Дисертації з теми "Approche par fibres intégrées"

Les composites à matrice céramique (CMC) présentent un fort intérêt dans le domaine aéronautique grâce à leurs excellentes propriétés thermomécaniques. Ils sont donc envisagés pour remplacer les alliages métalliques dans les parties chaudes des moteurs d'avions civils, afin de concevoir des pièces plus légères, ou permettant d'obtenir de meilleurs rendements. Ces matériaux présentent néanmoins un comportement complexe, notamment à cause de leur structure multi-échelle, architecturée et hétérogène. Dans ce contexte, ces travaux s’intéressent à l’amélioration de la compréhension du comportement mécanique en traction de CMC avec des fibres et une matrice en carbure de silicium, complétée d'une étape de Melt Infiltration (dits SiC/SiC MI). L'objectif est de mieux comprendre l'effet des propriétés des constituants microscopiques sur le comportement macroscopique jusqu'à rupture, via deux axes distincts mais complémentaires : la caractérisation mécanique de l'endommagement de ces CMC et leur modélisation par une méthode éléments finis. Dans une première partie, des essais de traction multi-instrumentés sont proposés (émissions acoustiques, corrélation d'images numériques, microscopie, etc.), afin d'obtenir une meilleure description des mécanismes à l'échelle du constituant et de leurs effets sur les échelles supérieures. Des caractérisations post-mortem supplémentaires sont également proposées, dans le but d'acquérir des informations sur les propriétés intrinsèques des phases directement à l'échelle microscopique, qui présentent un intérêt majeur pour la mise en place d'un modèle numérique. Ces différentes observations permettent de dresser un scénario d'endommagement jusqu'à rupture pour les matériaux SiC/SiC MI. Dans une seconde partie, une approche de modélisation éléments finis originale, par fibres intégrées, est proposée pour simuler le comportement jusqu'à rupture de ces derniers. En s'appuyant sur les observations expérimentales, les mécanismes d'intérêt sont sélectionnés et représentés dans le modèle, qui intégre le comportement des phases microscopiques directement aux échelles supérieures. Le modèle permet ainsi d'obtenir les mécanismes d'endommagement principaux à ces échelles, validés par les comparaisons essai/calcul, en ne s'appuyant que sur les propriétés des phases microscopiques. Les simulations permettent de mettre en évidence le rôle des différents constituants sur le comportement jusqu'à rupture des SiC/SiC MI, et ouvrent là voie à des travaux futurs sur cette famille de CMC
Ceramic matrix composites (CMCs) are materials of interest in the field of aeronautic because of their exceptional mechanical properties at elevated temperatures, making them promising candidates to replace metal alloys in high-temperature components of aircraft engines. Nevertheless, these materials also exhibit a complex behavior, especially because they are multi-scale, architectured and heterogeneous. In this context, this work tends to improve the understanding of the mechanical behavior under tension of CMCs composed of fibers and matrix made of silicon carbide, with a Melt Infiltration process (named SiC/SiC MI). To better understand the effects of microscopic phases on the macroscopic behavior until the final failure of the material, two distinct but complementary axis are explored : the mechanical characterizing of the damage of these CMCs and their modelling with a finite element method. Firstly, multi-instrumented tensile tests are carried out (acoustic emissions, digital image correlation, microscope, etc.), to obtain a better description of the phenomenon at micro-scale and their effects on upper scales. Post-mortem characterization are also performed in order to quantify the properties of the microscopic phases, which are of great interest to develop the numerical model. Thus, a damage scenario until the final failure is proposed for SiC/SiC MI materials. In a second part, a genuine finite element model approach, with embedded fiber, is proposed to simulate the mechanical behavior of these materials. Based on experimental observations, mechanisms of interest at micro-scale are selected and implemented in the model directly at upper scales. The developed approach demonstrates the ability to capture both the main damage phenomenon at micro-scale and the meso-scale behavior of CMCs, in good agreement with experimental results, offering a valuable tool for understanding and predicting their mechanical behavior until the final failure, and paving the way for further developments

Pendant ce travail, nous avons étudié le comportement en fatigue d'un polyamide 66 chargé de fibres de verre. Ce matériau a de nombreuses applications où il subit des sollicitations dynamiques, comme les pièces sous capot d'un véhicule. La compréhension des micro-mécanismes qui gouvernent le comportement de ce matériau en fatigue joue un rôle essentiel dans la conception de ces pièces. Dans le but d'observer l'influence de la direction de sollicitation par rapport à l'orientation des fibres ainsi que le rôle de l'interface, deux types de sollicitation ont été choisis : La sollicitation en Flexion Alternée et la sollicitation en Traction- Traction. Pour les ces deux types de sollicitation, la température de surface augmente pendant les tests. Les résultats montrent que cette augmentation dépend du niveau de chargement et de la fréquence. Les courbes de Wöhler se rejoignent et la température induite par l'auto-échauffement à ce point de jonction augmente pour les deux essais avec une allure identique. Pendant la période d'amorçage des fissures en flexion alternée, nous n'avons pas observé de changement macroscopique des propriétés de l'éprouvette, densité, taux de cristallinité, température de transitions vitreuse et module d'élasticité. Un temps de repos à proximité de la rupture permet de relaxer les micro-défauts et d'augmenter le nombre de cycles à la rupture. La durée de vie a été modélisée pour le polyamide 66 et son composite.

