Дисертації: "Suivi des particules"

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Bonnier, Florent. "Algorithmes parallèles pour le suivi de particules." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV080/document.

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Анотація:

Les méthodes de suivi de particules sont couramment utilisées en mécanique des fluides de par leur propriété unique de reconstruire de longues trajectoires avec une haute résolution spatiale et temporelle. De fait, de nombreuses applications industrielles mettant en jeu des écoulements gaz-particules, comme les turbines aéronautiques utilisent un formalisme Euler-Lagrange. L’augmentation rapide de la puissance de calcul des machines massivement parallèles et l’arrivée des machines atteignant le petaflops ouvrent une nouvelle voie pour des simulations qui étaient prohibitives il y a encore une décennie. La mise en oeuvre d’un code parallèle efficace pour maintenir une bonne performance sur un grand nombre de processeurs devra être étudié. On s’attachera en particuliers à conserver un bon équilibre des charges sur les processeurs. De plus, une attention particulière aux structures de données devra être fait afin de conserver une certaine simplicité et la portabilité et l’adaptabilité du code pour différentes architectures et différents problèmes utilisant une approche Lagrangienne. Ainsi, certains algorithmes sont à repenser pour tenir compte de ces contraintes. La puissance de calcul permettant de résoudre ces problèmes est offerte par des nouvelles architectures distribuées avec un nombre important de coeurs. Cependant, l’exploitation efficace de ces architectures est une tâche très délicate nécessitant une maîtrise des architectures ciblées, des modèles de programmation associés et des applications visées. La complexité de ces nouvelles générations des architectures distribuées est essentiellement due à un très grand nombre de noeuds multi-coeurs. Ces noeuds ou une partie d’entre eux peuvent être hétérogènes et parfois distants. L’approche de la plupart des bibliothèques parallèles (PBLAS, ScalAPACK, P_ARPACK) consiste à mettre en oeuvre la version distribuée de ses opérations de base, ce qui signifie que les sous-programmes de ces bibliothèques ne peuvent pas adapter leurs comportements aux types de données. Ces sous programmes doivent être définis une fois pour l’utilisation dans le cas séquentiel et une autre fois pour le cas parallèle. L’approche par composants permet la modularité et l’extensibilité de certaines bibliothèques numériques (comme par exemple PETSc) tout en offrant la réutilisation de code séquentiel et parallèle. Cette approche récente pour modéliser des bibliothèques numériques séquentielles/parallèles est très prometteuse grâce à ses possibilités de réutilisation et son moindre coût de maintenance. Dans les applications industrielles, le besoin de l’emploi des techniques du génie logiciel pour le calcul scientifique dont la réutilisabilité est un des éléments des plus importants, est de plus en plus mis en évidence. Cependant, ces techniques ne sont pas encore maÃotrisées et les modèles ne sont pas encore bien définis. La recherche de méthodologies afin de concevoir et réaliser des bibliothèques réutilisables est motivée, entre autres, par les besoins du monde industriel dans ce domaine. L’objectif principal de ce projet de thèse est de définir des stratégies de conception d’une bibliothèque numérique parallèle pour le suivi lagrangien en utilisant une approche par composants. Ces stratégies devront permettre la réutilisation du code séquentiel dans les versions parallèles tout en permettant l’optimisation des performances. L’étude devra être basée sur une séparation entre le flux de contrôle et la gestion des flux de données. Elle devra s’étendre aux modèles de parallélisme permettant l’exploitation d’un grand nombre de coeurs en mémoire partagée et distribuée
The complexity of these new generations of distributed architectures is essencially due to a high number of multi-core nodes. Most of the nodes can be heterogeneous and sometimes remote. Today, nor the high number of nodes, nor the processes that compose the nodes are exploited by most of applications and numerical libraries. The approach of most of parallel libraries (PBLAS, ScalAPACK, P_ARPACK) consists in implementing the distributed version of its base operations, which means that the subroutines of these libraries can not adapt their behaviors to the data types. These subroutines must be defined once for use in the sequential case and again for the parallel case. The object-oriented approach allows the modularity and scalability of some digital libraries (such as PETSc) and the reusability of sequential and parallel code. This modern approach to modelize sequential/parallel libraries is very promising because of its reusability and low maintenance cost. In industrial applications, the need for the use of software engineering techniques for scientific computation, whose reusability is one of the most important elements, is increasingly highlighted. However, these techniques are not yet well defined. The search for methodologies for designing and producing reusable libraries is motivated by the needs of the industries in this field. The main objective of this thesis is to define strategies for designing a parallel library for Lagrangian particle tracking using a component approach. These strategies should allow the reuse of the sequential code in the parallel versions while allowing the optimization of the performances. The study should be based on a separation between the control flow and the data flow management. It should extend to models of parallelism allowing the exploitation of a large number of cores in shared and distributed memory

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Chenouard, Nicolas. "Avancées en suivi probabiliste de particules pour l'imagerie biologique." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00560530.

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Анотація:

Le suivi de particules est une méthode de choix pour comprendre les mécanismes intra-cellulaires car il fournit des moyens robustes et précis de caractériser la dynamiques des objets mobiles à l'échelle micro et nano métrique. Cette thèse traite de plusieurs aspects liés au problème du suivi de plusieurs centaines de particules dans des conditions bruitées. Nous présentons des techniques nouvelles basée sur des méthodes mathématiques robustes qui nous permettent des suivre des particules sous-résolutives dans les conditions variées qui sont rencontrées en imagerie cellulaire. Détection de particules : nous avons tout d'abord traité le problème de la détection de particules dans les images fluorescentes contenant un fond structuré. L'idée clé de la méthode est l'utilisation d'une technique de séparation de sources : l'algorithme d'Analyse en Composantes Morphologiques (ACM), pour séparer le fond des particules en exploitant leur différence de morphologie dans les images. Nous avons effectué un certain nombre de modifications à l'ACM pour l'adapter aux caractéristiques des images biologiques en fluorescence. Par exemple, nous avons proposé l'utilisation du dictionnaire de Curvelet et d'un dictionnaire de d'ondelettes, avec des à priori de parcimonie différents, afin de séparer le signal des particules du fond. Une fois la séparation de sources effectuée, l'image sans fond peut être analysée pour identifier de manière robuste la position des particules et pour les suivre au cours du temps. Modélisation du problème de suivi : nous avons proposé un cadre de travail statistique global qui tient compte des nombreux aspects du problème de suivi de particules dans des conditions bruitées. Le cadre de travail probabiliste que nous avons mis au point contient de nombreux modèles qui sont dédiés à l'imagerie biologique, tels que des modèles statistiques de mouvement des particules en milieu cellulaire. Nous avons aussi défini la concept de perceiability d'une cible dans le cas des particules biologiques. Grâce à ce modèle l'existence d'une particule est explicitement modélisée et quantifiée, ce qui nous permet de résoudre les problèmes de création et de terminaison des trajectoires au sein même de notre cadre probabiliste de suivi. Le cadre de travail proposé bénéficie d'une grande flexibilité mais reste facile à adapter car chaque paramètre du modèle trouve une interprétation simple et intuitive. Ainsi, notre modèle probabiliste de suivi nous a permis de modéliser de manière exhaustive un grand nombre de systèmes biologiques différents. Mise au point d'un algorithme de suivi : nous avons reformulé l'algorithme de suivi nommé Multiple Hypothesis Tracking (MHT) pour qu'il inclue notre modèle probabiliste de suivi dédié aux particules biologiques, et nous avons proposé une implémentation rapide qui permet de suivre de nombreuses particules dans des conditions d'imagerie dégradées. L'\textit{Enhanced} MHT (E-MHT) que nous avons proposé tire pleinement partie du modèle de suivi en incorporant la connaissance des images futures, ce qui augmente significativement le pouvoir discriminant des critères statistiques. En conséquence, l'E-MHT est capable d'identifier automatiquement les détections erronée et de détecter les événements d'apparition et de disparition des particules. Nous avons résolu le problème de la complexité de la tache de suivi grâce à un design de l'algorithme que exploite la topologie en arbre des solution et à la possibilité d'effectuer les calculs de manière parallèle. Une série de tests comparatifs entre l'E-MHT et des méthodes existantes de suivi a été réalisée avec des séquences d'images synthétiques 2D et avec des jeux de données réels 2D et 3D. Dans chaque cas l'E-MHT a montré des performances supérieures par rapport aux méthodes standards, avec une capacité remarquable à supporter des conditions d'imagerie très dégradées. Nous avons appliqué les méthodes de suivi proposées dans le cadre de plusieurs projets biologiques, ce qui a conduit à des résultats biologiques originaux. La flexibilité et la robustesse de notre méthode nous a notamment permis de suivre des prions infectant des cellules, de caractériser le transport de protéines lors du développement de l'ovocyte de la drosophile, ainsi que d'étudier la trafic d'ARN messager dans l'ovocyte de drosophile.

