Tesis sobre el tema "Transport, Dégradation"

Sur les bassins versants des Terres Noires, les sédiments marneux sont dégradés très rapidement. Les matériaux fins ainsi produits peuvent être à l'origine d'épisodes de crues très concentrées (800~g/L). La première partie de cette thèse traite des processus responsables de la production de sédiments fins. Ces processus adviennent à deux échelles de temps : A long-terme, entre les périodes de crues, les matériaux du lit exposés aux intempéries sont altérés sous l'effet de cycles gel/dégel et humectation/dessication. Pour quantifier cette vitesse d'altération, les données climatiques de Draix sont combinées à des expériences sur la sensibilité des marnes aux alternances de température et d'humidité. A court-terme, pendant les crues, les matériaux charriés sont soumis à l'abrasion et à la fragmentation sous l'effet de sollicitations mécaniques. Des expériences en canal circulaire permettent de quantifier la dégradation pendant les crues. On montre finalement qu'il est indispensable de considérer ces deux échelles de temps pour rendre compte de la vitesse de dégradation totale observée dans les lits. Pour étudier plus en détail la dégradation mécanique pendant les crues, on investigue l'effet de la fragmentation et de l'abrasion à l'échelle d'un caillou par l'intermédiaire de simulations numériques avec la méthode des éléments discrets et d'expériences de fragmentation. Les propriétés de rupture de la marne ainsi obtenues sont ensuite intégrées dans une modélisation de l'évolution d'une distribution granulométrique sous l'effet de la fragmentation et de l'abrasion. Les résultats indiquent que la fragmentation et l'abrasion sont également importantes mais que l'efficacité de la fragmentation décroît au cours de la sollicitation. Dans une seconde partie, on étudie le comportement d'une suspension de sédiments fins de marnes, et l'influence de la concentration sur son écoulement. Cette étude est basée sur des mesures de rhéométrie et sur des expériences d'écoulement en laboratoire pour différentes configurations de pente, débit, rugosité, concentration. Les expériences mettent en évidence une transition vers un comportement non-newtonien à forte concentration (au-delà de 600 g/L). Ceci se traduit notamment par un ralentissement de l'écoulement associé à l'apparition d'une zone de "plug" non-cisaillée L'écoulement devient alors laminaire et le frottement augmente fortement. Ce changement de comportement sur le terrain peut être une source d'erreurs non négligeable dans l'estimation des débits lors des crues chargées.

Le transport cyto-nucleaire de la proteine c-fos necessite une stimulation continue par des facteurs seriques. Nous avons montre qu'il est aussi sensible a differents facteurs environnementaux et etendu cette observation a la proteine c-jun. Des questions aussi elementaires que le nombre de voies cataboliques operant sur une proteine et leur lieu de degradation restent non resolues. Nous avons tente de repondre a ces questions pour les differents membres des familles fos et jun. La degradation cytoplasmique de la plupart de ces facteurs, a l'exception de fra1 et fra2, peut etre initiee par des calciproteases cytosoliques ubiquitaires, les calpaines. Cela pourrait participer a la regulation de la composition des complexes transcriptionnels ap-1. Les proteines virales v-fos fbr et v-jun asv17, fortement transformantes, sont insensibles aux calpaines, contrairement a v-fos fbj. Cette stabilite pourrait participer au pouvoir transformant des proteines virales en favorisant leur accumulation. Enfin, la proteine c-fos est degradable par une thioprotease dependante du calcium dans les cellules. La sensibilite aux calpaines n'est pas liee a la presence de sequences pest, specifiques des proteines instables. Nous avons montre a partir des proteines fos et jun, et par extension a d'autres proteines, qu'elles ne constituent pas des sequences cibles des calpaines

L'objectif de ce travail est de présenter un modèle générique de la digestion dans l'intestin grêle. Dans la première partie de ce travail, un modèle mécaniste basé sur les équations différentielles ordinaires est utilisé pour présenter la digestion : les équations décrivent l'évolution de la position et de la composition du bolus provenant de l'estomac. Chaque bolus est représenté par un cylindre. Ce modèle prend en compte simultanément les différents aspects de la digestion à savoir le transport du bolus dans la lumière intestinale, la dégradation des aliments par des enzymes, et l'absorption des nutriments. Dans la deuxième partie de cette étude, nous utilisons les méthodes d'homogénéisation mathématique pour justifier le modèle de la digestion développé dans la première partie. Nous montrons que ce modèle peut être considéré comme une version macroscopique des modèles plus réalistes, qui contiennent des phénomènes biologiques à des échelles inférieures de l'intestin grêle : (i) les ondes péristaltiques à haute fréquence (échelle du temps microscopique) et leurs effets sur la vitesse du bolus, (ii) la présence des villosités intestinales (échelle microscopique de l'espace) et leur influence sur la digestion. Enfin, dans la troisième partie de ce travail, nous étudions l'influence du changement de la structure de bolus sur la digestion en intégrant les fibres alimentaires dans sa composition. Les deux principales caractéristiques des fibres alimentaires qui interagissent avec la fonction de l'intestin grêle, à savoir, la viscosité et la capacité de rétention d'eau ont été modélisées. Ce modèle nous a permis de considérer, en particulier, la relation entre l'évolution de la matière sèche et de l'eau au sein du bolus. Bien que ce modèle est générique et contient un grand nombre de paramètres, à notre connaissance, il est parmi les premiers modèles dynamiques qualitatives de l'influence des fibres sur la digestion intestinale.

La thyropéroxydase (TPO) est l'enzyme clé impliquée dans la synthèse des hormones thyroïdiennes. Bien que la TPO catalyse l'iodation de la thyroglobuline et le couplage de certains résidus iodotyrosines au niveau de la membrane apicale des cellules thyroïdiennes, la majorité des protéines sont retenues au niveau du réticulum endoplasmique et seules 15% des molécules accèdent à la surface cellulaire. Afin de mieux comprendre la maturation et le transport intracellulaire de la TPO humaine (hTPO), nous avons transfecté l'ADNc de la hTPO dans des cellules CHO. Dans les cellules CHO seules 15% à 20% des molécules de hTPO sont capables d'acquérir une structure tridimensionnelle reconnue par le mAb15 (anticorps qui reconnaît une structure conformationnelle) alors que la majorité des molécules (80 à 85%) est retenue dans le RE puis dégradée (demi-vie: 2-4h) par le protéasome cytosolique. Parmi les molécules reconnues par la mAb15, seules 20% sont capables d'atteindre la surface cellulaire alors que les 80% restantes sont dégradées (demi-vie :7-11h) par des protéases à sérine et à cystéine localisées au niveau de la membrane du RE. Nous avons donc montré que dans les cellules CHO, seules 2% des molécules de hTPO sont capables de gagner la surface cellulaire et que d'après son état de repliement (formes incorrectement repliées ou partiellement repliées reconnues par le mAb15), la hTPO est dégradé par deux systèmes différents au niveau du RE. Nous avons d'autre part montré que l'incorporation de l'hème au niveau de la hTPO était importante pour la sortie de la protéine du RE. Nous avons aussi mis en évidence un nouveau rôle pour l'H2O2 synthétisée à la surface des cellules thyroïdiennes et impliquée dans l'hormonosynthèse thyroïdienne. En présence d'H2O2, l'hème se lie de manière covalente à la hTPO et ceci par un phénomène de modification autocatalytique de l'hème. Nous avons d'autre part montré que la N-glycosylation est nécessaire à la prise de structure tridimensionnelle reconnue par le mAb15. Au niveau du RE, la hTPO interagit avec la calnexine et la calréticuline. Ces deux protéines chaperons, impliquées dans le contrôle de qualité du RE, ont une importance cruciale pour les premières étapes de repliement de la hTPO mais ne sont pas suffisantes pour la maturation complète de la protéine. Nous avons, par ailleurs, étudié le transport intracellulaire de la hTP02, une isoforme obtenue après épissage alternatif de l'ARNm de la hTPO et avons montré que cette isoforme est enzymatiquement inactive, n'accède jamais à la surface cellulaire et est très rapidement dégradée.

Le transport de contenu audiovisuel présente une très grande sensibilité aux pannes du fait de sa nature non élastique. La société TDF qui opère un réseau sur lequel elle réalise entre autres le transport des multiplexes de la Télévision Numérique Terrestre veut mieux maitriser l’évitement et le contournement des pannes pour fournir un service de grande qualité. Dans ce but, les travaux de recherche qui constituent cette thèse ont développé d’une part une approche théorique de la résilience du réseau et d’autre part une proposition d’amélioration de la solution actuellement déployée pour absorber l’augmentation constatée du taux de panne des liaisons optiques entre les noeuds du réseau
Audiovisual data traffic presents a great sensitivity to the failures. TDF Company which performs his own network to realize inter alia the National TV transportation wants to avoid failures to bring a high quality service. This is why the Company wants from one side to study by a theatrical approach the network resilience and from another side enhance the deployed solution to absorb the recorded increase of failures in the optical links between the network nodes

L'objet de ce memoire a ete d'apporter une contribution a l'etude du transport et de la degradation dans les oxydes minces (de 5,5 a 10 nm) et les dielectriques interpoly utilises dans les memoires eeprom. Dans le premier chapitre, apres des rappels generaux sur le sio#2, nous presentons, d'abord, les principaux mecanismes de conduction, de degradation et les methodes d'extraction des parametres de piegeage de l'oxyde. Ensuite, les memoires non volatiles a semiconducteurs ainsi que les dielectriques interpoly utilises sont presentes. Dans le second chapitre, nous presentons, d'une part, l'etude de la dependance avec la temperature du courant fowler-nordheim et, d'autre part, nos resultats concernant la degradation des oxydes sous differents types de contrainte. En ce qui concerne le transport electrique dans l'oxyde, une nouvelle formule analytique qui tient compte de la dependance du courant fowler-nordheim avec la temperature a ete elaboree en utilisant le developpement de somerfeld et permet de pallier aux deficiences de l'approximation de good et muller. En ce qui concerne sa degradation, nous mettons clairement en evidence l'influence de l'epaisseur d'oxyde, du champ electrique de contrainte et de la temperature sur la charge piegee et son barycentre. Une modelisation de la degradation de l'oxyde, basee sur la loi de piegeage du premier ordre, est presentee. Au troisieme chapitre, apres avoir montre les limitations de la methode de dimaria relative a l'extraction de la charge piegee et du barycentre dans les oxydes minces, une procedure de correction est presentee. Par ailleurs, une nouvelle approche d'extraction de ces parametres est developpee a partir de la valeur maximale de la derivee fowler-nordheim. Nous mettons en evidence, ensuite, l'influence des parametres d'une distribution rectangulaire de charges d'oxyde sur les caracteristiques i(v) et les derivees f-n. A partir de ces resultats, nous montrons que l'ajustement de ces caracteristiques et des derivees fowler correspondantes ne peut etre obtenu simultanement sans la prise en compte du piegeage de charges positives. Enfin, dans le dernier chapitre, nous presentons nos resultats sur le transport et le piegeage dans les couches interpoly ono et no. L'influence de la temperature, de l'epaisseur des couches, de la polarite ainsi que du nombre de mesures sur les caracteristiques i(v) et le type de conduction est mise en evidence.