La présente étude a eu pour objectif principalde mettre en place un procédé de prétraitement de la fibre naturelle de lin, de fabrication de nanofibres lignocellulosiques et leur modification de surface subséquente, environnementalement irréprochable sur toute la ligne. Afin de répondre à cet objectif principal, les nanofibres lignocellulosiques de lin ont été préparées en utilisant un procédé respectueux de l'environnement, soit une combinaison de prétraitement au dioxyde de carbone (CO2) dans les conditions supercritiqueset d'hydrolyse enzymatique. Le prétraitement au CO2 supercritique visait à surmonter la récalcitrance de la biomasse lignocellulosique et à donner accès aux enzymes hydrolytiques. Il a été démontré que le prétraitement au CO2 supercritique des fibres de lin a aidé à déstructurer la biomasse tout en évitant son fractionnement et à faciliter l’hydrolyse enzymatique subséquente du substrat. Un cocktail d’enzymes hydrolytiques comprenant la cellulase, la xylanase, la pectinase et la viscozyme a été utilisé et a permis d’extraire des fibres lignocellulosiques ayant des dimensions nanométriques.Ces nanofibres lignocellulosiques extraites ainsi que les résidus solides de l’hydrolyse sont de nature hydrophile en raison de l'attraction / interaction entre les groupes hydroxyles des composants fibreux et des molécules d'eau. La nature hydrophile de ces nanofibres lignocellulosiques aboutit souvent à une mauvaise compatibilité avec des matrices polymères hydrophobes. Une modification de surface s’impose donc afin de les rendre plus hydrophobes et donc compatibles avec les matrices hydrophobes. La laccase, une enzyme spécifique a été utilisée pour catalyser le greffage de composés phénoliques naturels, le gaïacol et le syringaldéhyde, rendant ainsi les nanofibres lignocellulosiques et les résidus solides de l’hydrolyse plus hydrophobes et compatibles avec lesmatrices hydrophobes. Aucun changement significatif dans la composition chimique des fibres de lin n’a été observé après le prétraitement tel que suggéré par les analyses par spectroscopie infrarouge. Ces dernières ont démontré par ailleurs le greffage de surface induit par la laccase, du guaïacol et du syringaldéhyde sur les nanofibres extraites et sur les résidus de l’hydrolyse. La technique de diffraction des rayons X a révélé que la cristallinité augmentait suite au prétraitement de la fibre avec le CO2 supercritique ainsi que suite à l’extraction des nanofibres. La microscopie électronique à balayage a révélé les dommages physiques causés à la surface des fibres suite au prétraitement alors que la microscopie électronique à transmission démontrait que les nanofibres lignocellulosiques extraites étaient en forme des filaments, avec un diamètre de 5 –10 nm et plusieurs micromètres de longueur. Enfin les fibres fonctionnalisées ont montré une meilleure stabilité thermique et un caractère hydrophobe comparativementaux fibres brutes non traitées.
The main goal of this research was to set up an environmentally friendly process for the pretreatment of natural flax fibres in view to produce lignocellulosic nanofibers and modify their surface for their use as compatible fillers in polymer composites. To achieve this main objective, lignocellulosic nanosized flax fibres were prepared using an environmentally friendly process based on a combination of supercritical carbon dioxide pretreatment and enzymatic hydrolysis conditions. Supercritical CO2 pretreatment aimed to overcome the recalcitrance of lignocellulosic biomass and to provide access to hydrolytic enzymes. It was shown that the supercritical CO2 pretreatment of raw flax fibers helped to deconstruct biomass, avoiding its fractionation and increased access to hydrolytic enzymes such as cellulase, xylanase, pectinase and viscozyme leading to extraction of lignocellulosic fibres having nanometric dimensions. These extracted lignocellulosic nanofibres as well as the solid residues of the hydrolysis are hydrophilic in nature because of the attraction / interaction between the hydroxyl groups of the fibrous components and water molecules. The hydrophilic nature of these lignocellulosic nanofibers often results in poor compatibility with hydrophobic polymeric matrices. Surface modification is therefore necessary to make them more hydrophobic and compatible with the hydrophobic matrices. Laccase mediated grafting of natural phenolic compounds, i.e. guaiacol and syringaldehyde, onto lignocellulosic fiber was achieved, thus making lignocellulosic nanofibers and hydrolysis solids residues more hydrophobic and compatible with hydrophobic matrices. No significant changes in the chemical composition of flax fibres were observed after pretreatment. This was confirmedby FTIR analysis, which also demonstrated laccase-induced grafting of guaiacol and syringaldehyde onto lignocellulosic nanofibers and solid residues hydrolysis surfaces. Moreover, X-ray diffraction revealed that crystallinity increased for supercritical CO2 pretreated fibres as well asenzymatically produced lignocellulosic nanofibers. Scanning electron microscopy revealed the physical damages in the form of holes, cracks and erosions onto the surface of supercritical CO2 pretreated flax fibres, while transmission electron microscopy evidencedthe production of filament-shaped nanosized fibrils with a diameter of 5-10 nm and several micrometers length. Finally, bio-grafted fibers showed better thermal stability and hydrophobicity if compared to untreated raw analogues.

