) une exfoliation en voie liquide, avec l’utilisation pour la première fois d’un graphite fluoré pour la synthèse de graphène fluoré multi feuillets par voie électrochimique pulsée, et enfin iii) une méthode originale, peu conventionnelle, basée sur l’interaction laser femtoseconde/graphite hautement fluoré pour induire des mécanismes de réduction contrôlée, et surtout d’exfoliation de la matrice. Ces méthodes ont permis de mettre en évidence l’intérêt de la présence de fluor dans la course actuelle pour la synthèse de graphène, et ont montré l’obtention de matériaux graphéniques,possédant une fonction résiduelle fluorée intéressante pour certaines applications
Its electronic conductivity or its optical transparency are unequaled physicochemicalproperties of graphene which explain the increased number of exfoliation methods based ongraphitic precursors to obtain this material. To overcome the use of a graphite/graphene oxidecharacterized by a poorly controlled surface chemistry, graphite fluorides, with variablecrystallinity and also fluorine concentration, were prepared by fluorination of graphite under puremolecular fluorine atmosphere after optimization of the process parameters. The obtainedprecursors, whether by dynamic or static fluorination, were characterized : X-Ray diffraction, FTIRand Raman spectroscopies for the structure, and their texture probed by Scanning andTransmission Electron Microscopy. After that, three methods of exfoliation were developed, basedon different mechanisms: i) a thermal shock, already known but decomposition mechanisms wererefined in this study, ii) an exfoliation within liquid medium by pulsed electrochemical treatment,using for the first time a fluorinated graphite for the synthesis of few-layered fluorinated grapheneand finally iii) an unconventional method, based on the interaction between femtosecond laser andhighly fluorinated graphite to induce mechanisms like controlled reduction, and especially for thisstudy exfoliation of the matrix. These methods have permit to highlight the interest of fluorine inthe current race for the synthesis of graphene, and have shown the production of graphenematerials, having an interesting fluorinated residual functionalization for some applications

L'industrie aéronautique utilise désormais intensivement les matériaux composites car leurs caractéristiques sont très avantageuses. Dès lors, des méthodes de contrôle non destructif adaptées ont été développées. Parmi elles, l'utilisation des ondes de Lamb autorise un contrôle de plaques de grandes dimensions avec un nombre restreint de transducteurs, ce qui permet d'envisager, à terme, la réalisation de matériaux et structures « sensibles ». Dans le cadre de ces développements, le travail présenté consiste à réaliser et évaluer des transducteurs minces, constitués de plusieurs éléments piézo-électriques indépendants, appelés transducteurs en barrette. Dans une première partie, la propagation des ondes de Lamb dans les composites stratifiés de type carbone-époxyde est étudiée et les diverses méthodes de contrôle de ces matériaux sont présentées. La seconde partie est consacrée à la réalisation de deux couples de transducteurs mobiles. La nature des ondes générées est vérifiée par différentes méthodes et les performances sont comparées à celles de transducteurs à incidence oblique généralement utilisés. Le principe de fonctionnement des transducteurs est vérifié expérimentalement, des améliorations peuvent dès lors être proposées. Dans la troisième partie, l'instrumentation, en surface, de composites de différents drapages est réalisée de manière à évaluer les performances des transducteurs en barrette. Enfin, la dernière partie est consacrée au comportement passif des transducteurs lorsque les plaques sont soumises à des impacts de type basse vitesse auxquels sont particulièrement sensibles les composites étudiés. Les résultats expérimentaux soulignent la possibilité de détecter la nature endommageante de ces impacts par des techniques simples de traitement du signal. L’ensemble des résultats permet de dégager les perspectives d'utilisation des transducteurs en barrette
Nowadays, aerospace industries widely use composite materials because of their attractive characteristics. Therefore, suitable nondestructive evaluation methods have been developed. Among them, the use of Lamb waves allows the inspection of large plates with a small number of transducers, making it possible to consider eventually the design of smart materials and structures. Within these developments, the objective of this work is to design and evaluate thin transducers, consisting in several independent piezoelectric elements, called “array transducers”. In the first part, we study the propagation of Lamb waves in stratified carbon-epoxy composites, and the different methods available to inspect these materials are presented. In the second part, we design two couples of moveable transducers. The generated waves are identified using different methods and the efficiency of those transducers is compared with that of classical angled transducers. The principle on which the transducers work is verified experimentally, then improvements are proposed. In the third part, the surface of composites of different lay-ups is equipped with array transducers in order to evaluate their efficiency. The final part is devoted to an assessment of the passive behavior of the transducers when a plate is submitted to the low velocity impacts to which the composites under study are highly sensitive. The experimental results show beyond doubt that the impacts responsible for internal damage can be detected through simple signal processing. As is finally shown, all these results open up new prospects as regards the possible uses to which these array transducers can be put