Selon les modèles de climat mondial présentés par le Groupe d’experts intergouvernementaux sur l’évolution du climat (GIEC), il faut s’attendre à des changements marqués du climat sous de hautes latitudes. Les impacts d’un réchauffement climatique d’importance sur les populations inuites du Nunavik et leur environnement sont nombreux. Les infrastructures du nord sont également affectées par le réchauffement climatique. Des signes de dégradations pouvant devenir critiques ont été observés sur certaines infrastructures du Nunavik. Il s’avère donc nécessaire et primordial de mettre en place et de développer des techniques pour prévenir et contrôler la dégradation des infrastructures nécessaires aux peuples inuits, afin d’assurer la qualité de vie et la sécurité de ces derniers. Ce projet vise donc principalement à tester, en laboratoire et sur le terrain, des méthodes de stabilisation thermique du pergélisol sous les remblais routiers. L’efficacité et la faisabilité des méthodes expérimentées sont analysées selon les caractéristiques de l’environnement du Nunavik, par l’analyse de données thermiques et également par des observations faites sur le terrain et en laboratoire. Un site expérimental sur le chemin d’accès de l’aéroport de Salluit a permis la mise en place sur le terrain de trois différentes méthodes de mitigation, soit le remblai à convection, le drain thermique et la surface réfléchissante. À ce stade de l’expérimentation, il est difficile de tirer de véritables conclusions sur l’efficacité réelle des méthodes implantées, mais il est possible d’émettre des recommandations concernant la mise en place de méthodes de protection. Les travaux de laboratoire ont porté sur l’expérimentation d’un modèle réduit de remblai routier. Ils ont permis de démontrer que la mise en place d’un remblai à convection et d’un drain thermique dans l’épaulement du remblai tend à diminuer les températures, donc probablement la dégradation du pergélisol et les risques de tassements. Ultimement, le projet vise à développer une stratégie réaliste d’adaptation des infrastructures de transport du Nunavik affectées par le réchauffement climatique.

Cette thèse porte sur l'étude par ellipsométrie et spectroscopie de masse du transport de l'hydrogène dans le silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H). L'objectif est de mettre en lumière le rôle de l'hydrogène dans la cristallisation du a-Si:H et dans sa dégradation sous éclairement, ce qui présente un intérêt primordial pour l'optimisation des dispositifs photovoltaïques. La première partie est consacrée au rôle de l'hydrogène dans l'effet Staebler-Wronski. Nos résultats montrent que l'hydrogène sort de la couche sous illumination et que la diffusion de l'hydrogène sous éclairement est un effet à longue portée. La sortie de l'hydrogène s'accompagne de modifications qui dépendent de la structure du matériau : i) relaxation et densification du a-Si:H, ii) accumulation de l'hydrogène à la surface des cristallites dans le cas d'un matériau nanostructuré (pm-Si:H). Dans la seconde partie, nous avons exposé des couches a-Si:H à un plasma d'hydrogène. Dans le cas d'un réacteur avec des parois propres, ceci conduit à la diffusion de l'hydrogène dans la couche et à sa gravure. Dans le cas de parois couvertes de a-Si:H, nous avons observé, en plus de la diffusion de l'hydrogène dans le a­Si:H, le dépôt d'une couche de µc-Si:H par transport chimique, et la cristallisation du a-Si:H de départ sur une épaisseur de 10 nm. Qui plus est, la cristallisation est accompagnée d'une sortie de l'hydrogène du matériau, malgré son exposition au plasma d'hydrogène. La sortie de l'hydrogène peut s'expliquer par la dérive de l'hydrogène sous l'effet du champ électrique généré à l'interface entre la couche microcristalline et le a-Si:H de départ
This thesis is devoted to ellipsometry and mass spectrometry studies of hydrogen transport in a-Si:H. The aim is to clarify the role of hydrogen in the crystallization of a-Si:H as well as on its degradation under illumination, two subjects of great interest for the optimization of photovoltaic devices. The first part is about the role of hydrogen in the Staebler-Wronski effect. Our results show that hydrogen effuses from the film under illumination due to long range diffusion of hydrogen under light soaking. This induces changes that depend on the structure of the material: i) relaxation and densification in the case of a-Si:H, ii) accumulation of hydrogen on the surface of crystallites in the case of a nanostructured material (pm-Si:H). In the second part of this work, we study effects of exposing of a-Si:H film to hydrogen plasma. In the case of a reactor with clean walls, this leads to the diffusion of hydrogen in the film and its etching. In the case of a-Si:H covered walls, besides the initial diffusion of hydrogen, we also observe the deposition of a µc-Si:H layer by chemical transport, and the crystallization of ~10 nm of the a-Si:H substrate. This crystallization is accompanied by the hydrogen outdiffusion from the film back to plasma. This can be explained by the drift of hydrogen due the electric field generated at the interface of the µc-Si:H/ a-Si:H layer

Les déficits congénitaux de la glycosylation (CDG) sont un groupe de maladies génétiques rares, résultant d’altérations dans le processus de biosynthèse des glycannes. En 2012, un nouveau sous-type de CDG de type II, le TMEM165-CDG, conséquence de mutations dans le gène codant pour la protéine transmembranaire TMEM165 est découvert. Cette protéine est localisée au niveau de l’appareil de Golgi et serait le principal transporteur de manganèse dans l’appareil de Golgi. Nous savons désormais que le défaut de glycosylation du TMEM165-CDG est due à une altération de l’homéostasie du manganèse et que ce défaut peut être restauré par une supplémentation en cet ion. De façon intéressante, de fortes concentrations en manganèse entrainent la dégradation de TMEM165 au niveau des lysosomes.Au cours de mon doctorat, nous avons identifiés les acides aminés de TMEM165 responsables de sa fonction dans la glycosylation et sa sensibilité au manganèse, essentiellement deux séquences « signature » de la famille UPF0016. Nous avons également démontré pour la première fois que TMEM165 avait un lien fonctionnel avec la protéine SPCA1, une pompe calcium/manganèse golgienne. Une absence de SPCA1 engage TMEM165 dans la voie de la dégradation lysosomale
Congenital Disorders of Glycosylation (CDG) are a group of rare genetic diseases affecting the process of glycans biosynthesis. In 2012, a new subtype of CDG type II was discovered, TMEM165-CDG, resulting from mutations in the gene encoding TMEM165, a transmembrane protein. This protein is localized in the Golgi apparatus and might be the major Golgi manganese importer. The glycosylation defect observed in TMEM165-CDG results of a lack of manganese in this compartment, that is restored by manganese supplementation. Interestingly, high manganese concentrations lead to the degradation of TMEM165 in the lysosomes.During my PhD, we have identified the amino acids of TMEM165 implied in the function in glycosylation and its manganese sensitivity, essentially the two signature motifs of the UPF0016 family. We also demonstrated the first evidence of a functional link between TMEM165 and SPCA1, a Golgi calcium/manganese pump. The absence of SPCA1 targets TMEM165 to the lysosomes for degradation

Ce travail de thèse porte sur deux fonctions essentielles du reticulum endoplasmique (RE) : le contrôle qualité et la rétention des réticuloplasmines solubles qui vont échapper au flux endomembranaire de sécrétion. Dans une première partie de notre travail, nous avons étudié les mécanismes de rétention des protéines résidentes du RE. Notre stratégie a été d'utiliser la structure des N-glycannes associés à des protéines comme marqueur du transport dans le système endomembranaire de sécrétion de la cellule végétale. Ainsi, nous avons choisi deux glycoprotéines modèles : d'une part, une réticuloplasmine naturelle, la calréticuline de tabac, et d'autre part une réticuloplasmine artificielle constituée de l'invertase pariétale de carotte (Daucus carota) fusionnée en C-terminal à un tétrapeptide de rétention HDEL (InvHDEL). L'analyse de la structure des N-glycannes de la calréticuline de maïs ou de tabac montre que cette protéine est strictement retenue dans le RE. Par contre, la maturation golgienne des N-glycannes de l' InvHDEL montre que cette forme n'est pas strictement retenue dans ce compartiment mais échappe au RE pour être transportée jusqu'à l'appareil de Golgi puis recyclée par transport rétrograde du Golgi jusqu'au RE. Dans une seconde partie de notre étude, nous avons étudié le rôle de la N-glycosylation sur le transport et la stabilité des glycoprotéines végétales. Nous montrons que la N-glycosylation n'est pas nécessaire au transport des protéines et des glycoprotéines vers la vacuole. Par contre, les glycoprotéines ne sont pas transportées dans le compartiment extracellulaire si la N-glycosylation est inhibée. En particulier, l'étude de l'invertase pariétale de carotte a montré qu'en absence totale de glycosylation, cette protéine est rapidement dégradée dans un compartiment pré-golgien. Nous avons également montré que l'association d'une extension HDEL à l'extremité C-terminale de l'invertase de carotte permet de stabiliser cette protéine dans le RE des cellules de tabac, même lorsque cette glycoprotéine est produite sous une forme non glycosylée.