Dans le but de prevoir le comportement en fatigue de materiaux composites a matrice metallique, une approche micromecanique de type mori&tanaka a ete developpee. La microstructure est definie precisement par observations fines et analyse d'images : on distingue dans le cas general une matrice ductile ainsi que des particules ou des fibres distribuees en familles d'orientations. D'autre part la mise en place de moyens d'essais de fatigue sur mini-eprouvettes permet d'identifier les mecanismes d'endommagement au cours des cycles. Les parametres d'ecrouissage de la matrice sont egalement determines experimentalement et permettent d'alimenter le modele micromecanique. Ce modele est fonde sur une theorie en champs de contraintes et deformations moyennes pour chaque constituant. Le chargement est impose de maniere incrementale et le passage micro-macro s'effectue par l'intermediaire des modules tangents. On peut ainsi reproduire des trajets de chargement complexes incluant des decharges. Le comportement global du composite est alors regit par les caracteristiques mecaniques et geometriques a l'echelle locale. Les equations de plasticite sont resolues dans la matrice et satisfont une loi d'ecrouissage phenomenologique faisant intervenir les variables internes. Il est possible de rendre compte des phenomenes d'adoucissement ou de durcissement cyclique. Dans le cas d'un composite a matrice aluminium as7g03 renforce par fibres d'alumine et elabore en squeeze-casting le modele prevoit des reponses en fatigue oligocyclique proches de l'experience. Pour prevoir le comportement a plus grand nombre de cycles, les phenomenes d'endommagement tels qu'observes experimentalement au meb ont ete integres. L'evolution statistique de la population de fibres combinee aux phenomenes de fermeture et re-ouverture, permet finalement de prevoir le comportement global du composite au cours des cycles.

Ce travail de recherche porte sur la compréhension de la structure de la fibre de lin aux différentes échelles et sur l'étude de son comportement mécanique. En effet, dans le contexte de développement durable, le recours aux ressources végétales s'étend à de nombreux domaines d'applications industrielles dont celui des éco-composites structuraux. Dans un premier temps, sept variétés de fibres de lin sont comparées en terme morphologique (diamètre), de biocomposition et de propriétés mécaniques. Ensuite, l'étude structurale de la fibre de lin a porté sur les parois constitutives (nombre, épaisseur) et l'orientation des microfibrilles dans ces parois. L'analyse des courbes de contrainte-déformation obtenues par traction uniaxiale a permis d'évaluer les contributions élastique, viscoélastique et "plastique" au comportement globale de la fibre. L'orthotropie de son comportement mécanique a été mise en évidence par des essais de nanoindentation. Ces différentes données ont alors été utilisées pour identifier les paramètres majeurs qui gouvernent le comportement mécanique de la fibre de lin. Ainsi, des simulations du comportement mécanique de la fibre ont été entreprises dans le but de proposer une description phénoménologique
This PhD thesis deals with the understanding of the flax fibres structure at different scales and the studying of its mechanical behaviour. Indeed, in the context of sustainable development, using plant resources covers several fields of industrial applications including structural eco-composites. At first, seven varieties of flax fibres were compared in terms of morphology (diameter), biochemical composition and mechanical properties. Then, the structural study of the flax fibre dealt with the cell wall layers (number, thickness) and the microfibrils orientation in these layers. The analysis of the stress-strain curves obtained by uniaxial tensile test was used to estimate the elastic, viscoelastic and "plastic" contributions to the global behaviour of the fibre. The orthotropy of its mechanical behaviour has been demonstrated by nanoindentation testing. Finally, these data were used to identify the principal parameters that define the mechanical behaviour of the flax fibre. Thus, simulations of the mechanical behaviour of the fibre have been initiated to propose a phenomenological description

Ce travail est une approche par imagerie ionique analytique de l'implication des ions inorganiques dans la différenciation des fibres chez le lin. Le modèle expérimental est l'hypocotyle de lin. La cartographie semi-quantitative des ions Na+, Ca2+, K+ et Mg2+ a été réalisée par microscopie ionique analytique (MIA). Cette technique a été combinée aux techniques de microscopie photonique et électronique. Ce travail comporte une mise au point méthodologique de la préparation des échantillons végétaux en vue de l'immobilisation des ions diffusibles. Il est réalisé une approche critique des possibilités et des limites des deux méthodes de préparation que nous avons utilisées: la méthode par précipitation au pyroantimoniate et la méthode par cryosubstitution. Ce travail comporte également une analyse critique des images, par microscopie ionique à balayage, des distributions ioniques dans l'hypocotyle de lin et propose quelques améliorations instrumentales. La mise en évidence d'une augmentation du rapport des concentrations Na/Ca, d'une structuration dans la distribution du sodium au sein de la paroi secondaire des fibres ainsi que les effets marqués sur le développement des fibres, d'une carence en sodium suggèrent que cet ion pourrait être impliqué dans la différenciation des fibres chez le lin. L'étude, par radiographie par capture neutronique, de la microlocalisation du bore dans les différents tissus de l'hypocotyle suggère aussi un rôle possible de cet élément dans la cohésion du tissu fibreux