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Chon-Sen, Nathalie Dracos Marcos. "Caractéristiques et suivi du trajectographe électronique de la cible d'OPERA : étude des événements électroniques." Strasbourg : Université de Strasbourg, 2009. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/secure/00001109/01/CHON-SEN_Nathalie_2009.pdf.

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Hegron, Lise. "Suivi par émission acoustique de la compaction de particules fragiles d' UO2." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4740/document.

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Анотація:

Une option à l'étude pour le recyclage des actinides mineurs consiste à en incorporer environ 10% à une matrice d'UO2. La présence de pores ouverts interconnectés au sein de ce combustible devrait permettre d'évacuer l'hélium et les gaz de fission pour prévenir le gonflement de la pastille et in fine son interaction avec la gaine qui l'entoure. La mise en oeuvre des actinides mineurs oblige à travailler en cellule blindée, à minimiser leur rétention et à proscrire les ajouts de produits organiques. L'emploi de particules fragmentables de quelques centaines de micromètres paraît une solution intéressante pour contrôler la microstructure des comprimés crus et ainsi maîtriser la porosité ouverte après frittage. L'étude consiste à suivre par émission acoustique la compaction de particules fragiles d'UO2 et à relier leurs caractéristiques à la porosité ouverte obtenue après frittage des compacts. Le signal acquis lors d'essais de cisaillement sur des granulés individuels et sur des compacts montre que l'émission acoustique autorise la détection de la fragmentation et permet l'identification d'une forme d'onde caractéristique. Les influences de la contrainte de compaction, de la distribution granulométrique initiale et de la cohésion interne des granulés, sur la tenue mécanique des compacts et sur la microstructure des frittés, en particulier sur la porosité ouverte sont analysées. Moyennant quelques précautions, l'émission acoustique, par sa capacité à déterminer le domaine de fragmentation des granulés pendant la mise en forme, paraît une technique prometteuse pour suivre la compaction de particules fragiles en vue de la fabrication de combustibles à porosité maîtrisée
One of the options considered for recycling minor actinides is to incorporate about 10% to UO2 matrix. The presence of open pores interconnected within this fuel should allow the evacuation of helium and fission gases to prevent swelling of the pellet and ultimately its interaction with the fuel clad surrounding it.Implementation of minor actinides requires working in shielded cell, reducing their retention and outlawing additions of organic products. The use of fragmentable particles of several hundred micrometers seems a good solution to control the microstructure of the green compacts and thus control the open porosity after sintering.The goal of this study is to monitor the compaction of brittle UO2 particles by acoustic emission and to link the particle characteristics to the open porosity obtained after the compact sintering.The signals acquired during tensile strength tests on individual granules and compacts show that the acoustic emission allows the detection of the mechanism of fragmentation and enables identification of a characteristic waveform of this fragmentation.The influences of compaction stress, of the initial particle size distribution and of the internal cohesion of the granules, on the mechanical strength of the compact and on the microstructure and open porosity of the sintered pellets, are analyzed.By its ability to identify the range of fragmentation of the granules during compaction, acoustic emission appears as a promising technique for monitoring the compaction of brittle particles in the manufacture of a controlled porosity fuel

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Cajgfinger, Thomas. "Étude théorique et expérimentale du suivi de particules uniques en conditions extrêmes : imagerie aux photons uniques." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00770124.

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Анотація:

Ce manuscrit présente mon travail de thèse portant sur le détecteur de photons uniques electron-bombarded CMOS (ebCMOS) à haute cadence de lecture (500 images/seconde). La première partie compare trois détecteurs ultra-sensibles et et leurs méthodes d'amélioration de la sensibilité au photon : le CMOS bas bruit (sCMOS), l'electron-multiplying CCD (emCCD) à multiplication du signal par pixel et l'ebCMOS à amplification par application d'un champ électrique. La méthode de mesure de l'impact intra-pixel des photons sur le détecteur ebCMOS est présentée. La seconde partie compare la précision de localisation de ces trois détecteurs dans des conditions extrêmes de très bas flux de photons (<10 photons/image). La limite théorique est tout d'abord calculée à l'aide de la limite inférieure de Cramér-Rao pour des jeux de paramètres significatifs. Une comparaison expérimentale des trois détecteurs est ensuite décrite. Le montage permet la création d'un ou plusieurs points sources contrôlés en position, nombre de photons et bruit de fond. Les résultats obtenus permettent une comparaison de l'efficacité, de la pureté et de la précision de localisation des sources. La dernière partie décrit deux expériences réalisées avec la caméra ebCMOS. La première consiste au suivi de nano-cristaux libres (D>10 μm²/s ) au centre Nanoptec avec l'équipe de Christophe Dujardin. La seconde s'intéresse à la nage de bactéries en surface à l'institut Joliot Curie avec l'équipe de Laurence Lemelle. L'algorithme de suivi de sources ponctuelles au photon unique avec l'implémentation d'un filtre de Kalman est aussi décrit.

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Cajgfinger, Thomas. "Etudes théorique et expérimentale du suivi de particules uniques en conditions extrêmes : imagerie aux photons uniques." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00999629.