Pour augmenter les performances des MOSFET, il est indispensable de comprendre les différents phénomènes physiques qui dégradent la mobilité apparente des électrons et trous traversant le canal et qui limitent l’amélioration obtenue par réduction de sa longueur. Pour cela, une étude précise du transport par des simulations Monte-Carlo a été effectuée. Cette méthode de simulation semi-classique permet de résoudre l’équation de transport de Boltzmann en prenant en compte à la fois le régime quasi-balistique, les interactions avec les phonons, les impuretés ionisées, la rugosité de surface, et le confinement quantique, par génération aléatoire des électrons et de leurs interactions, décrites selon les lois de la mécanique quantique.Un modèle simple de mobilité a alors pu être établi et validé par les simulations. Il est basé sur trois paramètres importants : la mobilité à canal long, la résistance d’accès et la résistance balistique. Ce modèle de mobilité s’est avéré compatible avec des résultats expérimentaux, ce qui suggère que la résistance d’accès est déterminante dans la réduction de mobilité apparente.Par ailleurs, la contribution du transport balistique dans la mobilité a été calculée en tenant compte précisément du confinement quantique et des fonctions de distribution des différentes sous-bandes, ce qui a ainsi permis d’améliorer le modèle de mobilité apparente de Shur qui sous-estime (d’environ 50 Ω.µm) la résistance balistique. Cette résistance balistique est inférieure à la résistance d’accès mais elle pourrait avoir une incidence sur les dispositifs ultimes
To improve the MOSFET performances, it is necessary to understand the physical phenomena contributing to the apparent mobility of electrons and holes crossing the channel, and limiting the improvement obtained by reducing the channel length. Therefore, a precise study of transport using Monte Carlo simulations was performed. This semi-classical simulation method allows for solving the Boltzmann transport equation, taking into account the quasi-ballistic regime, phonon and Coulomb scattering, surface roughness, as well as the quantum confinement, by randomly generating electrons and their scattering events described by the laws of quantum mechanics.A simple mobility model has been established and validated by the simulations. It is based upon three important parameters: the long channel mobility, the access resistance, and ballistic resistance. This mobility model proved compatible with experimental results, suggesting that the access resistance is determining in the apparent mobility reduction.By the way, the ballistic transport contribution in the mobility was calculated by taking into account the quantum confinement accurately and the distribution functions of the different subbands, allowing for an improvement of Shur’s apparent mobility model, which underestimates (of about 50 Ω.µm) the ballistic resistance. The latter is lower than the access resistance but it could have an incidence on the ultimate devices.Keywords: MOSFET, FDSOI, mobility degradation, analytical model, contact resistance, ballistic, multi-subband Monte Carlo, simulation

Les antibiotiques sont devenus omniprésents dans l'environnement en raison de leur utilisation généralisée en médecine humaine et vétérinaire, ainsi qu'en agriculture. Ces composés peuvent persister dans les sédiments pendant de longues périodes, impactant potentiellement les processus microbiens et le fonctionnement des écosystèmes. Cependant, les effets des polluants antibiotiques sur les bactéries peuvent être atténués par des minéraux naturels, tels que les oxydes de manganèse. Par conséquent, cette thèse se concentre sur les effets des antibiotiques sur les bactéries et les processus de dénitrification dans les écosystèmes sédimentaires fluviaux, en mettant l'accent sur l'interaction entre les antibiotiques, les minéraux et les bactéries. Dans la première partie, la résistance aux antibiotiques d'une bactérie dénitrifiante non pathogène, Pseudomonas veronii, a été étudiée ainsi que l’effet de plusieurs antibiotiques représentatifs sur son activité dénitrifiante. Dans la deuxième partie, les mécanismes de transformation de la ciprofloxacine et de la tétracycline par un minéral commun du sol, la birnessite (MnO2), ont été étudiés pour déterminer les effets des sous-produits de transformation sur la croissance et l'activité de la mêmee bactérie dénitrifiante. La troisième partie s'est concentrée sur le transport de la ciprofloxacine et de la tétracycline dans les sédiments de l'estuaire de la Seine (France), dans des conditions de réduction de nitrate. Ces résultats améliorent notre compréhension de l'activité antimicrobienne et de la toxicité des antibiotiques et de leurs sous-produits d'oxydation, en particulier contre les bactéries environnementales, ce qui a des implications importantes pour l'agriculture durable, la gestion de la qualité de l'eau et des sédiments, et les cycles biogéochimiques globaux
Antibiotics have become ubiquitous in the environment due to their widespread use in human and veterinary medicine, as well as in agriculture. These compounds can persist in sediments for extended periods, potentially impacting microbial processes and ecosystem functioning. However, the effects of antibiotic pollutants on bacteria may be attenuated by natural minerals, such as manganese oxides. Therefore, this thesis focuses on the effects of antibiotics on denitrification bacteria and processes in river sedimentary ecosystems, with a specific emphasis on the interaction between antibiotics, minerals and bacteria. In the first part, the antibiotic resistance in a non-pathogenic denitrifying bacterium Pseudomonas veronii was investigated，compared with the effects of several representative antibiotics on denitrifying activity. In the second part, the mechanisms of transformation of ciprofloxacin and tetracycline by a common redox soil mineral, birnessite (MnO2), were first studied, and then the effects of transformation byproducts on both growth and activity on a denitrifying isolate were determined. The third part focused on the transport of ciprofloxacin and tetracycline in sediments from the Seine Estuary (France), under nitrate reducing conditions. These findings improve our understanding of the antimicrobial activity and toxicity of antibiotics and their oxidation by-products especially against environmental bacteria, which has important implications for sustainable agriculture, quality management of the sediment, and global biogeochemical cycles

De nombreuses maladies génétiques sont directement liées à la reconnaissance de protéines mal repliées par le contrôle qualité du réticulum endoplasmique (RE), conduisant à leur rétrotranslocation vers le cytosol puis leur dégradation. Dans le cas des glycoprotéines mutées, comme la protéine F508del-CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator), la démannosylation extensive de leur résidus mannoses constitue une étape clé dans ce processus. L’objectif de ce travail a été d’identifier et de caractériser des molécules capables de rétablir l’expression membranaire de F508del-CFTR en ciblant cette activité enzymatique. Dans un premier temps, nous avons testé des dérivés multivalents basés sur le Deoxymannojirimycin (DMJ), un inhibiteur spécifique de la classe I des α-mannosidases et révélé leur effet correcteur puissant sur F508del-CFTR. Nous avons par la suite mis en évidence leur mécanisme d’action et tenté d’expliquer l’augmentation d’efficacité observée entre les monovalents et les multivalents. Nous nous sommes enfin focalisés sur le rôle des principales mannosidases dans le RE, l’α1,2-mannosidase I du RE (ERManI) et la famille des lectines EDEM (ER degradation-enhancing α-mannosidase-like protein). Nous avons montré par une stratégie de siRNA qu’ERManI, EDEM1 et EDEM2 sont impliquées dans la rétention réticulaire du F508del-CFTR.Notre étude ouvre ainsi de nouvelles perspectives quant à l’identification de nouveaux agents pharmacologiques ciblant ces protéines
Numerous genetic diseases are directly associated to the recognition of misfolded proteins by the endoplasmic reticulum (ER) quality control, leading to their retention and subsequently their retrotranslocation to the cytosol for degradation. In the case of mutated glycoproteins such as F508del-CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator), causing CF pathology, mannose trimming is a key step of this process. Our objective was to identify and characterize molecules targeting ER-mannosidases activity, with the goal to restore F508del-CFTR to the plasma membrane.First, we tested multivalent derivatives, based mainly on Deoxymannojirimycin (DMJ), a specific inhibitor of α-mannosidasesI and revealed their better corrective effect on F508del-CFTR and their mechanism of action. Then we explored the mechanism explaining the higher efficiency of the multivalents compared to the monovalent. Finally, we focused on the role of key players of mannose trimming, ER-α1,2-mannosidase I (ERManI) and EDEMs (ER degradation-enhancing α-mannosidase-like protein) proteins on F508del-CFTR trafficking defect. We showed the implication of ERManI, EDEM1 and EDEM2 in F508del-CFTR retention, using a siRNA strategy. In conclusion, our study highlights these proteins as potential pharmacological targets to develop correctors for the F508del-CFTR trafficking defect

Les mécanismes d'envasement et la stabilité des talus vaseux sont fortement conditionnés par le comportement de sols argileux à forte teneur en eau. Situés à la frontière entre l'état liquide et l'état solide, ces matériaux sont évolutifs et possèdent des caractéristiques complexes. La modélisation de la formation et de la dégradation des massifs vaseux a été étudiée en se focalisant sur les processus de dépôt et de consolidation sous poids propre et sur l'apparition de glissements. Nous avons développé un modèle basé sur la théorie de Gibson qui gère l'évolution des dépôts vaseux soumis à la chute entravée et à la consolidation. Il a été intégré dans un système de modélisation hydrosédimentaire. Une application a été réalisée sur l'estuaire de la Rance. Les échanges entre la suspension et le fond sont simulés plus fidèlement avec le nouveau modèle de gestion des dépôts vaseux. La carte des dépôts et la distribution de matières en suspension simulées ont été fortement modifiées. Un modèle numérique de talus basé sur un calcul par éléments finis a été conçu pour étudier l'influence de différents chargements mécaniques sur l'apparition de glissements. Une application a été réalisée sur les berges de la Sèvre Niortaise. Parallèlement à l'étude de modélisation, des essais de laboratoire et des mesures in situ ont mis en évidence le rôle des phénomènes de retrait/gonflement dans la dégradation des berges.