Le rouissage du lin cultivé (Linum ustitatissimum L.) sur champ est un procédé naturel, rapide et semi-contrôlé durant lequel les parois végétales sont partiellement dégradées par les micro-organismes afin de faciliter l’extraction des fibres pour différents usages industriels. Le sous- et le sur-rouissage sont associés à une mauvaise qualité de fibre, il est donc essentiel de maîtriser ce processus. La microbiologique du rouissage reste encore mal caractérisée en raison d’études basées uniquement sur des approches de cultures dépendantes et d’identification phénotypique. La mise en place d’une approche de metabarcoding au cours de trois campagnes, nous a permis de caractériser l’évolution des membres et structures du domaine Bacteria et du règne Fungi, à l’échelle de son écosystème, pour la toute première fois. L’assignation taxonomique des OTUs (Operational Taxonomic Units) a permis l’identification de nouveaux taxa encore non associés au rouissage et notamment le phylum Bacteroidetes, très représenté. Grâce aux analyses multivariées et aux tests de corrélations, nous avons identifié plusieurs facteurs influençant ce processus. Nous avons démontré : (i) que le retournement des andains a un effet significatif sur les structures microbiennes, (ii) de l’existence d’un effet "terroir" avec des communautés bactériennes affectées par les précipitations et (iii) de l’existence d’un effet "millésime" avec des variations de structures fongiques expliquées par les températures. Les prédictions des CAZomes (Carbohydrate-Active-Enzymes) bactériens nous ont permis d’identifier des familles potentiellement impliquées dans la dégradation des parois cellulaires qui serviront de base pour une étude plus approfondie par méta-transcriptomique
Flax (Linum ustitatissimum L.) dew-retting is a short-term, semi-controlled natural process during which plant cell walls are partially degraded by microorganisms to facilitate fiber extraction for various industrial applications. Under- and over-retting are associated with ‘bad fiber quality’ and it is therefore essential to master this process. The microbiology of dew-retting is poorly characterized mainly because it is currently based on the utilization of cultured approaches and phenotypic identification.The implementation of a metabarcoding approach during three independant flax dew-retting campaigns allowed us to characterize, for the first time, the bacterial and fungal community dynamics at this ecosystem level. The taxonomic assignment of OTUs (Operational Taxonomic Units) led to the identification of new taxa not previously associated with dew-retting in particular a high presence of Bacteroidetes phylum. Multivariate analysis and correlation tests identified a number of factors affecting this process. We have demonstrated : (I) that swathe turning has a significant effect on the microbial structures, (ii) the existence of a "terroir" effect and the fact that bacterial communities are affected by precipitation and (iii) the existence of a year effect and the fact that fungal communities are affected by temperature. Bacterial CAZyme (Carbohydrate-Active-Enzymes) predictions, allowed us to identify different families involved in plant cell wall degradation thereby providing a basis for future studies using a metatranscriptomic approach

L'objectif de ce travail est de comprendre comment la forme intrinsèque des fibres individuelles contrôle les propriétés collectives des empilements, en particulier leurs propriétés mécaniques (élasticité) et électriques. Nous nous intéressons à des fibres longues, alignées selon une direction privilégiée et présentent un désordre de forme important. Notre étude est expérimentale et numérique. Nous proposons un modèle à deux dimensions, de champ moyen auto-cohérent, décrivant l'élasticité collective de l'empilement à partir des propriétés individuelles des fibres : leurs distribution de désordre ainsi que leurs module de courbure. Nous obtenons une équation d'état qui décrit avec un bon accord l'élasticité de nos empilements de fibres, sans paramètre ajustable, mais à un facteur multiplicatif près. Nous obtenons des résultats comparables entre les études expérimentale et numérique
The purpose of this work is to understand how intrinsic shape of individual fibers controls the collective behavior of fiber stacks, in particular the mechanical (elasticity) and electrical properties. We consider long fibers, aligned towards one preferential direction with a significant disorder shape. Our study is experimental and numerical. We propose a two dimensions self consistent mean field model which describes the collective elasticity from the individual properties of fibers : the disorder distribution and the bending modulus. We obtain an equation of state which describes with a good agreement the stacks elasticity, without any fit parameters, however up to a multiplicative constant. We obtain similar results between experimental and numerical studies