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Анотація:

Ce manuscrit présente mon travail de thèse portant sur le détecteur de photons niques electron-bpmbarded CMOS (ebCMOS) à haute cadence de lecture (500 images/seconde). La première partie compare trois détecteurs ultra-sensibles et leurs méthodes d'amélioration de la sensibilité au photon : le CMOS bas bruit sCMOS), l'électron-multiplying CCD (emCCD) à multiplication du signal apr pixel et l'ebCMOS à amplification par application d'un champ électrique. La méthode de mesure de l'impact intra-pixel des photons sur le détecteur ebCMOS est présentée. La seconde partie compare la précision de localisation de ces trois détecteurs dans des conditions extrêmes de très bas flux de phtons (<10 photons/image). La limite théoriques est d'abord calculée à l'aide de la limite inférieure de Cramér-Rao pour ces jeux de paramètres significatifs. Une comparaison expérimentale des trois détecteurs est ensuite décrite. Le montage permet la création d'un ou plusieurs points d'accès contrôlés en position, nombre de photons et bruit de fond. Les résultats obtenus permettent une comparaison de l'efficacité, de la pureté et de la précision de localisation des sources. La dernière partie décrit deux expériences réalisées avec la caméra ebCMOS. La première consiste au suivi des nano-cristaux libres (D>10 µm2/s) au centre Nanoptec avec l''équipe de Christophe Dujardin. La seconde s'intéresse à la nage de bactéries en surface à l'Institu Joliot curie avec l'équipe de Laurence Lemelle. L'algorithme de suivi de sources ponctuelles au photon unique avec l'implémentation d'un filtre de Kalman est aussi décrit.

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Fu, Sijie. "Vélocimétrie par suivi 3D de particules pour la caractérisation des champs thermo-convectifs dans le bâtiment." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016AZUR4078/document.

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L'objectif de cette thèse est de réaliser une étude approfondie sur la vélocimétrie par suivi 3D de particules (3D Particle Tracking Velocimetry, 3D PTV) pour l'air intérieur convective thermique. Ce travail se concentre principalement sur l'étude de la littérature, l'évaluation des performances des algorithmes de mesure de la 3D PTV, et l'étude expérimentale pour l'air intérieur convective thermique en utilisant la technologie 3D PTV. Tout d'abord, la technologie 3D PTV typique et ses principales applications précédentes pour l'étude de d'air intérieur sont examinés. Ensuite, les performances de différents algorithmes de mesure de la 3D PTV sont évalués numériquement et expérimentalement. Deux sections se compose de cette partie, on est de comparer les performances de mesure de l'algorithme de PIV typique et l'algorithme de 3D PTV, une autre est de comparer les performances des sept algorithmes complets de 3D PTV. Enfin, sur la base de l'analyse présentée dans la thèse, l'étude expérimentale de l'écoulement d'air intérieur généré par la méthode de ventilation mélange est réalisée
The objective of this thesis is to conduct a comprehensive study on 3D Particle Tracking velocimetry (PTV) for thermal convective indoor airflow. This work mainly concentrates on the literature survey, the performance evaluation of 3D PTV measurement algorithms, and the experimental investigation for thermal convective indoor airflow using 3D PTV measurement technology. First, typical 3D PTV technology and its main previous applications for indoor airflow study are carefully reviewed. Then, the performances of different 3D PTV measurement algorithms are evaluated numerically and experimentally. Two sections consist of this part, one is to compare the measurement performances of typical PIV algorithm and 3D PTV algorithm, another is to compare the performances of seven complete 3D PTV algorithms. Last, based on the analysis in the thesis, the experimental investigation for indoor airflow generated by mixing ventilation method is conducted

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Chon-Sen, Nathalie. "Caractéristiques et suivi du trajectographe électronique de la cible d'OPERA : étude des événements électroniques." Phd thesis, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00392483.

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Pétrissans, Anélie. "Sur les modèles stochastiques lagrangiens de suivi de particules dans un champ turbulent et leur application en écoulements gaz-solide confinés." Nancy 1, 2001. http://www.theses.fr/2001NAN10194.

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Анотація:

Ce travail repose sur l'approche lagrangienne de la dispersion de particules par un écoulement turbulent. L'agitation instantanée du fluide à la position d'une particule est prédite par une modélisation stochastique basée sur la connaissance des coefficients d'autocorrélation des fluctuations du fluide " vu " par la particule. Le modèle aléatoire proposé ARMA(2,1) est consistant avec les formes analytiques de Wang et Stock (1993) pour les fonctions d'autocorrélation du fluide vu. Une étude paramétrique de la dispersion de particules dans un champ turbulent homogène, isotrope et stationnaire a mis en évidence qu'une forme non-linéaire de la force de traînée peut rendre l'anisotropie du mouvement des particules discrètes plus prononcée. Notre étude a été étendue vers les écoulements gaz-solide en conduite. La comparaison de plusieurs modèles de dispersion montre que dans le cas de fines particules, il est indispensable de modéliser correctement le caractère non-homogène de la turbulence
This work lies on the Lagrangian approach of particle dispersion in a turbulent flow. The fluid turbulent motion at the discrete particle location is predicted using a stochastic model based on the knowledge of the autocorrelation coefficient of the fluid " seen " by the particle. The proposed stochastic model ARMA(2,1) is consistent with Wang and Stock's analytical form (1993) describing the autocorrelation function of the fluid seen. A parametric study of the particle dispersion in a homogeneous, isotropic stationary turbulent flow has shown that a non-linear drag force can make the particle anisotropy more pronounced. Our study has been extended to gas-solid pipe flows. Several dispersion models have been compared. We have put emphasis that in the case of small particles it is very important to correctly model the non homogeneous character of the turbulent flow

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Briane, Vincent. "Tests statistiques pour l’analyse de trajectoires de particules : application à l’imagerie intracellulaire." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S137/document.

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L'objet de cette thèse est l'étude quantitative du mouvement des particules intracellulaires, comme les protéines ou les molécules. L'estimation du mouvement des particules au sein de la cellule est en effet d'un intérêt majeur en biologie cellulaire puisqu'il permet de comprendre les interactions entre les différents composants de la cellule. Dans cette thèse, nous modélisons les trajectoires des particules avec des processus stochastiques puisque le milieu intra-cellulaire est soumis à de nombreux aléas. Les diffusions, des processus à trajectoires continues, permettent de modéliser un large panel de mouvements intra-cellulaires. Les biophysiciens distinguent trois principaux types de diffusion: le mouvement brownien, la super-diffusion et la sous-diffusion. Ces différents types de mouvement correspondent à des scénarios biologiques distincts. Le déplacement d'une particule évoluant sans contrainte dans le cytosol ou dans le plasma membranaire est modélisée par un mouvement brownien; la particule ne se déplace pas dans une direction précise et atteint sa destination en un temps long en moyenne. Les particules peuvent aussi être propulsées par des moteurs moléculaires le long des microtubules et filaments d'actine du cytosquelette de la cellule. Leur mouvement est alors modélisé par des super-diffusions. Enfin, la sous-diffusion peut être observée dans deux situations: i/ lorsque la particule est confinée dans un micro domaine, ii/ lorsqu’elle est ralentie par l'encombrement moléculaire et doit se frayer un chemin parmi des obstacles mobiles ou immobiles. Nous présentons un test statistique pour effectuer la classification des trajectoires en trois groupes: brownien, super-diffusif et sous-diffusif. Nous développons également un algorithme pour détecter les ruptures de mouvement le long d’une trajectoire. Nous définissons les temps de rupture comme les instants où la particule change de régime de diffusion (brownien, sous-diffusif ou super-diffusif). Enfin, nous associons une méthode de regroupement avec notre procédure de test pour identifier les micro domaines dans lesquels des particules sont confinées. De telles zones correspondent à des lieux d’interactions moléculaires dans la cellule
In this thesis, we are interested in quantifying the dynamics of intracellular particles, as proteins or molecules, inside living cells. In fact, inference on the modes of mobility of molecules is central in cell biology since it reflects the interactions between the structures of the cell. We model the particle trajectories with stochastic processes as the interior of a living cell is a fluctuating environment. Diffusions are stochastic processes with continuous paths and can model a large range of intracellular movements. Biophysicists distinguish three main types of diffusions, namely Brownian motion, superdiffusion and subdiffusion. These different diffusion processes correspond to distinct biological scenarios. A particle evolving freely inside the cytosol or along the plasma membrane is modelled by Brownian motion; the particle does not travel along any particular direction and can take a very long time to go to a precise area in the cell. Active intracellular transport can overcome this difficulty so that motion is faster and direct specific. In this case, particles are carried by molecular motors along microtubular filament networks and their motion is modelled with superdiffusions. Subdiffusion can be observed in two cases i/ when the particle is confined in a microdomain, ii/ when the particle is hindered by molecular crowding and encounters dynamic or fixed obstacles. We develop a statistical test for classifying the observed trajectories into the three groups of diffusion of interest namely Brownian motion, super-diffusion and subdiffusion. We also design an algorithm to detect the changes of dynamics along a single trajectory. We define the change points as the times at which the particle switches from one diffusion type (Brownian motion, superdiffusion or subdiffusion) to another. Finally, we combine a clustering algorithm with our test procedure to identify micro domains that is zones where the particles are confined. Molecular interactions of great importance for the functioning of the cell take place in such areas