Dans cette thèse on s'intéresse à l'étude mathématique et numérique de modèles à frontières libres intervenant en physique et en biologie. Dans une première partie on considère un modèle de carbonatation des bétons armés. Ce modèle unidimensionnel est composé d'un système d'équations paraboliques de type réaction-diffusion défini sur un domaine où une interface est fixe et l'autre mobile. Cette interface mobile est solution d'une équation différentielle ordinaire et évolue au cours du temps suivant une loi en racine de t. Dans un premier temps, on définit pour ce modèle un schéma numérique de type volumes finis implicite/explicite en temps et on prouve la convergence de ce schéma. Dans un second temps, on construit un schéma volumes finis complètement implicite permettant de démontrer la propagation en racine de t de l'interface mobile au niveau discret. On s'intéresse ensuite à un système de diffusion croisée modélisant la croissance de biofilms. On introduit un schéma numérique de type volumes finis préservant la structure de flot de gradient du modèle. On prouve alors l'existence de solutions et la convergence du schéma. Enfin, on établit via des outils du transport optimal et du calcul des variations un résultat d'existence pour un modèle jouet de corrosion à frontière libre. Nous essayons par l'introduction de ce problème de mieux comprendre la structure du modèle DPCM (Diffusion-Poisson-Coupled-Model), également défini sur domaine mobile, décrivant la corrosion d'un baril métallique placé dans un milieu argileux (conditions de stockage des déchets nucléaires) et pour lequel il n'existe aucun résultat d'existence
This thesis deals with the numerical and mathematical study of models with free boundaries coming from physics and biology. In the first part, we consider a model which describes the carbonnation phenomena in reinforced concrete. The model involves a system of 1D-parabolic equation of reaction diffusion type defined on a domain with a moving boundary. The motion of this interface is governed by an ordinary differential equation and it increases asymptotically as a square root of t for large times. We first introduce a Finite Volume numerical scheme for the model with implicit/explicit time discretization and we prove its convergence. Next, we build a fully implicit scheme for which we are able to establish the behavior in square root of t of the interface in this discrete setting. In a second part, we study a cross-diffusion system modeling the expansion of some biofilms. We introduce a numerical scheme of Finite Volumes type which preserves the gradient flow structure of the model. We establish the existence of solutions to the scheme and its convergence towards a solution to the original model. Eventually, we consider a toy model derived from a more complete model called DPCM (Diffusion-Poisson-Coupled-Model). The later describes the corrosion of (nuclear waste) containers made of iron and stored in clay soil. Again the model involves a free boundary whose position is part of the unknowns. Using tools from Optimal Transport Theory and Calculus of Variations, we establish the existence of a solution to the model. This is a first step towards the study of DPCM for which no such result is availiable

Le rein et plus particulièrement la BLA intervient d’une manière primordiale dans l’homéostasie hydro-électrolytique et acido-basique de l’organisme, principalement par le biais du cotransporteur NKCC2. La mutation de ce dernier induit le syndrome de Bartter (BS type 1), une tubulopathie rénale qui s’exprime par une perte rénale de chlorure de sodium, une alcalose hypokaliémique et une hypercalciurie. Cependant, malgré l’importance de NKCC2 dans la fonction rénale, les mécanismes moléculaires régulant son expression sont peu connus. Le but de ces travaux de thèse était d’identifier les déterminants moléculaires impliquées dans la régulation du trafic intracellulaire de NKCC-2, plus précisément dans la régulation du cotransporteur par le système de contrôle de qualité associé au réticulum endoplasmique (ERAD). Dans la mesure où le domaine C-terminal de NKCC2 est la principale région cytoplasmique de cette protéine, il est vraisemblable qu’elle soit un facteur essentiel dans le contrôle du trafic du cotransporteur. Ainsi, dans un premier temps, nous avons criblé une banque d'ADNc de rein humain en utilisant comme appât le domaine C-terminal de NKCC-2. Parmi les différents clones positifs identifiés, plusieurs contiennent des séquences chevauchantes de OS-9, une protéine précédemment identifiée comme facteur clé dans la régulation de la stabilité des protéines. Les expériences de co-immunoprecipation dans les cellules rénales ont révélé qu’OS-9 interagit principalement et spécifiquement avec la forme immature de NKCC2. De plus, une analyse par immunofluorescence montre une colocalisation entre OS-9 et NKCC2 au niveau du RE. La co-expression d’OS-9 augmente la polyubiquitination et la dégradation de la forme immature du cotransporteur diminuant ainsi l’expression membranaire de NKCC2, un effet abolit par l’adjonction de MG132, un inhibiteur de la voie de dégradation protéique par le proteasome. L’ensemble de ces arguments suggèrent fortement qu’OS-9 fait partie des composantes clés et spécifiques du système ERAD de NKCC2. Une meilleure compréhension de système ERAD de NKCC2 via l’identification de composants spécifiques modulant la régulation de NKCC2 pourrait à long terme aboutir à des nouvelles stratégies thérapeutiques dans le traitement du syndrome de Bartter du type 1. Le deuxième volet de ce travail a porté sur l’identification des déterminants moléculaires intrinsèques impliqués dans la maturation de NKCC2. Nos résultats montrent que la délétion de la partie distale de l’extrémité COOH-terminale de NKCC2 abolit la maturation et la glycosylation de la protéine. Une analyse approfondie de cette région a permis d’identifier un motif composé de trois acides aminés hydrophobes LLV comme signal d’export de NKCC2 du RE vers les appareils de Golgi. De plus, nos résultats démontrent que toutes les mutations de Bartter du type 1 interférant avec ce motif préviennent la maturation de NKCC2 provoquant ainsi sa rétention dans le RE et donc l’absence de son expression et de son activité du transport au niveau membranaire. Plus encore, notre étude a révélé que ce motif tri-hydrophobe est hautement conservé parmi tous les membres de la famille des co-transporteurs cation-chlore (CCC: NKCC, NCC, KCC) fournissant ainsi un mécanisme moléculaire commun impliqué dans le trafic de ces co-transporteurs. En conclusion, ces observations suggèrent que l’absence de ce motif hautement conservé parmi les CCC pourraient être à l’origine de différentes tubulopathies rénales étroitement liées non seulement à NKCC2 mais aussi aux autres membres des co-transporteurs CCC.

Malgré les tests d’homologation des pesticides et métaux, des teneurs alarmantes de ces produits sont relevées dans l’environnement. Une meilleure connaissance des processus subis par ces produits dans les agrosystèmes est nécessaire afin de réduire les pollutions liées à leur utilisation. Cette thèse vise à améliorer la compréhension de la transformation et du transport des pesticides et métaux pas l’étude détaillée de ces polluants dans les sols agricoles durant 200 jours, en fonction des conditions hydro-climatiques et l’analyse isotopique des pesticides (par composés spécifiques, CSIA) et des métaux. Ces travaux révèlent l’importance de la matière organique sur la spéciation des polluants, les relations entre les conditions, la dissipation et les mécanismes de transformation des pesticides, mais aussi le contrôle de l’infiltration des polluants par la durée et la fréquence des pluies. Ces résultats permettent d’améliorer la prédiction du transport des polluants dans les agrosystèmes
Despite homologation tests of pesticides and metals, alarming concentrations are measured in the environment. A better knowledge of the transformation processes undergone by these products in agrosystems is needed to predict and limit the pollution. This PhD. thesis allowed to understand the transformation and transport of pesticides and metals in agricultural soils during 200 days and with respect to different hydro-climatic conditions using sequential extraction and isotopic fractionation of pesticides (compound specific isotopic analyses, CSIA) and metals. This work revealed the relevant of soil organic matter on the speciation of pollutants, the relationship between hydro-climatic conditions, the dissipation and the transformation mechanisms of peticides, and how pollutant infiltration is controlled both by rainfall length and frequency. These resuls will improve the transport models of pesticides in agrosystems

Les électrons et les protons suprathermiques, issus du soleil et précipitant dans l'atmosphère des hautes latitudes, constituent une source d'énergie de l'ionosphère terrestre. Ces particules interagissent avec le gaz thermique ambiant par collisions. L'équation de Boltzmann, fournissant les flux de particules en altitude, énergie et angle d'attaque, permet une description des plus complètes du transport de ces particules. Nous la redémontrons dans le cas dissipatif, le plus général, et nous proposons une résolution originale des équations de transport des protons et des atomes d 'hydrogène, équations couplées via les réactions de changement de charge. Cette résolution, fondée sur l'introduction de forces dissipatives pour décrire la dégradation énergétique des particules précipitant, permet la prise en compte des redistributions angulaires, d'origine collisionnelle ou magnétique, jusqu'alors négligées. Pourtant, leur effet a été observé, depuis le sol, sur les émissions des atomes d 'hydrogène, comme en témoigne la composante, décalée vers le rouge, du profil Doppler selon le zénith magnétique. La résolution adoptée ici est validée par comparaison avec un autre modèle, dans le cas classique sans redistribution angulaire. L'influence de l'effet de miroir magnétique est discutée: cet effet ne semble pas pouvoir expliquer, à lui seul, le décalage vers le rouge observé. La redistribution angulaire collisionnelle doit jouer un rôle significatif. Enfin, une comparaison de notre modèle avec les données de la fusée Proton 1 est proposée.