Les cardiopathies ischémiques sont la cause principale d'insuffisance cardiaque. Lors du processus de cicatrisation suite à un infarctus, il a été montré que les cellules souches progénitrices cardiaques PW1+ participaient activement au remodelage du cœur, et ce, en en participant à l'augmentation du nombre de fibroblastes. A l'heure actuelle les cellules PW1+ ne peuvent être récoltées qu'à travers l'utilisation d'une lignée rapportrice exprimant la B-Galactosidase sous le contrôle du gène Pw1. Ce projet a pour but de déterminer un marqueur membranaire associé à la présence de PW1 permettant de cibler spécifiquement ces cellules. A l'aide d'une suite logicielle, nous avons pu prédire un membranome des cellules PW1+ à partir de données RNA-seq que nous avons croisé avec le membranome observé par spectrométrie de masse. Cette approche combinée nous a permis de déterminer un ensemble de cibles d'intérêt dont l'expression a ensuite été validée par cytométrie en flux. Nous avons été capables d'associer la présence d’une protéine membranaire avec la présence de PW1 dans la fraction non myocytaire avec une forte spécificité et sensibilité. Des inhibiteurs pharmacologiques ont été décrit pour cette protéine, et leur utilisation in vitro puis in vivo a permis de montrer une réduction significative de la fibrose dans un modèle murin d'infarctus du myocarde accompagnée d'une augmentation de la survie après traitement
Ischemic heart diseases are the major cause of heart faillure, one of the most concerning disease in the world. The scarring process following myocardial infarction has been shown to be driven by cardiac progenitors celles (CPC), and PW1+ CPCs were shown to mediate and participate to this process. To target PW1+ cells, we are limited to a PW1nLacZ reporter mice model. We aim to find a membrane bound protein associated with PW1 presence to help to target specifically those cells. Using a prediction software suite, we predicted a specific membranome for PW1+ CPCs from RNA-Seq datas. We performed a mass spectrometry analysis to determine an observed membranome, and the combination of both approaches allowed us to find candidates to test. We then confirmed the expression of the candidates, and one showed strong sensibility and sensibility to describe PW1+ cells. The inhibition of this target by pharmacological drug in vitro and in vivo showed a significant decrease of fibrosis in a myocardial infarction murine model together with a significant increase of survival after treatment

Le comportement des bétons fibrés à ultra-hautes performances (BFUP) dépend fortement de l’orientation des fibres vis-à-vis de la direction des sollicitations. L’orientation des fibres étant principalement due à la mise en oeuvre de la structure, la ductilité d’un ouvrage s’en retrouve fortement dépendant. Dans ce mémoire de maîtrise, un modèle numérique est développé pour capturer l’effet de l’orientation des fibres via leurs mécanismes d’extraction. Il s’agit d’un modèle d’endommagement micromécanique, utilisé dans le cadre de la mécanique de la rupture linéaire élastique permettant de modéliser la propagation des fissures, la dissipation d’énergie et donc la ductilité de la structure. Cette approche permet également de rendre le modèle indépendant de la finesse du maillage et de modéliser l’effet d’échelle. Dans ce travail, les BFUP sont composés de fibres courtes en acier dont le pourcentage volumique est inférieur à 3%. La résistance en compression du BFUP est si grande que le matériau est admis être purement linéaire élastique en compression. Le modèle est implanté dans le logiciel Code_Aster pour calibration, validation et application sur des essais de traction et sur des essais de flexion quatre points : le modèle développé reproduit très bien ces résultats expérimentaux.
The behavior of ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) strongly depends on fibers’ orientations relatively to the direction of stresses. Fibers’ orientations are mostly due to concrete casting of the structure and therefore the ductility of a structure is highly dependent of those orientations. In this MSc thesis, a numerical model is developed to capture the effect of fiber orientation considering the fiber pull-out mechanism. A micromechanical damage model based on linear elastic fracture mechanics to model crack propagation, energy dissipation and thus structure’s ductility. This approach also corrects spurious mesh sensitivity and captures size effect. In this work, UHPFRC are made of short steel fibers with fiber content inferior to 3%. The compressive strength of UHPFRC is so important that the material is assumed to be purely linear elastic in compression. The model is implemented in Code_Aster software for calibration, validation and application on tensile tests and four-point bending tests : the developed model can reproduce these experimental results.
Tableau d'honneur de la FÉSP