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Ete, Rémi. "Développement d’un algorithme de suivi de particules pour l’ILC : outils de surveillance de qualité de données en ligne." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1034/document.

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Après la découverte au Large Hadron Collider (LHC) d'un boson de Higgs compatible avec celui du modèle standard, les futurs projets de collisionneurs tels que le Collisionneur Linéaire International ILC sont proposés pour succéder au LHC. Les deux détecteurs proposés pour être placés au point de collision de l'ILC, le Grand Détecteur International ILD et le Détecteur en Silicium SiD, seront des détecteurs généralistes, conçus pour permettre l'application des algorithmes de suivi de particules, principal sujet d'intérêt de cette thèse. Le calorimètre hadronique à lecture semi-digitale SDHCAL développé essentiellement à l'IPN de Lyon, fait partie des options pour le calorimètre hadronique du détecteur ILD. Les travaux effectués dans cette thèse portent sur le développement d'un algorithme de suivi de particules basé sur la topologie en arbre des gerbes hadroniques. Après une première implémentation pour le prototype du SDHCAL d'une taille d'un mètre cube, une seconde implémentation est proposée pour reconstruire les particules issues des collisions dans le détecteur ILD. A l'aide de données issues de simulations numériques, les performances physiques sont extraites. Dans le cas de la version dédiée au prototype du SDHCAL, les résultats sont comparés aux données récoltées lors des différents tests sur faisceau.En parallèle de ces travaux, un logiciel de surveillance de données en ligne générique nommé DQM4HEP a été développé. Des analyses spécifiques aux données récoltées par le prototype du SDHCAL lors des divers tests sur faisceau, ont été déployées afin de tester le logiciel
After the discovery of a Higgs boson compatible with the standard model one at the Large Hadron Collider (LHC), future project of particle colliders such as the ILC are suggested to succeed the LHC. The two detectors at the collision point, the International Large Detector (ILD) and the Silicon Detector (SiD), are generalist detectors, deigned to allow the application of particle flow algorithms, main topic of interest of this thesis.The semi-digital hadronic calorimeter (SDHCAL), mainly developped at the IPNL, is one the options for the hadronic calorimeterof the ILD detector. The researches presented in this thesis are focused on particle flow development based on the tree topology of hadronic showers. After a first implementation for the SDHCAL physics prototype, a second one is proposed to reconstruct the particles from collisions in the ILD detector. Using Monte-Carlo data samples, physics performances are extracted. In the first version case, results are compared to available test beam data recorded by the SDHCAL prototype at CERN.In parrallel of this work, a data quality monitoring framework, called DQM4HEP, has been developped. Analyzes specific to SDHCAL data taken during beam tests have been deployed in order to test the software

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Noriega, Philippe. "Modèle du corps humain pour le suivi de gestes en monoculaire." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00807950.

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L'estimation de la pose du corps humain ou son suivi grâce à la vision par ordinateur se heurte à la diffi culté d'explorer un espace de grande dimension. Les approches par apprentissage et particulièrement celles qui font appel aux régressions vers des espaces de dimension réduits comme les LLE [RS00] ou les GPLVM [Law03] permettent de résoudre cette diffi culté dans le cas de gestes cycliques [UFF06] sans parvenir à généraliser le suivi pour des poses quelconques. D'autres techniques procèdent directement par la comparaison de l'image test avec une base d'apprentissage. Dans cet esprit, le PSH [SVD03] permet d'identi fier rapidement un ensemble de poses similaires dans une grande base de données. Cependant, même en intégrant des techniques d'extrapolation qui permettent de générer d'autres poses à partir de celles apprises, les approches uniquement basées sur l'apprentissage ne parviennent généralement pas à couvrir de façon assez dense l'espace des poses [TSDD06]. D'autres voies consistent à mettre en oeuvre une méthode déterministe ou stochastique. Les méthodes déterministes [PF03] fournissent souvent une solution sous-optimale en restant piégées sur un optimum local du fait des ambiguïtés issues de la vision monoculaire. Les approches stochastiques tentent d'explorer la probabilité a posteriori mais là encore, la grande dimension de l'espace des poses, notamment dans le cas des méthodes à base de simulation par échantillonnage, exige de multiplier le nombre des tirages a n d'avoir une chance d'explorer le mode dominant. Une solution intéressante consiste à utiliser un modèle de corps à membres indépendants [SBR+04] pour restreindre l'exploration aux sous espaces dé nis par les paramètres de chacun des membres. L'infl uence d'un membre sur les autres s'exprime grâce à la propagation des croyances [KFL01] pour fournir une solution cohérente. Dans ce travail de thèse, cette dernière solution est retenue en l'associant au fi ltre à particules pour générer un espace discret où s'e ectue la propagation des croyances [BCMC06]. Ce procédé est préférable à la modélisation paramétrique des messages par un échantillonneur de Gibbs, un procédé coûteux en ressources dérivé de l'algorithme PAMPAS [Isa03]. Parallèlement à cette solution, le développement d'un suivi robuste du haut du corps, même en 2D [NB07b], exige une fusion de plusieurs indices extraits de l'image. La vraisemblance des hypothèses émises vis-à-vis de l'image est évaluée à partir d'indices tirés des gradients et de la couleur combinés avec une soustraction de fond [NB06] et une détection du mouvement. L'interprétation de la profondeur pour le passage en 3D constitue une di fficulté majeure du suivi monoculaire. La fusion d'indices évoquée précédemment devient insu sante pour contraindre la pose. Cependant, du fait des contraintes articulaires, l'espace réel des poses occupe un sous-espace très réduit dans l'espace théorique. Le codage de ces contraintes dans l'étape de propagation des croyances associé à la fusion d'indices permet alors d'aboutir à de bonnes performances, même dans les cas d'environnements non contraints (lumière, vêtements...) [NB07a]. Une meilleure gestion des occultations est mise en oeuvre en ajoutant un terme de compatibilité des hypothèses basé sur l'apprentissage. Avec le modèle utilisé [SBR+04], ce sont des membres indépendants plutôt que des poses complètes qui sont stockées dans la base d'apprentissage. Ceci permet d'obtenir une couverture satisfaisante de l'espace des poses avec un nombre raisonnable d'exemples appris. La propagation des croyances assure un assemblage cohérent des membres pour arriver au résultat et le processus de sélection des exemples dans la base peut-être accéléré grâce au PSH [SVD03].