A mechanistic understanding of transport and degradation processes of modern agricultural pesticides, including chiral pesticides, is critical for predicting their fate in the environment. In agricultural landscapes, wetlands can intercept pesticide-contaminated runoff or groundwater and improve water quality through various retention and degradation processes, which remain unknown. In a downscaling approach, three different wetlands receiving agricultural runoff were used as 'natural laboratories' to investigate the fate of widely used pesticides. Overall, our results showed that dynamics of hydrological and redox conditions largely influenced pesticide sorption mechanisms and their distribution over time within wetland compartments, thereby controlling degradation processes. While large-scale studies provide integrative information on pesticide dissipation and distribution patterns with respect to wetland functioning, small-scale investigations using novel methods such as isotope and enantiomer analyses characterize underlying molecular processes governing pesticide degradation.

Jusqu’à présent, la dynamique des fractions végétales n’avait jamais été étudiée dans les estuaires macrotidaux en raison de leur faible quantité, par rapports aux fortes charges en matières en suspension fines, et du manque de protocoles d’étude et d’échantillonnage adéquats. Les débris végétaux sont toutefois à l’origine de perturbations d’activités économiques qui impliquent la filtration de larges volumes d’eau. L’objectif de cette thèse était ainsi de comprendre la dynamique d’apport et de transit de ces débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde par la mise en oeuvre d’un suivi spatio-temporel de leur distribution et de techniques nouvelles pour un tel estuaire hyper-turbide (incubations in-situ litter-bag, caractérisation biogéochimique, identification des sources). Les résultats principaux sont la mise en évidence du contrôle du régime hydrologique sur leur distribution et la détermination des échelles de temps de leur persistance dans l’estuaire de la Gironde
Up to now, vegetal fraction dynamics has not been studied in macrotidal estuaries, due to its low quantity in comparison to the strong charge of suspended particulate matter, and due to the lack of appropriate protocols to sample and examine it. Nevertheless, vegetal debris have been identified as a factor able to disrupt a wide range of stakeholder activities that require huge volumes of water to filter. The objective of this PhD was to understand the input and transfer dynamics of vegetal debris in the Gironde Estuary by the implementation of a spatiotemporal btrack of their distribution and by the development of new techniques for this hyper-turbide estuary (in situ litter-bag incubations, biogeochemical characterization, and identification of the sources). Mean results highlight the influence of the hydrological regime in their distribution and reveal time scales of their persistence in the Gironde Estuary

Les fruits et légumes constituent la principale source de vitamine C dans l'alimentation humaine, mais leur concentration en vitamine C varie fortement en fonction de la saison et des conditions de culture. Au cours de cette thèse, nous avons testé successivement différentes hypothèses afin de mettre en évidence le rôle de la lumière dans ces variations, en prenant comme modèle le fruit de tomate. Nous avons supposé i) un effet direct du rayonnement intercepté par les fruits sur le métabolisme de la vitamine C (synthèse, recyclage, dégradation), ou ii) un effet du rayonnement sur les feuilles augmentant le transport de molécules (sucres, vitamine C, ...) favorisant l'accumulation de vitamine C dans le fruit. Nos résultats ont souligné la complexité de la régulation de la teneur en vitamine C dans les fruits par la lumière, qui dépend principalement du microclimat radiatif du fruit et dans une moindre mesure du rayonnement intercepté par les feuilles, en interaction avec le stade de développement du fruit. L'étude de la relation sucres/vitamine C dans les fruits a montré que les sucres n'étaient pas limitants pour la synthèse de vitamine C. L'impact du rayonnement sur le métabolisme de la vitamine C a été étudié, en interaction avec la température, sur fruits détachés. Le rayonnement augmente les teneurs en vitamine C des fruits pour les températures inférieures ou égales à 23°C en liaison avec l'augmentation des expressions des gènes de la voie de biosynthèse et des activités des enzymes de recyclage, particulièrement à 12°C. À forte température (31°C), la lumière ne modifie pas la teneur en vitamine C du fruit malgré l'augmentation de l'expression de certains gènes de la voie de synthèse, mais on observe une diminution du recyclage de la vitamine C (DHAR) et une augmentation d'un produit de dégradation de la vitamine C (thréonate). Les données recueillies ont permis d'initier un modèle d'accumulation de la vitamine C au cours du développement du fruit qui dans le futur prendra en compte les facteurs de l'environnement

Dans le concept actuel du stockage géologique des déchets radioactifs en France, les interfaces entre la roche encaissante, une argilite, et les matériaux cimentaires utilisés pour les bouchons de scellement et les corps des alvéoles de stockage pourraient subir une température de 70°C due à l’activité exothermique de déchets. Les évolutions minéralogiques, microstructurales et leurs conséquences sur les propriétés de transport à ces interfaces sont mal connues dans ces conditions de température.Deux dispositifs expérimentaux sont conçus. Le premier consiste à créer des interfaces pâte de ciment CEM I / argilite de Tournemire en cellules de diffusion. La chimie des solutions est suivie dans le temps et quatre échéances permettent d’étudier l’évolution temporelle des matériaux. Le second dispositif consiste à créer de telles interfaces in situ à 70°C dans le laboratoire souterrain de Tournemire. Ce dispositif, plus représentatif des conditions de stockage, est démantelé après un an d’interaction. Au préalable, le comportement de la pâte de ciment CEM I à l’issue d’une augmentation de température de 20 à 70°C est analysé. La modélisation en transport réactif (Hytec) est utilisée en support à la compréhension des évolutions physico-chimiques.La néoformation de tobermorite, de phillipsite (in situ uniquement), de C-A-S-H et de calcite formant un ruban à l’interface est avérée. Une cinétique de précipitation de la tobermorite a ainsi pu être évaluée. La pâte de ciment est décalcifiée et carbonatée. La porosité totale diminue dans la pâte de ciment, malgré une ouverture de la macroporosité par dissolution de portlandite. L’argilite semble être peu altérée. La température accélère la diffusion, tandis que les variations de porosité et le ruban ne changent pas significativement les propriétés de diffusion sur une année
Radioactive wastes in future deep geological disposals will generate heat and locally increase temperature in the engineered barriers and host-rock. In the French design of disposal cells, temperature may reach 70°C in cementitious materials and at their contact with the clayey host-rock. The impact of temperature under such disposal conditions is still poorly known, especially regarding the geochemical and physical evolution at the interface between these two materials.Two experimental devices are designed. The first involves creating interfaces between OPC paste and argillite of Tournemire in diffusion cells. The evolution of solutions and materials are analysed over time. The second device involves creating OPC paste / argillite interfaces at 70°C under in situ conditions in the underground laboratory of Tournemire (France). This device, more representative of a deep disposal, is dismantled after one year. Prior to interface study, behaviour of the OPC paste after a temperature increase from 20 and 70°C was analysed and simulated. Reactive transport modelling supports the experimental results in order to better understand the physico-chemical evolutions at the interface.Neoformation of tobermorite (well-crystallised C-S-H), phillipsite (only in situ), C-A-S-H and calcite formed a layer at the interface. A kinetic of tobermorite precipitation is evaluated. Significant decalcification and carbonation were noticed in the cement paste. Total porosity decreases in the cement paste despite an opening of the macroporosity due to portlandite dissolution. Argillite seems to be weakly altered even if alkaline plume goes deeply through it. Porosity changes do not alter significantly diffusive properties at the studied time scale

Les fruits et légumes constituent la principale source de vitamine C dans l’alimentation humaine, mais leur concentration en vitamine C varie fortement en fonction de la saison et des conditions de culture. Au cours de cette thèse, nous avons testé successivement différentes hypothèses afin de mettre en évidence le rôle de la lumière dans ces variations, en prenant comme modèle le fruit de tomate. Nous avons supposé i) un effet direct du rayonnement intercepté par les fruits sur le métabolisme de la vitamine C (synthèse, recyclage, dégradation), ou ii) un effet du rayonnement sur les feuilles augmentant le transport de molécules (sucres, vitamine C, …) favorisant l’accumulation de vitamine C dans le fruit. Nos résultats ont souligné la complexité de la régulation de la teneur en vitamine C dans les fruits par la lumière, qui dépend principalement du microclimat radiatif du fruit et dans une moindre mesure du rayonnement intercepté par les feuilles, en interaction avec le stade de développement du fruit. L’étude de la relation sucres/vitamine C dans les fruits a montré que les sucres n’étaient pas limitants pour la synthèse de vitamine C. L’impact du rayonnement sur le métabolisme de la vitamine C a été étudié, en interaction avec la température, sur fruits détachés. Le rayonnement augmente les teneurs en vitamine C des fruits pour les températures inférieures ou égales à 23°C en liaison avec l’augmentation des expressions des gènes de la voie de biosynthèse et des activités des enzymes de recyclage, particulièrement à 12°C. À forte température (31°C), la lumière ne modifie pas la teneur en vitamine C du fruit malgré l’augmentation de l’expression de certains gènes de la voie de synthèse, mais on observe une diminution du recyclage de la vitamine C (DHAR) et une augmentation d’un produit de dégradation de la vitamine C (thréonate). Les données recueillies ont permis d’initier un modèle d’accumulation de la vitamine C au cours du développement du fruit qui dans le futur prendra en compte les facteurs de l’environnement
Fruits and vegetables are the major source of vitamin C in human diet; however, their vitamin C content varies with environmental conditions and agricultural practices. In this work, we successively tested different hypotheses concerning light impact on these variations, using tomato fruit as model. We hypothesized that i) light reaching fruit could have a direct impact on vitamin C metabolism (synthesis, recycling and degradation) or that ii) light reaching leaves could increase the transport of molecules triggering vitamin C accumulation in fruit (sugars, vitamin C…). Our results showed that vitamin C variations with light are complex and depend mostly on light reaching the fruit and to a lesser extent on light reaching leaves,according to fruit developmental stage. The study of vitamin C/sugars relationship in fruit showed that sugars were not determinant in explaining variations in vitamin C. Light impact on vitamin C metabolism were studied, in interaction with temperature, on off-vine fruit ripening. Light increased fruit vitamin C content for temperature lower or equal to 23°C byincreasing transcripts of vitamin C biosynthetic pathway and activity of vitamin C recycling enzyme, particularly at low temperature (12°C). At high temperature (31°C), light did not increase fruit vitamin C content but it decreased DHAR activity and increased threonate content likely produced from vitamin C degradation. The data obtained were used to initiate the building of a model describing vitamin C content during fruit development that will integrate environmental factors in the future