Le rouissage du lin cultivé (Linum ustitatissimum L.) sur champ est un procédé naturel, rapide et semi-contrôlé durant lequel les parois végétales sont partiellement dégradées par les micro-organismes afin de faciliter l’extraction des fibres pour différents usages industriels. Le sous- et le sur-rouissage sont associés à une mauvaise qualité de fibre, il est donc essentiel de maîtriser ce processus. La microbiologique du rouissage reste encore mal caractérisée en raison d’études basées uniquement sur des approches de cultures dépendantes et d’identification phénotypique. La mise en place d’une approche de metabarcoding au cours de trois campagnes, nous a permis de caractériser l’évolution des membres et structures du domaine Bacteria et du règne Fungi, à l’échelle de son écosystème, pour la toute première fois. L’assignation taxonomique des OTUs (Operational Taxonomic Units) a permis l’identification de nouveaux taxa encore non associés au rouissage et notamment le phylum Bacteroidetes, très représenté. Grâce aux analyses multivariées et aux tests de corrélations, nous avons identifié plusieurs facteurs influençant ce processus. Nous avons démontré : (i) que le retournement des andains a un effet significatif sur les structures microbiennes, (ii) de l’existence d’un effet "terroir" avec des communautés bactériennes affectées par les précipitations et (iii) de l’existence d’un effet "millésime" avec des variations de structures fongiques expliquées par les températures. Les prédictions des CAZomes (Carbohydrate-Active-Enzymes) bactériens nous ont permis d’identifier des familles potentiellement impliquées dans la dégradation des parois cellulaires qui serviront de base pour une étude plus approfondie par méta-transcriptomique
Flax (Linum ustitatissimum L.) dew-retting is a short-term, semi-controlled natural process during which plant cell walls are partially degraded by microorganisms to facilitate fiber extraction for various industrial applications. Under- and over-retting are associated with ‘bad fiber quality’ and it is therefore essential to master this process. The microbiology of dew-retting is poorly characterized mainly because it is currently based on the utilization of cultured approaches and phenotypic identification.The implementation of a metabarcoding approach during three independant flax dew-retting campaigns allowed us to characterize, for the first time, the bacterial and fungal community dynamics at this ecosystem level. The taxonomic assignment of OTUs (Operational Taxonomic Units) led to the identification of new taxa not previously associated with dew-retting in particular a high presence of Bacteroidetes phylum. Multivariate analysis and correlation tests identified a number of factors affecting this process. We have demonstrated : (I) that swathe turning has a significant effect on the microbial structures, (ii) the existence of a "terroir" effect and the fact that bacterial communities are affected by precipitation and (iii) the existence of a year effect and the fact that fungal communities are affected by temperature. Bacterial CAZyme (Carbohydrate-Active-Enzymes) predictions, allowed us to identify different families involved in plant cell wall degradation thereby providing a basis for future studies using a metatranscriptomic approach

Cette thèse traite de la modélisation micromécanique de composites viscoélastiques via une approche incrémentale(Al) proposée par Lahellec et Suquet (2007). En plus d'être fondée sur un cadre thermodynamique rigoureux, 1' Al permet une résolution du problème local dans l'espace-temps réel (i.e. sans passage dans l'espace de Laplace). Le premier objectif est d'élargir le spectre d'application de I' Al en termes de lois viscoélastiques locales et de microstructures. Le second objectif est de tenter d'introduire au sein de l'AI la prise en compte des effets de couplage entre la viscoélasticité et la température (couplage thermoélastique mais aussi l'échauffement induit par la dissipation viscoélastique). Tout d'abord, I' Al est codée en Python• puis le programme validé pour des lois viscoélastiques linéaires simples, des microstructures et des chargements déjà étudiés dans les travaux de Lahellec et Suquet. Une seconde partie opère une généralisation théorique de l'AI à de multiples variables internes, non nécessairement déviatoriques et des phases non nécessairement isotropes. Les différentes extensions sont validées progressivement par confrontations aux solutions exactes de référence (champs complets) et en particulier l'efficacité de I' Al étendue à traiter des matrices de type Maxwell généralisé (sans et avec déformations volumiques anélastiques). Cette partie se termine par une démonstration concrète de la possible associat on de l'AI à trois schémas d'homogénéisation (Mori-Tanaka, Double Inclusion, schéma de Malekmohammadi et al. (2014)) en vue de traiter diverses morphologies (composites à fibres, à particules, et à copeaux anisotropes de bois lamellés). La dernière partie traite du couplage entre la viscoélasticité et la température au sein de l'AI. Les versions initiale et discrétisée dans le temps du problème hétérogène thermoviscoélastique fortement couplé sont formulées. Puis, plusieurs degrés de couplage sont envisagés selon une approche progressive des difficultés. Le cas du seul couplage thermoélastique est tout d'abord étudié (couplage de la thermique vers la mécanique, sans résolution de l'équation de la cha leur). les estimations obtenues pour plusieurs chargements thermomécaniques imposés à un milieu périodique contenant des fibres élastiques, thermoélastiques puis thermoviscoélastiques,dans une matrice thermoviscoélastique sont confrontées avec succès aux solutions de référence. Enfin, la résolution simultanée de l'équation de la chaleur est abordée en intégrant comme terme source la dissipation viscoélastique au sein de la matrice en plus du terme de couplage thermoélastique, les fibres étant considérées élastiques. Les évolutions de la température et de la réponse globales révèlent des tendances cohérentes
This study is devoted to the micromechanical modeling of viscoelastic composites using an incremental approach (IA) due to Lahellec and Suquet (2007). ln addition to be based on a rigorous thermodynamic framework, the IA allows solving the heterogeneous viscoelastic problem in the real time domain (i.e. without the Laplace transform). The first aim is to extend the IA application range in terms of local linear viscoelastic laws and microstructures. The second one is to attempt to introduce the coupling effects between the viscoelasticity and the temperature within the IA framework. First, the IA is coded in Python• and the program validated for simple viscoelastic laws, and for microstructures and loading paths already studied in Lahellec and Suquet (2007). The second part focuses on a theoretical generalization of the IA for many internal variables which are not necessarily deviatoric and for anisotropie phases. The resulting estlmates are progressively validated by confrontation to reference so lutions (full -field simulations) and especially the IA ability to deal with matrices described by generalized Maxwell laws (without and with volumetric anelastic strains). This part ends with a demonstration of the possible association of the IA with three linear homogenization schemes (Mori-Tanaka, Lielen's interpolation, scheme of Malekmohammadi et al. (2014)) in order to deal with various morphologies (fiber or part icle reinforced composites, wood strand-based composites). The last part focuses on the coupling between the viscoelasticity and the temperature within the IA framework. The initial and time discretized versions of the strongly coupled local problem are formulated. Then, increasing coupling levels are envisioned for a progressive approach of the solving procedure. The thermoelastic coupling, alone, is first studied (effect of the thermies on mechanics, without solving the heat equation). The resulting estimates for a periodic microstructure with elastic, thermoelastic then thermoviscoelastic fibers, in a thermoviscoelastic matrix are successfully compared to reference solutions. At last, the heat equation is simultaneously solved by taklng into account the viscoelastic dissipation within the matrix as a source term, in addition to the thermoelastic coupling term. The evolutions of the global temperature and response reveal relevant tendencies