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Zhou, Yifan. "Suivi de multi-objet non-rigide par filtrage à particules dans des systèmes multi-caméra : application à la vidéo surveillance." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14096/document.

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En France, la vidéo surveillance est actuellement présenté comme un élément clef de la prévention des crimes, et le nombre de caméras installées dans les lieux publiques a triplé en 2009, passant de 20 000 à 60 000. Malgré le débat généré dans l’opinion publique, il semblerait qu’aucun gouvernement ne souhaite freiner l’utilisation de ces mesures de surveillance. Si l’on met de côté le débat social, d’un point de vue strictement scientifique, ces systèmes de surveillance offrent des bases de données riches et de vrai perspective de recherche en multimédia. Dans ce manuscrit, nous nous sommes concentré sur le développement de méthodes de suivi d’objets multiples non-rigides dans un environnement multi-caméra à l’aide de filtrage à particules. Nous d´ecrirons, dans un premier temps, une méthode de suivi multi-résolution par filtrage à particules avec contrôle de consistance. Cette méthode fut appliquée au suivi d’un seul objet non rigide dans des vidéos dont le nombre d’images pas seconde étaient faible et variable. Elle est etendue pour suivre des objets multiples par filtrage à particules avec double contrôles de consistance. Elle est notamment appliquée pour le défi de TRECVID 2009. An analyse d’événements est finalement ajoutée. Notre méthode de suivi est ensuite étendue d’une seule caméra vers de multiples caméras. Elle fut utilisée pour le suivi d’un objet non-rigide par interaction de caméras. Enfin, une méthode de suivi par filtrage à particules d’objets multiples avec analyse d’événement a été définie pour le suivi de deux objets non-rigides dans un environnement à deux caméras. Notre système peut êre facilement adaptées à de nombreux types de vidéo surveillance car aucune information sur les scènes n’est pré-requise
The video surveillance is believed to play a so important role in the crime prevention that only in France, the number of cameras installed at public thoroughfare was tripled in the year 2009, from 20 000 to 60 000. Even though its increasing use has triggered a large debate about security versus privacy, it seems that no government has a willingness to stop the surveillance popularity. However, if we just put aside this social anxiety, from the scientific point of view, millions of surveillance systems do offer us a rich database and an exciting motivation for the multimedia research. We focus on the multiple non-rigid object tracking based on the Particle Filter method in multiple camera environments in this dissertation. The method of Multi-resolution Particle Filter Tracking with Consistency Check is firstly introduced as the basis of our tracking system. It is especially used for single non-rigid object tracking in videos of low and variable frame rate. It is then extended to track multiple non-rigid objects, denoted as Multi-object Particle Filter Tracking with Dual Consistency Check. It is in particularly applied to the challenge TRECVID 2009. An automatic semantic event detection and identification is integrated at last. Our tracking method is later extended from mono-camera to multi-camera environments. It is used for the single non-rigid object tracking with the interaction of cameras. Finally, a system named Multi-object Particle Filter Tracking with Event analysis is designed for tracking two non-rigid objects in two-camera environments. Our tracking system can be easily applied to various video surveillance systems since no prior knowledge of the scene is required

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Touzis, Emeline. "Contribution à la formulation de produits solides : dispositif expérimental de suivi de la porosité, tortuosité et perméabilité au cours de la libération d'un soluté." Saint-Etienne, EMSE, 2005. http://www.theses.fr/2005EMSE0032.

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L'objectif de l'étude est de mettre en place un dispositif expérimental et une méthode non destructive basée sur une expérience de déplacement de gaz pour accéder simultanément aux propriétés de structure et de transport d'un assemblage granulaire non dense. Les mesures sont réalisées sur des empilements de particules sphériques monotailles de différentes granulométries, ainsi que sur des particules non sphériques afin de comprendre les effets de taille et de forme des particules sur la porosité, la tortuosité et la perméabilité. L'objectif ultime est d'utiliser ce même dispositif pour la mesure de ces propriétés évolutives au cours d'un processus de lixiviation de billes de verre, préalablement enrobées par un polymère. Ainsi, l'expérience de déplacement de gaz permet la caractérisation de l'assemblage granulaire et l'utilisation d'un liquide permet l'altération du milieu. L'accès aux propriétés évolutives est rendu possible par l'alternance entre les alimentations gazeuse et liquide
This study describes a non destructive experimental method based on following a gas displacement to give the simultaneous measurement of granular and transport properties in a loose random packing subject to dissolution of one component. Measurements are made on packing of monosized spheres for different sizes of particles and of monosized nonspherical particles in order to understand the influence of particles size and shape on porosity, tortuosity and permeability. These experiments are followed by similar measurements during a leaching process of a glass bead packing, which have been previously coated with a polymer in a fluidised bed apparatus. Thus, the gas displacement experiment allows characterising the granular packing and the use of a liquid allows the alteration of the media. The alternation of gas and liquid flows through the granular packing give an information on how the structure properties are modified during the leaching process

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Szewc, Kamil. "Développement d'une approche particulaire de type SPH pour la modélisation des écoulements multiphasiques avec interfaces variables." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0328/document.