Au Burkina Faso, pays enclavé, pays agricole et minier, la mobilité est essentiellement assurée par les infrastructures routières qui couvrent près de 90% des besoins de transport. De ce fait, la politique de l’état burkinabé vise à renforcer le réseau existant et de désenclaver le pays, conscient du fort lien entre le développement du pays et le développement du réseau routier. Cependant, il est possible de noter une dégradation précoce du réseau routier. Lesquels phénomènes sont récurrents dans la zone intertropicale, notamment d’Afrique et sont parfois liés aux facteurs environnementaux (trafic, climat et matériaux) et aux procédures de conception, de réalisation et d’entretien des routes. Le travail a consisté à analyser la chaine complète de réalisation des routes depuis l’avant-projet jusqu’à l’entretien, afin de mettre en évidence les dysfonctionnements et de proposer des solutions permettant de les améliorer. Ainsi le travail s’est appuyé sur des études expérimentales, analytiques et sur des études socio-économiques qui ont permis enfin de comprendre et de mettre en place une chaine qualité adaptée au contexte socio-économique du pays
In Burkina Faso, landlocked country, agricultural and mining country, mobility is mainly ensured by the road infrastructures which cover nearly 90% of the transport needs. So the policy of the Burkina Faso’s state is relatively to reinforce the existing road network and to disenclose the country, conscious of the strong link between the development of the country and the development of the road network. However, it is possible to note an early degradation of the road network. Which phenomena are recurrent, in particular in the intertropical countries of Africa, and, are sometime related to the environmental factors (traffic, climate and materials) and to the procedures of design, construction and maintenance of roads. The study is consisted in analyzing the complete chain of realization roads since the preliminary draft until maintenance, in order to highlight the dysfunctions and to suggest solutions making it possible to improve them. Thus, the study was based on experimental, analytical and on socio-economic studies which finally made it possible to understand and to implement a QSE chain adapted to the socio-economic context of the country

Les hydrocarbures aromatiques polycyliques (HAPs) figurent parmi les polluants organiques persistants majeurs des sols pollués et présentent une toxicité avérée vis-à-vis de l'homme et des écosystèmes. Parmi les méthodes de remédiation des sols pollués par les HAPs, la phytoremédiation assistée par les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA), pourrait représenter une alternative innovante, écologique et économique. L'utilisation des mycorhizes comme outil de phytoremédiation des sols pollués présente plusieurs avantages dont une meilleure tolérance à la toxicité des HAPs, une meilleure nutrition hydrique et minérale ainsi qu'une meilleure dissipation des HAPs. De rares études ont décrit l'impact des HAPs sur le développement des CMA en lien avec une péroxydation lipidique et une perturbation des teneurs en lipides du CMA, mais ni les cibles d'action de ces polluants au niveau du métabolisme lipidique, ni le rôle de ces modifications dans sa tolérance aux HAPs et dans leur dissipation n'ont été étudiés. C'est pourquoi, le premier objectif de ce travail vise tout d'abord à comprendre l'impact des HAPs sur le métabolisme lipidique. Le radiomarquage par l'acétate [1-¹⁴C] a permis de montrer une perturbation de la biosynthèse des lipides membranaires du CMA extra-racinaire. D'autre part, nos résultats montrent que les HAPs affectent la nutrition phosphatée. Par ailleurs, la capacité des mycorhizes à dégrader et à bioaccumuler le benzo[a]pyrène est démontrée. Enfin, l'implication du métabolisme des lipides de réserve (les triacylglycérols) du mycélium extra-racinaire dans la régénération des membranes altérées, la lutte contre le stress oxydant induit par les HAPs et dans leur métabolisation/bioaccumulation est discutée
Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are among the major persistent organic pollutant frequently found in the polluted soils and are harmful for human health and its environment. To clean-up the PAHs polluted soils, phytoremediation assisted by arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) could represent an innovative, ecological and cost-effective alternative. The use of mycorrhizas, as phytoremediation tool, has several advantages including increased tolerance to the pollutant toxicity, improved water and mineral nutrition as well as a better pollutant dissipation. Few studies have described the impact of PAHs on the AMF development related with lipid peroxidation and total lipid content disturbance. However, so far neither the target action of these pollutants on the metabolism, nor the role of these lipid changes in PAH tolerance and in their dissipation have been studied. Therefore, the present work aims firstly to improve our understanding of the PAHs impact on the CMA lipid metabolism. Thanks to radiolabeling experiments with [1-¹⁴C] acetate, our results showed a disruption of the membrane lipid biosynthesis pathways in the AMF extraradical mycelium, grown in the presence of PAHs. Secondly, it was highlighted that the PAHs affectef the phosphate nutrition. Finally, the mycorrhizas abilities to degrade and to bioaccumulate the benzo[a]pyrene, were pointed out. The involvement of extraradical mycelium storage lipid (triacyglycerols) metabolism in the membrane regeneration, the fight against the PAH induced-oxidative stress and the PAH metabolism/bioaccumulation is discussed

Dans le concept actuel du stockage géologique des déchets radioactifs en France, les interfaces entre la roche encaissante, une argilite, et les matériaux cimentaires utilisés pour les bouchons de scellement et les corps des alvéoles de stockage pourraient subir une température de 70°C due à l’activité exothermique de déchets. Les évolutions minéralogiques, microstructurales et leurs conséquences sur les propriétés de transport à ces interfaces sont mal connues dans ces conditions de température.Deux dispositifs expérimentaux sont conçus. Le premier consiste à créer des interfaces pâte de ciment CEM I / argilite de Tournemire en cellules de diffusion. La chimie des solutions est suivie dans le temps et quatre échéances permettent d’étudier l’évolution temporelle des matériaux. Le second dispositif consiste à créer de telles interfaces in situ à 70°C dans le laboratoire souterrain de Tournemire. Ce dispositif, plus représentatif des conditions de stockage, est démantelé après un an d’interaction. Au préalable, le comportement de la pâte de ciment CEM I à l’issue d’une augmentation de température de 20 à 70°C est analysé. La modélisation en transport réactif (Hytec) est utilisée en support à la compréhension des évolutions physico-chimiques.La néoformation de tobermorite, de phillipsite (in situ uniquement), de C-A-S-H et de calcite formant un ruban à l’interface est avérée. Une cinétique de précipitation de la tobermorite a ainsi pu être évaluée. La pâte de ciment est décalcifiée et carbonatée. La porosité totale diminue dans la pâte de ciment, malgré une ouverture de la macroporosité par dissolution de portlandite. L’argilite semble être peu altérée. La température accélère la diffusion, tandis que les variations de porosité et le ruban ne changent pas significativement les propriétés de diffusion sur une année
Radioactive wastes in future deep geological disposals will generate heat and locally increase temperature in the engineered barriers and host-rock. In the French design of disposal cells, temperature may reach 70°C in cementitious materials and at their contact with the clayey host-rock. The impact of temperature under such disposal conditions is still poorly known, especially regarding the geochemical and physical evolution at the interface between these two materials.Two experimental devices are designed. The first involves creating interfaces between OPC paste and argillite of Tournemire in diffusion cells. The evolution of solutions and materials are analysed over time. The second device involves creating OPC paste / argillite interfaces at 70°C under in situ conditions in the underground laboratory of Tournemire (France). This device, more representative of a deep disposal, is dismantled after one year. Prior to interface study, behaviour of the OPC paste after a temperature increase from 20 and 70°C was analysed and simulated. Reactive transport modelling supports the experimental results in order to better understand the physico-chemical evolutions at the interface.Neoformation of tobermorite (well-crystallised C-S-H), phillipsite (only in situ), C-A-S-H and calcite formed a layer at the interface. A kinetic of tobermorite precipitation is evaluated. Significant decalcification and carbonation were noticed in the cement paste. Total porosity decreases in the cement paste despite an opening of the macroporosity due to portlandite dissolution. Argillite seems to be weakly altered even if alkaline plume goes deeply through it. Porosity changes do not alter significantly diffusive properties at the studied time scale

Cette thèse est consacrée à l'analyse de performance de Régulateurs de Vitesse Adaptatifs Coopératifs(CACC) pour un train de véhicules intelligents afin de réduire la congestion du trafic et améliorer la sécurité routière.Premièrement, la politique d'espacement, à Intervalles Constants de Temps (CTH) est introduite. Basé sur cette politique d'espacement, un nouveau système décentralisé de Deux-Véhicules-Devant CACC (TVACACC) est proposé, dans lequel l'accélération souhaitée de deux véhicules précédents est prise en compte. Ensuite, la stabilité de la chaîne du système proposé est analysée théoriquement. Il est démontré que grâce à l'aide de la communication multiple entre véhicules, une meilleure stabilité de la chaîne est obtenue par rapport au système conventionnel. Un train de véhicules dans le scénario Stop-and-Go est simulé avec une communication parfaite puis dégradée. Le système proposé donne un comportement stable de la chaîne, correspondant à l'analyse théorique.Deuxièmement, une technique de dégradation pour CACC est présentée comme stratégie alternative lorsque la communication sans fil est partiellement ou complètement perdue. La stratégie proposée, appelée DTVACACC, utilise le filtre de Kalman pour estimer l'accélération actuelle du véhicule précédent qui remplace l'accélération souhaitée. Il est démontré que la performance pour le DTVACACC, peut être maintenue à un niveau beaucoup plus élevé.Enfin, une approche d’Apprentissage par Renforcement (RL) pour système CACC est proposée. L' algorithme politique- gradient est introduit pour réaliser le contrôle longitudinal . Ensuite, la simulation a montré que cette nouvelle approche de RL est efficace pour CACC
This PhD thesis is dedicated to the performance analysis of Cooperative Adaptive Cruise Control (CACC) system for intelligent vehicle platoon with the main aims of alleviating traffic congestion and improving traffic safety. At first, the Constant Time Headway (CTH) spacing policy for vehicle platoon is introduced. Based on this spacing policy, a novel decentralized Two-Vehicle-Ahead CACC (TVACACC) system is proposed, in which the desired acceleration of two front vehicles is taken into account. Then the string stability of the proposed system is theoretically analyzed. It is shown that by using the multiple wireless communication among vehicles, a better string stability is obtained compared to the conventional system. Vehicle platoon in Stop-and-Go scenario is simulated with both normal and degraded communication.Secondly, a graceful degradation technique for CACC was presented, as an alternative fallback strategy when wireless communication is lost or badly degraded. The proposed strategy, which is referred to DTVACACC, uses Kalman filter to estimate the preceding vehicle’s current acceleration as a replacement of the desired acceleration. It is shown that the performance is maintained at a much higher level.Finally, a Reinforcement Learning (RL) approach of CACC system is proposed. The policy-gradient algorithm is introduced to achieve the longitudinal control. Then simulation has shown that this new RL approach results in efficient performance for CACC