Notre but est de considérer la plasticité musculaire à l'échelle de la fibre. Les aspects d'adaptation concernent les propriétés mécaniques et biochimiques, contractiles et élastiques passives. Un modèle d'augmentation de la demande fonctionnelle a été choisi pour étudier les propriétés contractiles et tester la formation de nouvelles fibres. Ce modèle et un modèle d'absence de desmine ont été utilisés pour étudier l'élasticité passive. Les résultats montrent la modification des propriétés contractiles dans le sens rapide→lent : chute de force et de Vmax et augmentation de l'expression de MHC IIA et lIX des fibres rapides et apparition de fibres lentes à caractéristiques particulières. Aucune modification de l'élasticité passive (force, titine) n'a été observée. On a aussi démontré, par l'activation des cellules satellites, l'augmentation du nombre de fibres et l'appariation de MHCdev la formation de nouvelles fibres à propriétés mécaniques et biochimiques évoluant vers celles des fibres lentes
Ln this study, our aim was to characterise the plasticity of the single muscle fibre. Adaptation aspects concern contractile and passive properties at both mechanical and biochemicallevels. Contractile properties and new fibre formation were studied after a model increasing functional demand. This model and another one concerning the lack of a protein, desmin, were used to study passive properties. Resuits demonstrated a transformation of contractile properties into slower ones: decrease of tension and Vmax and increase of the expression of MHC IIA and lIX of fast fibres and appearance of a population of slow fibres. No modifications of passive properties were found. We have also demonstrated, by proving satellite cell activation, fibre number increase and MHCdev expression, the formation of new fibres which mechanical and biochemical characteristics evolved into those observed in slow fibres

La déformation des renforts composites textiles est fortement conditionnée par leur composition fibreuse. Les théories classiques des plaques et des coques sont basées sur des hypothèses cinématiques qui ne sont pas vérifiées pour les renforts textiles. Des expérimentations montrent que le glissement entre fibres (couche) dans l’épaisseur fait la spécificité des matériaux fibreux. Le processus RTM (Resin Transfer Molding) est largement utilisé pour obtenir des pièces composites avec géométrie complexe. La mise en forme est une étape très importante. Afin d’optimiser la fabrication de produit (spécialement le tissu multicouche), des modèles numériques sont nécessaires. Par conséquent une approche de coque 3D spécifique aux renforts fibreux est proposée. Elle est basée sur deux spécificités : la quasi-inextensibilité des fibres et le glissement possible entre les fibres. L'approche est développée dans le cadre « Continuum-based shells ». La nouvelle hypothèse basée sur la conservation d’épaisseur est appliquée dans l’équation cinématique. La forme de puissance virtuelle reflète les spécificités de la déformation des renforts fibreux. Il prend en compte la rigidité de traction et de flexion des fibres et aussi de cisaillement dans le plan. Le frottement entre fibres est pris en compte de manière simple en lien avec la flexion. La présente approche est basée sur la physique réelle de la déformation des renforts textiles. Il permet de simuler les déformations 3D des renforts textiles et fournit des déplacements et déformations pour tous les points dans l'épaisseur du tissu et les bonnes rotations du directeur matériel. Enfin, des expérimentations et simulations réalisées sur des renforts multicouches sont présentées dans ce travail, et une nouvelle méthode d’expérimentation est proposée
The deformation of textile composite reinforcements is strongly conditioned by their fibrous composition. Classic plate and shell theories are based on kinematic assumptions that are not verified for textile reinforcements. Experiments show that the slippage between fiber (layer) in the thickness makes the specificity of fibrous materials. The RTM process (one of the forming process) is widely used to obtain composite parts with complex geometry is with great importance. In order to optimize the manufacturing of product, numerical models are necessary. Therefore, a 3D shell approach specific to fiber reinforcements is proposed which is based on two specificities: the quasi-inextensibility of the fibers and the possible sliding between the fibers. This approach is developed in the frame of continuum-based shell, the new assumption who based on the conservation of the thickness is applied to the kinematic equation. The theory of virtual power reflects the specific deformation of the fibrous reinforcements. It considers the tensile and bending stiffness of the fibers and the in-plan shear stiffness. The friction between fibers is taken into account in a simple way in connection with bending. The present approach is based on the real physics of the deformation of textile reinforcements. It simulates the 3D deformations of textile reinforcements and provides displacements and deformations for all the points along the thickness of the fabric and simulates the correct rotations of the material director. Finally, experiments and simulations performed on multilayer reinforcements are presented in this work, and a new method of experimentation is proposed