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L'approche Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) est une méthode de calcul pour simuler des écoulements fluides avec une méthode Lagrangienne de type suivi de particules. A l'inverse des méthodes Euleriennes, ce type d'approche ne nécessite pas de maillage. C'est là l'un des atouts majeurs de l'approche SPH puisqu'elle permet de s'affranchir des méthodes de suivi d'interfaces couramment utilisées dans les approches Euléeriennes (par exemple Volume-of-Fluid, Level-Set ou Front-Tracking). L'approche SPH est donc de plus en plus utilisée dans les domaines de l'hydro-ingénierie et de la géophysique notamment de part le traitement naturel des écoulements à surface libre dans la méthode SPH. Cependant, l'approche SPH n'est utilisée que depuis peu pour simuler des écoulements multiphasiques complexes et de nombreux problèmes restent en suspens, notamment concernant une formulation adéquate ou le micro-mélange aux interfaces. L'un des principaux enjeux de ces travaux de thèse est d'analyser de façon objective les différentes approches de type SPH existantes et d'évaluer leur capacité à simuler des écoulements multiphasiques complexes. Ainsi, la modélisation des phénomènes liés à la tension de surface a été réalisée et validée via l'utilisation de techniques de type Continuum Surface Force. Les phénomènes de convection naturelle ont quant à eux été modélisés grâce à une nouvelle formulation plus générale (non-Boussinesq). Une partie de ces travaux est dédiée à l'étude des problèmes de micro-mélange aux interfaces: les effets indésirables (notamment la fragmentation de l'interface) sont analysés et des solutions sont proposées. Une autre part de travail porte sur la modélisation des mouvements ascendants de bulles dans des liquides, avec l'inclusion des interactions entre bulles. Des simulations SPH ont été réalisées pour différents régimes d'écoulement, chacun d'eux correspondant à un ratio spécifique entre la tension de surface, la viscosité et la flottabilité. Les prédictions numériques de la topographie des bulles, de leur vitesse ainsi que de leur coefficient de trainée ont été validées. Pour ce faire, les résultats numériques ont été comparés non seulement aux données expérimentales de référence mais également à d'autres simulations numériques de bulles ascendantes. Dans ces travaux de thèse, une étude détaillée des concepts liés aux contraintes d'incompressibilité a été réalisée. Dans cet objectif, deux traitements différents ont été comparés: l'approche faiblement compressible (où une équation d'état adéquate est choisie) et l'approche incompressible (où une projection des champs de vitesse sur un espace sans divergence est réalisée de deux facons différentes). La pertinence de ces modèles pour des simulations d'écoulements multiphasiques est également évaluée. Les problèmes associés aux paramètres numériques sont discutés et un choix approprié de ces paramètres est proposé. Pour ce faire, de nombreux calculs de validation en deux et trois dimensions ont été réalisés. Enfin, une extension est proposée pour simuler les phénomènes liés à l'ébullition via une approche SPH. Ce sujet étant encore en friche, de nouvelles idées et schémas sont proposés pour le changement de phase liquide-vapeur dans l'approche SPH
Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) is a fully Lagrangian, particle based approach for fluid-flow simulations. One of its advantages over Eulerian techniques is no need of a numerical grid. Therefore, there is no necessity to handle the interface shape as it is done in Volume-of-Fluid, Lavel-Set or Front-Tracking methods. Thus, the SPH approach is increasingly used for hydro-engineering and geophysical applications involving free-surface flows where the natural treatment of evolving interfaces makes it an attractive method. However, for real-life multi-phase simulations this method has only started to be considered and many problems like a proper formulation or a spurious fragmentation of the interface remain to be solved. One of the aims of this work is to critically analyse the existing SPH variants and assess their suitability for complex multi-phase problems. For modelling the surface-tension phenomena the Continuum Surface Force (CSF) methods are validated and used. The natural convection phenomena are modeled using a new, more general formulation, beyond the Boussinesq approximation. A substantial part of the work is devoted to the problem of a spurious fragmentation of the interface (the micro-mixing of SPH particles). Its negative effects and possible remedies are extensively discussed and a new variant is proposed. Contrary to general opinion, it is proven that the micro-mixing is not only the problem of flows with neglegible surface tension. A significant part of this work is devoted to the modelling of bubbles rising through liquids, including bubble-bubble interactions. The SPH simulations were performed for several flow regimes corresponding to different relative importance of surface tension, viscosity and buoyancy effects. The predicted topological changes, bubble terminal velocity and drag coefficients were validated with respect to reference experimental data and compared to other numerical methods. In the work, fundamental concepts of assuring the incompressibility constraint in SPH are also recalled. An important part of work is a thorough comparison of two different incompressibility treatments: the weakly compressible approach, where a suitably chosen equation of state is used, and truly incompressible method (in two basic variants), where the velocity field is projected onto a divergence-free space. Their usefulness for multi-phase modelling is discussed. Problems associated with the numerical setup are investigated, and an optimal choice of the computational parameters is proposed and verified. For these purposes the study is supported by many two- and three-dimensional validation cases. In addition, the present work opens new perspectives to future simulations of boiling phenomena using the SPH method. First ideas and sketches for the implementation of the liquid-vapour phase change are presented

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Balakrishnan, Nair Gireeshkumar. "Diffusion de particules dans des gels de protéines et aux interfaces." Phd thesis, Université du Maine, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00710630.

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L'objectif de la thèse était d'étudier la mobilité de traceurs particulaires dans des milieuxcomplexes par microscopie confocale à balayage laser (CLSM) combinée avec le suivi demultiple particules (MPT) et le recouvrement de fluorescence après photoblanchiment (FRAP).Tout d'abord, nous avons étudié la diffusion de particules dans les gels formés par des protéinesglobulaires. Dans ce but, des gels avec structures variés ont été préparés en faisant varier lesconcentrations en protéine et en sel. La structure a été caractérisée par l'analyse des imagesobtenues par CLSM en termes de fonction de corrélation de paires. La mobilité de particulesavec une large gamme de tailles (2nm - 1 micron) a été étudiée à la fois dans des gels homogèneset hétérogènes et reliée à la structure du gel.Deuxièmement, nous avons étudié des émulsions eau dans eau préparées en mélangeant dessolutions aqueuses de PEO et de dextran. Il a été montré que lorsque des particules colloïdalessont ajoutées, elles sont emprisonnées à l'interface eau-eau, car elles réduisent la tensioninterfaciale. La structure et le déplacement des particules à l'interface ont été déterminés parCLSM combinée avec MPT.

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Dahan, Maxime. "Nanocristaux semiconducteurs: des sources de lumière pour l'optique et la biologie." Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00113908.

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Lapointe-Garant, Pierre-Philippe. "Développement d'une méthode PAT basée sur la technique NIR pour le suivi de l'uniformité d'un mélange particulaire pharmaceutique et l'évaluation de la taille moyenne des particules." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2009. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1493.

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En 1992, le cas de Barr Laboratories vs. US Food and Drug Administration (FDA) est le sujet de l'heure dans l'industrie pharmaceutique. La FDA poursuit le manufacturier contractuel de produit pharmaceutique pour ses mauvaises pratiques de validation de procédés et de tests de routine. Le mélange des matières premières est particulièrement visé. Les procédures de validation y sont en effet négligées et les contrôles et évaluations de la qualité du produit fini sont alors restreints aux tests de quelques comprimés sur un lot parfois de plusieurs millions de comprimés. Un besoin est ainsi identifié : mettre en place un nouveau système d'évaluation de la qualité ou de contrôle de la production plus représentatif. C'est ainsi qu'en 2004 est lancée l'initiative des technologies d'analyse des procédés, ou"Process Analytical Technologies" ou PAT. Cette initiative, chapeautée par la FDA, prend rapidement de l'ampleur bien que restant à ce jour une recommandation plus qu'une loi. Dans la même veine, le projet de Recherche et Développement Coopératif (RDC) entre l'Université de Sherbrooke et Wyeth Pharmaceutiques sur l'étude des phénomènes granulaires d'écoulement et de ségrégation identifie ce même besoin important pour la continuation des travaux. C'est ainsi que naquit ce présent projet de maîtrise. Afin de faire suite aux recommandations de la FDA et afin de continuer les études sur les systèmes particulaires, un outil de suivi de la qualité en ligne doit être développé pour les mélangeurs utilisés dans l'industrie pharmaceutique. Cet outil devra éventuellement être viable pour la production de l'entreprise et servira de critère de relâche des produits finis. La technologie de la spectroscopie en proche infrarouge (NIR) a rapidement été identifiée pour ce besoin. Cette technologie possède les avantages nécessaires afin d'être installée sur le mélangeur et suivre la qualité de mélange en temps réel. Les travaux ici présentés ont été effectués entre janvier 2006 et septembre 2008 sur une véritable formulation pharmaceutique et ont été appliqués à l'échelle laboratoire tout comme à l'échelle de production conventionnelle. Les travaux ont permis d'identifier trois techniques d'analyse statistique viables pour le suivi de l'homogénéité de mélange en ligne : l'analyse de la variance, l'analyse de la distance et l'analyse quantitative. Ces trois techniques possèdent toutes leurs avantages et désavantages et le choix d'une de ces techniques dépend de la formule visée et du besoin du client. De plus, grâce à l'application d'un Design d'Expérience (DoE), les paramètres critiques ayant une influence sur le spectre NIR ont été évalués. La distribution de tailles de particules est un de ces facteurs ayant une influence importante. Son influence a été évaluée grâce à l'application du modèle de Kubelka-Munk. Les recommandations de ces travaux ont été transmises à l'entreprise Wyeth Pharmaceutiquess à Montréal et seront appliquées pour la future implantation de la technologie NIR pour le suivi de l'homogénéité de mélange lors des procédés de mélanges granulaires pharmaceutiques.