La disponibilité de la ressource en eau potable est en train de diminuer dans diverses régions, en lien avec la demande croissante d'eau douce, de la demande en produits alimentaires (Agriculture et élevage) et des effets des changements climatiques au niveau mondial à cause de la croissance démographique. Les pratiques agricoles inadaptées peuvent conduire à des pollutions des eaux superficielles et souterraines par des pesticides, des produits pharmaceutiques, des métaux, des nutriments, ou des sédiments et colloïdes. L'augmentation de la demande en produits animaliers est un des principaux facteurs qui conduisent à l'augmentation de l'utilisation d'antibiotiques, notamment de la famille des sulfonamides comme le sulfametoxazole (SMX). Malgré les grandes quantités de SMX utilisées tant en santé humaine qu'animale, et malgré le risque de contamination des ressources en eau associés à ce type de molécule, leur devenir dans les sols est encore mal compris et est peu documenté. C'est dans ce contexte que nous avons entrepris l'étude des interactions physico-chimiques, la dégradation, l'impact et le transfert du SMX dans deux sols aux propriétés physico-chimiques similaires mais issus de zones géographiques différentes (Recife, Brésil et Mâcon, France), et présentant différents contextes climatiques (tropical et tempéré) et différents usages (urbain et agricole). L'étude des interactions physico-chimiques a consisté à caractériser les processus de sorption et leurs cinétiques ainsi que l'effet du pH des sols, en lien avec l'ionisabilité de la molécule de SMX (2 pKa). La dégradation (biotique et abiotique) de la molécule antibiotique a été évaluée pour 3 concentrations différentes (10-3, 10-4 et 10-5M) pour évaluer l'effet des propriétés des sols sur la toxicité et la biodisponibilité du SMX. Les sols de Macon et Recife non contaminés au SMX présentent une biodiversité importante et semblable comme l'ont montré les indices de Shannon (H') et de Simpson. L'addition d'antibiotiques aux 2 sols modifie rapidement leur biodiversité microbienne et induit des changements de structures et de composition de la communauté bactérienne. Une bactérie du genre Arthrobacter est spécifiquement stimulée dans les deux sols par l'ajout de SMX, mais elle n'est pas cultivable, en revanche, nous avons pu isoler une souche de Burkholderia fortement stimulée par la présence de l'antibiotique, qui représente plus de 30% de la communauté bactérienne et qui présente des capacités de dégradation de l'antibiotique très importantes. La dégradation du SMX dans les deux sols s'avère rapide à faible concentration (10-5M) et plus lente (Mâcon) voire inexistante (Recife) à plus forte concentration (10-3M). La mobilité du SMX a été évaluée par des essais de transport en colonnes de sols remaniés conduites à 0,2; 0,45 et 0,7 mL.min-1. Les concentrations en SMX étant déterminées par HPLC-UV. L'identification des processus hydrodynamiques dans les deux sols et des processus de transfert du SMX a été réalisée avec le modèle de convection - dispersion avec retard (CDE sous CXTFIT). Les cinétiques de sorption ont été bien décrite avec un modèle de second ordre et le SMX suit une adsorption de type Langmuir. La mobilité du SMX s'est avérée plus importante dans le sol de Mâcon que dans le sol de Recife en lien avec une plus forte teneur en oxydes de fer très réactifs dans ce dernier, suggérant un risque plus élevé de contamination des eaux naturelles dans le cas du sol de Mâcon. Ce risque est toutefois contrebalancé par la faible persistance dans les deux sols du SMX qui, à faible concentration, est rapidement dégradé. Mots clés : Sol, antibiotique, Sulfametoxazol, sorption, transport, dégradation, impact, polluants émergents
The availability of fresh water in various regions, has been decreasing due to the increasing demand of water resources, the growing demand for food (agriculture and livestock) and the effects of climate change on a global level due to global population growth. Inadequate agricultural practices can lead to pollution of surface and groundwater with pesticides, pharmaceuticals, pollutants, nutrients and sediments, since the main entry of these products into the environment is resulting from their use in human and veterinary medicine. Increased demand in livestock is one of the factors that led to an increased use of antibiotics, such as sulfamethoxazole, and despite the large amount of sulfamethoxazole that is used both in human medicine and in veterinary medicine, and the risk of contamination of aquifers associated this molecule, its fate in soil is still unclear and poorly documented. Thus, the physico-chemical, biological interactions were studied, the impact associated with bacterial resistance and the transport of sulfamethoxazole (SMX) in two different soils but have similar particle size characteristics, the soils are of different geographical origins (Recife, Brazil and Macon, France), uses (urban and rural) and climatic conditions (tropical and temperate). The sorption tests were divided into kinetics of sorption isotherm and sorption in function of pH, since sulfamethoxazole is an ionizable molecule. The biodegradation tests were performed at three different concentrations of sulfamethoxazole (10-3, 10-4 and 10-5 M) to evaluate the effect of soil characteristics and concentration of the SMX on biodegradation of SMX molecule. The soils untreated, Macon and Recife, have an equivalent diversity, according to the calculation of the Shannon index (H ') and Simpson index. Assays of miscible displacement in soil columns with KBr and sulfamethoxazole were satisfactory for flow rates 0.2; 0.45 and 0.7 mLmin-1. The concentration of sulfamethoxazole was determined by high performance liquid chromatography (HPLC). Identification of the mechanisms involved in the transport process and the determination of parameters hidrodispersive soil through the elution curves of KBr and sulfamethoxazole were performed using the CDE model (convection-dispersion) through CXTFIT program. Sorption kinetics was best described with the second-order model and the sorption isotherms were linear. The CDE model adequately represents the experimental data of the elution curves of the sulfamethoxazole. The soil Recife, relative to Macon, had the lowest risk of groundwater contamination existing in this region
A disponibilidade de água doce, em diversas regiões, vem diminuindo em função docrescimento da demanda de recursos hídricos, do crescimento da demanda poralimentos (agricultura e pecuária) e dos efeitos da mudança climática em nível mundialdevido ao crescimento da população mundial. As práticas agrícolas inadequadas podemlevar à poluição das águas superficiais e subterrâneas com pesticidas, fármacos,poluentes, nutrientes e sedimentos. O aumento da demanda na pecuária é um dos fatoresque conduziu a um aumento do uso de antibióticos, como o sulfametoxazol, e apesar dagrande quantidade utilizada tanto na medicina humana como na veterinária, e do riscode contaminação dos aquíferos associados a essa molécula, seu destino no solo aindanão está claro e é pobremente documentado. Os objetivos deste trabalho foram estudaras interações físico-químicas e biológicas, o impacto associado à resistência bacteriana eo transporte do sulfametoxazol (SMX) em dois solos distintos, embora comcaracterísticas granulométricas semelhantes. Os solos são de diferentes origensgeográficas (Recife, Brasil e Macon, França), usos (urbano e agrícola) e condiçõesclimáticas (tropical e temperada). Os ensaios de sorção foram divididos em: cinética,isoterma de sorção e sorção em função do pH, uma vez que o sulfametoxazol é umamolécula ionizável. Os ensaios de biodegradação foram realizados em trêsconcentrações diferentes do sulfametoxazol (10-3, 10-4 e 10-5M) para avaliar o efeito dascaracterísticas dos solos e da concentração do SMX sobre a biodegradação da moléculado SMX. Os solos não tratados Macon e Recife têm uma diversidade equivalente,segundo o cálculo do índice de Shannon (H'), e do índice de Simpson. Os ensaios dedeslocamento miscível em colunas de solo com o KBr e o sulfametoxazol foramsatisfatórios para as vazões de 0,2; 0,45 e 0,7 mL.min-1. A identificação dosmecanismos envolvidos no processo de transporte e a determinação dos parâmetroshidrodispersivos dos solos, através das curvas de eluição do KBr e do sulfametoxazol,foram realizadas utilizando o modelo CDE (convecção-dispersão). A cinética de sorçãofoi melhor descrita com o modelo de segunda ordem e as isotermas de sorção foram nãolineares. O modelo CDE representou adequadamente os dados experimentais das curvasde eluição do sulfametoxazol. O solo Recife, em relação ao Macon, apresentou o menorrisco de contaminação do lençol freático existente nessa região