Ce travail de thèse de doctorat, effectué au sein de Laboratoire de Simulation et Modélisation Électromagnétique (LSME) du CEA List, s’intègre dans le cadre du projet européen « NDTonAir » financé sous l'action « H2020-MSCA-ITN-2016- GRANT 722134 ». Le principal objectif est le développement d’un outil de simulation rapide et précis dédié au contrôle non destructif par courants de Foucault des matériaux composites homogénéisés. Comme cas d’application, on s’intéresse particulièrement à l’orientation des fibres d’une part, et d’autre part, à des défauts de type délaminage et ondulation des fibres qui se manifestent par une déformation géométrique locale des interfaces. Les méthodes semi-analytiques existantes dans la littérature, basées sur le formalisme des Dyades de Green, sont limitées jusqu’au là à des structures planes multicouches. Pour introduire des variations locales de géométrie aux interfaces, nous proposons une approche innovante basée sur un changement de coordonnées adapté au profil de la pièce et des interfaces. On propose un modèle numérique performant basé sur le formalisme covariant des équations de Maxwell. Ce formalisme unificateur englobe l'anisotropie du spécimen et les déformations locales des interfaces. La méthode de coordonnées curvilignes est usuellement utilisée pour résoudre des problèmes de diffraction sur des surfaces rugueuses dans le domaine des hautes fréquences (diffraction sur des réseaux). Ce travail de thèse s’inspire des méthodes de Fourier modale et propose de nouveaux outils adaptés au domaine des courants de Foucault. L’extension de la méthode des coordonnées curvilignes au domaine du contrôle des composites par courants de Foucault constitue l’innovation de ce travail. Deux modèles numériques ont été développés pour le calcul de l’interaction du champ émis par un capteur à courants de Foucault avec un matériau composite multicouches. Le modèle numérique développé pour le contrôle des composites plans exploite les structures particulières des matrices creuses pour réduire le temps de calcul sans limitation de nombre de modes utilisés pour la représentation du champ. Dans le cas des profils curvilignes des interfaces, le modèle permet de traiter des interfaces parallèles et quelques cas particuliers des profils non parallèles. Ce cas général présente quelques limitations qui nécessitent le développement des outils numériques complémentaires. Enfin, plusieurs configurations de contrôle ont été envisagées et les résultats numériques produits par les modèles ont été confrontés à des données de simulation par éléments finis. Quelques expérimentations ont été effectuées dans des laboratoires partenaires étrangers pour accroître notre expérience sur la validation expérimentale
This doctoral thesis work, carried out within the Laboratory of Simulation and Modeling for Electromagnetics (LSME) of CEA List, is part of the “NDTonAir” European project funded under the action “H2020-MSCA-ITN -2016- GRANT 722134”. The main goal of the project is the development of a fast and accurate simulation tool for the non-destructive eddy current testing of homogenized composite materials. As an application case, we are particularly interested in the orientation of the fibers on the one hand, and on the other hand, in defects as delamination which are manifested by a local geometrical deformation of the interfaces. The semi-analytical methods existing in the literature, based on Green's Dyad formalism, have been limited so far to multilayered and planar structures. To introduce local variations in geometry at the interfaces, we propose an innovative approach based on a change of coordinates adapted to the profile of the local perturbation. We propose a powerful numerical model based on the covariant formalism of Maxwell's equations. This unifying formalism takes in the anisotropy of specimen and the local deformations of the interfaces. The curvilinear coordinate method is usually used to solve diffraction problems on rough interfaces in the high frequency domain (diffraction on gratings). This thesis work is inspired by Fourier Modal Methods and proposes new tools which have been adapted to the field of eddy currents. The extension of the curvilinear coordinate method to the field of eddy currents non-destructive testing technique of composites constitutes the innovation of this work. Two numerical models have been developed to calculate the interaction of the field emitted by an eddy current probe with a multilayered composite material. The numerical model developed for the evaluation of planar composite exploits the particular structures of sparse matrices to reduce the computation time without limiting the number of modes used for the modal expansion of the field. In the case of the curvilinear profiles of the interfaces, the model makes it possible to treat parallel interfaces and some particular cases of non-parallel profiles. The general case of non-identical profiles presents some limitations which require the development of complementary numerical tools. Finally, several testing configurations were considered and the numerical results produced by the models were compared to finite element simulated data. Some experiments were carried out in foreign partner laboratories to increase our experience on experimental validation