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Billotey, Claire. "Etude des propriétés des nanoparticules magnétiques anioniques pour l' application au marquage cellulaire direct et la détection in vivo par imagerie par résonance magnétique." Paris 7, 2003. http://www.theses.fr/2003PA077015.

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Chu, Tien Dat. "Dynamique sédimentaire en zone côtière dans les cas de sédiments multi-classes." Le Havre, 2012. http://www.theses.fr/2012LEHA0009.

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La dynamique sédimentaire en zone côtière résulte de l’interaction très complexe entre le forçage hydrodynamique (houle, courant, marée) et les sédiments marins présentant généralement des tailles, densités et formes différentes. Cette interaction entraîne souvent la formation de réseaux de rides à la surface du fond granulaire ainsi que le phénomène de tri sédimentaire. Les rides et la ségrégation sédimentaire influencent significativement le transport sédimentaire en modifiant la rugosité du fond, la structure de la couche limite du fond et la dissipation du forçage hydrodynamique. La présente thèse porte sur la dynamique sédimentaire en zone côtière dans le cas de sédiments hétérogènes en taille et en densité. L’objectif de ce travail est d’apporter une contribution à la compréhension et à la modélisation des processus pilotant le transport et le tri sédimentaire sous l’action de la houle. Des tests expérimentaux ont été effectués en canal à houle ainsi qu’une étude théorique
The sediment dynamics in coastal zone results from very complex interaction between the hydrodynamic forcing (wave, current, tide) and marine sediments which generally exhibit different sizes, densities and shapes. This interaction often leads to the formation of ripples on the bed and the phenomenon of sediment-sorting. The ripples and the sediment segregation significantly influence the sediment transport by changing the bottom roughness, the structure of the bed boundary layer and the dissipation of the hydrodynamic forcing. This thesis focuses on the sediment dynamics in coastal zone in the case of heterogeneous sediments in size and density. The objective of this work is to provide a contribution to the understanding and the modeling of the process which control the sediment transport and sediment-sorting under the action of waves. The experimental tests were conducted in wave flume and a theoretical study was made

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Balakrishnan, Nair Gireeshkumar. "Particle diffusion in protein gels and at interfaces." Thesis, Le Mans, 2012. http://www.theses.fr/2012LEMA1002/document.

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L'objectif de la thèse était d'étudier la mobilité de traceurs particulaires dans des milieuxcomplexes par microscopie confocale à balayage laser (CLSM) combinée avec le suivi demultiple particules (MPT) et le recouvrement de fluorescence après photoblanchiment (FRAP).Tout d'abord, nous avons étudié la diffusion de particules dans les gels formés par des protéinesglobulaires. Dans ce but, des gels avec structures variés ont été préparés en faisant varier lesconcentrations en protéine et en sel. La structure a été caractérisée par l'analyse des imagesobtenues par CLSM en termes de fonction de corrélation de paires. La mobilité de particulesavec une large gamme de tailles (2nm - 1 micron) a été étudiée à la fois dans des gels homogèneset hétérogènes et reliée à la structure du gel.Deuxièmement, nous avons étudié des émulsions eau dans eau préparées en mélangeant dessolutions aqueuses de PEO et de dextran. Il a été montré que lorsque des particules colloïdalessont ajoutées, elles sont emprisonnées à l'interface eau-eau, car elles réduisent la tensioninterfaciale. La structure et le déplacement des particules à l'interface ont été déterminés parCLSM combinée avec MPT
The objective of the thesis was to investigate the mobility of tracer particles in complex media byConfocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) combined with multiple particle tracking (MPT)and fluorescence recovery after photobleaching (FRAP).First, we investigated the diffusion of tracer particles in gels formed by globular proteins. Gelswith a variety of structures were prepared by varying the protein and salt concentrations. Thestructure was characterized by analysis of the CLSM images in terms of the pair correlationfunction. The mobility of particles with a broad range of sizes (2nm - 1μm) was investigatedboth in homogeneous and heterogeneous gels and related to the gel structure.Second, we studied water-in-water-emulsions prepared by mixing aqueous solutions of PEO anddextran. It is shown that when colloidal particles are added they become trapped at the waterwaterinterface because they reduce the interfacial tension. The structure and the displacement ofthe particles at the interface were determined using CLSM combined with MPT

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Gidel, Samuel. "Méthode de détection et de suivi multi-piétons multi-capteurs embarquée sur un véhicule routier: application à un environnement urbain." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00719262.

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Les travaux présentés dans cette thèse ont pour cadre la vision par ordinateur et concernent la détection et le suivi de piéton se trouvant sur la trajectoire d'un véhicule routier circulant en milieu urbain. Dans ce type d'environnement complexe, une des difficultés majeurs est la capacité à discerner les piétons des nombreux autres obstacles situés sur la chaussée. Un autre point essentiel est de pouvoir les suivre afin de prédire leur déplacement et ainsi le cas échéant éviter le contact avec le véhicule. D'autres contraintes s'ajoutent dans le contexte industriel des véhicules routiers intelligents. Il est nécessaire de proposer des algorithmes robustes temps réel avec des capteurs les moins chers possible

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Lesnicki, Dominika. "Flots microscopiques et mécanisme de la diffusion en phase liquide." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066256/document.