Les méthodes de design et de construction des routes développés dans le sud canadien ont maintenant besoin d’être adaptés aux environnements nordiques du pays afin de prévenir le dégel dramatique du pergélisol lors de la construction d’une nouvelle route. De plus, le réchauffement climatique occasionne présentement d’importants problèmes de stabilité des sols dans le nord canadien. Ces facteurs causent des pertes importantes au niveau des capacités fonctionnelles et structurales de l’Alaska Highway au Yukon sur un segment de plus de 200 km situé entre le village de Destruction Bay et la frontière de l’Alaska. Afin de trouver des solutions rentables à long terme, le ministère du transport du Yukon (en collaboration avec le Federal Highway Administration du gouvernement américain, Transports Canada, l’Université Laval, l’Université de Montréal et l’Alaska University transportation Center) a mis en place 12 sections d’essais de 50 mètres de longueur sur l’autoroute de l’Alaska près de Beaver Creek en 2008. Ces différentes sections d’essais ont été conçues pour évaluer une ou plusieurs méthodes combinées de stabilisation thermique telles que le drain thermique, le remblai à convection d’air, le pare-neige / pare-soleil, le remblai couvert de matières organiques, les drains longitudinaux, le déblaiement de la neige sur les pentes et la surface réfléchissante. Les objectifs spécifiques de la recherche sont 1) d’établir les régimes thermiques et les flux de chaleur dans chacune des sections pour les 3 premières années de fonctionnement ; 2) de documenter les facteurs pouvant favoriser ou nuire à l’efficacité des systèmes de protection et ; 3) de déterminer le rapport coûts/bénéfices à long terme pour chacune des techniques utilisées. Pour ce faire, une nouvelle méthode d’analyse, basée sur la mesure de flux d’extraction de chaleur Hx et d’induction Hi à l’interface entre le remblai et le sol naturel, a été utilisée dans cette étude. Certaines techniques de protection du pergélisol démontrent un bon potentiel durant leurs 3 premières années de fonctionnement. C’est le cas pour le remblai à convection d’air non-couvert, le remblai à convection d’air pleine largeur, les drains longitudinaux, le pare-soleil / pare-neige et la surface réfléchissante. Malheureusement, des problèmes dans l'installation des drains thermiques ont empêché une évaluation complète de leur efficacité.
Road design and construction techniques developed in southern Canada definitely need to be adapted to northern environment to prevent dramatic permafrost thawing after new road construction. Furthermore, climate warming causes now important soil stability problems in the Canadian far north. All these factors lead to a loss of the functional and structural capacities of the Alaska Highway over a 200-km section mainly from Destruction Bay to the Alaska border. To find long term and cost-effective solutions, Yukon Highways and Public Works (in collaboration with the Alaska University Transportation Center, Transport Canada, le U.S. Federal Highways Administration, l’Université de Montréal and l’Université Laval) constructed 12 instrumented sections on the Alaska Highway near Beaver Creek (Yukon) in 2008. These sections experiment one or several combined methods of thermal stabilization such as convection air embankment, heat drains, snow/sun shed, grass-covered embankment, longitudinal culverts, reflecting surfaces and snow clearing on embankment slopes. The main objectives of this project are 1) to analyze the ground thermal regime and the heat fluxes for each of the 12 sections during their first three years in service; 2) to document all factors which can facilitate or disrupt the efficiency of the protection systems and; 3) to determine the long term costs / benefits ratio for every technique tested. In order to do this, a new method based on the calculation of heat extraction Hx and heat induction Hi index at the interface between the embankment and the natural ground has been used in this study. The permafrost mitigation techniques that showed good potential for cooling by reducing active layer thicknesses were the ACE uncovered, the longitudinal culverts, the snow/sun shed and the light-coloured aggregate BST (although this was only effective along the central part of the highway). Unfortunately, problems in the installation of the heat drain techniques prevented a full assessment of their effectiveness. The durability of the sections as well as their long-term cooling potential must also be assessed to complete the economic analysis provided in this study.

Dans le cadre des applications transports, et plus particulièrement de "l'avion plus électrique", avec une demande toujours plus présente de réduction d'encombrement et de poids, la tendance est à l'intégration de plus en plus poussée des convertisseurs statiques. L'augmentation de leur densité de puissance et celle des contraintes thermiques, induites par l'environnement dans lequel ces structures sont localisées, deviennent de plus en plus critiques. La gestion thermique de ces dispositifs est assurée par des systèmes de refroidissement sur lesquels sont montés les composants semi-conducteurs via un matériau d'interface thermique. Une gestion performante sera obtenue par la diminution de la résistance thermique globale entre les éléments dissipatifs et le milieu ambiant grâce en autre à l'amélioration du système de refroidissement et des propriétés thermiques des matériaux constituant le module. Or cette interface est un point délicat du transfert de chaleur car elle peut représenter plusieurs dizaines de pourcents de la résistance thermique globale. Elle nécessite donc une connaissance approfondie de son comportement aux sollicitations thermiques. Après un état de l'art sur les matériaux d'interfaces thermiques et les méthodes de caractérisation des propriétés thermophysiques des matériaux, nous proposons la mise en œuvre d'outils expérimentaux et mathématiques permettant de suivre l'éventuelle évolution de matériaux d'interfaces utilisés en électronique de puissance au cours d'un vieillissement par cyclage en température. Pour cela, deux méthodes sont présentées. La première repose sur la mesure de la résistance thermique des interfaces en régime stationnaire avec un transfert de chaleur monodimensionnel alors que la seconde, basée sur une caractérisation transitoire thermique d'un système, permet d'en identifier les constantes de temps et le réseau Résistance-Capacité du système testé. Des travaux de simulations numériques ont été menés sur les deux types de bancs expérimentaux, d'un côté pour pouvoir évaluer les pertes thermiques latérales du banc statiques, de l'autre côté pour montrer qu'il est bien possible de détecter une variation de la résistance thermique d'un matériau d'interface par l'analyse de l'impédance thermique.

This thesis focuses on the effects of dopant compensation on the electrical properties of crystalline silicon relevant to the operation of solar cells. We show that the control of the net dopant density, which is essential to the fabrication of high-efficiency solar cells, is very challenging in ingots crystallized with silicon feedstock containing both boron and phosphorus such as upgraded metallurgical-grade silicon. This is because of the strong segregation of phosphorus which induces large net dopant density variations along directionally solidified silicon crystals. To overcome this issue, we propose to use gallium co-doping during crystallization, and demonstrate its potential to control the net dopant density along p-type and n-type silicon ingots grown with silicon containing boron and phosphorus. The characteristics of the resulting highly-compensated material are identified to be: a strong impact of incomplete ionization of dopants on the majority carrier density, an important reduction of the mobility compared to theoretical models and a recombination lifetime which is determined by the net dopant density and dominated after long-term illumination by the boron-oxygen recombination centre. To allow accurate modelling of upgraded-metallurgical silicon solar cells, we propose a parameterization of these fundamental properties of compensated silicon. We study the light-induced lifetime degradation in p-type and n-type Si with a wide range of dopant concentrations and compensation levels and show that the boron-oxygen defect is a grown-in complex involving substitutional boron and is rendered electrically active upon injection of carriers through a charge-driven reconfiguration of the defect. Finally, we apply gallium co-doping to the crystallization of upgraded-metallurgical silicon and demonstrate that it allows to significantly increase the tolerance to phosphorus without compromising neither the ingot yield nor the solar cells performance before light-induced degradation.

This thesis focuses on the effects of dopant compensation on the electrical properties of crystalline silicon relevant to the operation of solar cells. We show that the control of the net dopant density, which is essential to the fabrication of high-efficiency solar cells, is very challenging in ingots crystallized with silicon feedstock containing both boron and phosphorus such as upgraded metallurgical-grade silicon. This is because of the strong segregation of phosphorus which induces large net dopant density variations along directionally solidified silicon crystals. To overcome this issue, we propose to use gallium co-doping during crystallization, and demonstrate its potential to control the net dopant density along p-type and n-type silicon ingots grown with silicon containing boron and phosphorus. The characteristics of the resulting highly-compensated material are identified to be: a strong impact of incomplete ionization of dopants on the majority carrier density, an important reduction of the mobility compared to theoretical models and a recombination lifetime which is determined by the net dopant density and dominated after long-term illumination by the boron-oxygen recombination centre. To allow accurate modelling of upgraded-metallurgical silicon solar cells, we propose a parameterization of these fundamental properties of compensated silicon. We study the light-induced lifetime degradation in p-type and n-type Si with a wide range of dopant concentrations and compensation levels and show that the boron-oxygen defect is a grown-in complex involving substitutional boron and is rendered electrically active upon injection of carriers through a charge-driven reconfiguration of the defect. Finally, we apply gallium co-doping to the crystallization of upgraded-metallurgical silicon and demonstrate that it allows to significantly increase the tolerance to phosphorus without compromising neither the ingot yield nor the solar cells performance before light-induced degradation.

L’utilisation des matériaux composites à matrice polymère dans l’industrie aéronautique offre de nombreux avantages en termes de gain de masse et de résistance à la fatigue ou à la corrosion. Cependant l’utilisation de nouveaux matériaux tels que les composites à matrice thermodurcissable nécessite des efforts conséquents de développement, de test et de vérification. En particulier dans le domaine de la résistance aux incendies. Ce travail porte sur la caractérisation expérimentale de la résistance au feu pour différents types de matériaux composites au moyen d’un brûleur. La première partie de l’étude traite en particulier de la caractérisation du flux thermique lors de l’agression par la flamme. Dans un second temps, la réponse à cette agression thermique est mesurée pour différents matériaux composites. Pour les deux volets de cette étude, les résultats expérimentaux sont confrontés aux résultats issus de simulations numériques avec OpenFoam
Carbone fibers reinforced polymers offer many advantages in terms of weight, fatigue resistance or corrosion in the aerospace industry. However, the use of new materials such as thermosetting matrix composites requires a significant effort of development, testing and validation. In particular in the field of fire resistance. This work focuses on the experimental characterization of fire resistance for different types of composite materials using a flame burner. The first part of the study deals with the characterization of the heat flux during the flame impingement. In a second step, the response to this thermal stress is measured for different composite materials. For both parts of this study, the experimental results are compared to the results obtained from numerical simulations with OpenFoam