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Le manuscrit de thèse se propose de concilier les points de vue développés par les théories microscopiques et la théorie hydrodynamique sur la diffusion. Nous testons les hypothèses hydrodynamiques et tentons d'obtenir une reformulation de celles-ci à partir d'arguments microscopiques. En particulier, pour un fluide laminaire visqueux, la force exercée sur une particule sphérique ou encore le champ de vitesse autour d'une particule sphérique en mouvement, respectivement décrits par la force de Basset-Boussinesq et la solution de Stokes, seront l'objet de notre investigation. Leurs formes sont-elles pertinentes à l'échelle microscopique ? Si oui, comment peut-on les exprimer à l'échelle moléculaire ? Pour ce faire, nous avons réalisé des simulations moléculaires et basé notre développement à l'aide de la théorie de Mori-Zwanzig. Dans un premier temps, nous étudions l'évolution des fluctuations de la particule afin d'interpréter le comportement aux temps longs et réalisons le lien avec l'inertie, la diffusion et l'hydrodynamique. Puis nous proposons une nouvelle approche pour extraire le flot microscopique de fluides Lennard-Jones ou granulaires afin de le comparer directement aux solutions hydrodynamiques, ce qui nous permet d'étudier les conditions aux bords. Nous avons pu développer une expression analytique pour les conditions aux bords du flot où les fluctuations jouent un rôle clef. A l'aide des outils d'analyse développés, nous pouvons aussi investiguer le couplage entre le mouvement translationnel et rotationnel. Enfin nous étendons notre analyse à des systèmes tels que les ions aqueux et l'eau surfondue
This work proposes to reconcile the points of view developed by microscopic theories and hydrodynamics on diffusion. We test the hydrodynamics hypothesis and try reformulate them from microscopic arguments. In particular, for a laminar viscous liquid, the exerced force on a spherical particle or the velocity field around the spherical particle with a prescribed velocity, respectively described by the Basset-Boussinesq force and the Stokes flow, will be the object of our investigation. Is their form relevant at microscopic scale ? If so, how can we express them at the molecular scale ? To do so, we realized molecular simulations and based our developement thanks to the Mori-Zwanzig theory which gives us exact microscopic relations. Initally, we study the evolution of fluctuations of the particle in order to interpret the behaviour at long times and link it with inertia, diffusion and hydrodynamics. Then we propose a novel approch to extract the microscopic flow of Lennard-Jones or granular fluids in order to compare it directly with the hydrodynamic solutions, which allows us to study boundary conditions. We were able to develop an analytical expression for boundary conditions of the flow where fluctuations play a key role. Thanks to our developed analysis tools, we also investigate the coupling between the translational and rotational movement. Finally, we extend our investigation to more realistic fluids such as aqueous solutions and water

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Banerjee, Anusuya. "Novel, Targettable Bioimaging Probes Using Conjugates of Quantum Dots and DNA." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066376/document.

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Les boîtes quantiques (ou Quantum Dots en anglais - QD) sont une nouvelle génération de sondes polyvalentes pour la biologie, en particulier pour l’imagerie. Pour des applications de marquage des voies intra-cellulaires, les QDs peuvent être conjugués à des biomolécules telles que des acides nucléiques ou des protéines. En partant des travaux du LPEM portant sur le développement de ligands permettant la dispersion des QDs dans l’eau et leur fonctionnalisation, une nouvelle méthode de conjugaison de l'ADN sur les QDs a été développée dans cette thèse. Cette méthode utilise les motifs présents sur les polymères des QDs pour le greffage d'ADN. Les paramètres affectant cette réaction ont été étudiés et cette stratégie de couplage a été étendue à d'autres nanoparticules et biomolécules. En partant de ces QDs-ADN, des protéines modifiées ADN ont pu être attachées aux QDs en utilisant le principe d’hybridation de l’ADN. Les propriétés des conjugués ainsi générés ont été mises en évidence en utilisant la Transferrine (QD-ADN-Tf) et ces complexes ont été étudiés in vitro et in cellulo. Ces conjugués ont ensuite été utilisés pour le suivi de la dynamique des endosomes, exploitant ainsi pleinement le potentiel des QDs pour l’imagerie directe. Dans la dernière partie, des études supplémentaires sur les facteurs influençant la «performance biologique» des QDs ont été réalisées. Pour cela, une large gamme de ligands polymères développée par le groupe a été utilisée pour sonder l'interaction de la surface des QDs avec l'interface biologique. Des expériences biochimiques et cellulaires ont permis de démontrer que les QDs revêtus de divers polymères ont des comportements différents
Quantum dots (QD) are new generation of versatile probes for biology, particularly for bioimaging. For specific applications, QDs are conjugated to biomolecules such as nucleic acid or proteins and subsequently targeted to unique intra-cellular pathways. Building upon the state-of-the-art ligands for water-dispersible QDs developed by the lab, a novel and highly generalizable method to conjugate DNA to QD is developed in this thesis. This method employs thiols present on polymers on QDs for conjugation to maleimide-functionalized DNA. Extensive characterization of parameters affecting this reaction is carried out and the strategy is extended to other nanoparticles and biomolecules. Following this, a novel method to conjugate proteins to QD via DNA hybridization is discussed. Using a model protein Transferrin (Tf), the unique properties of thus generated QD-DNA-Tf conjugates are studied in-vitro and in-cellulo. These conjugates are subsequently used for tracking endosomal dynamics for up-to 20 minutes, exploiting the fullest potential of QDs for live imaging. In the last part, additional studies on factors affecting the ‘biological performance’ of QDs are carried out. Using a range of highly adaptable polymeric ligands developed by the group, interactions of surface-modified QDs with the biological interface are probed. Systematic biochemical and cellular experiments demonstrate that QDs coated with zwitterionic polymers have superior antifouling properties compared to poly(ethylene glycol)-based polymers and stability in diverse biological contexts

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Nidhi, Vagisha. "Radiotactic colloids : towards the Decontamination Nanobots." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASF052.

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Les méthodes traditionnelles de décontamination restent confrontées à des défis importants, tels que la difficulté d'accès aux espaces complexes ou confinés, la quantité élevée de déchets, etc. Il est encore nécessaire aujourd'hui d'explorer de nouvelles méthodes permettant d'atteindre des géométries complexes avec des processus de décontamination efficaces. Même si les macrorobots se révèlent utiles dans les tâches de décontamination à grande échelle, leur taille limite leur capacité à naviguer dans des environnements complexes et confinés. Les micro ou nano robots, quant à eux, pourraient traverser de tels espaces et cibler des sites de contamination spécifiques, ce qui les rendrait plus adaptés aux travaux de décontamination en milieu confinés et complexes. Dans ce contexte, cette thèse porte sur la synthèse à grande échelle et l'étude de la mobilité de colloïdes actifs, en particulier de particules Janus, susceptibles d'être utilisés comme brique dans de nouvelles méthodes de décontamination. À cette fin, différents assemblages de particules d'or sur silice (assemblage isotrope ou Janus, nanoparticules discrètes ou couche d'or continue) ont été préparés, caractérisés et comparés. Leurs mouvements 3D et 2D ont été suivis dans différents environnements. Un élément clé de ce travail a consisté en particulier à développer un dispositif microfluidique capable de générer des gradients stables d'eau oxygénée, produit de la radiolyse de l'eau. Ce dispositif s'est révélé essentiel pour l'analyse directionnelle du mouvement des différentes particule. Ces travaux ont montré que les assemblages or silice pouvaient se déplacer de manière autonome vers une source d'H₂O₂, ce qui pourrait les rendre efficaces pour cibler les sites de contamination radioactives. Nous avons également montré que des assemblages isotropes, plus simples à préparer, pouvaient également présenter un mouvement directionnel
Traditional methods of decontamination face significant challenges, such as difficulty in accessing complex or confined spaces, high amount of waste, etc. There is still a need for the development of new methods to reach complex geometries with effective decontamination processes. While macro-robots have been useful in large-scale decontamination tasks, their size limits their ability to navigate in intricate environments. Micro or nano robots, on the other hand, can traverse small, complex spaces and target specific contamination sites, making them more suitable for detailed decontamination work. In this context, this thesis studies the capacities of micro/nanoparticles to move towards contaminated spot in complex geometries, by mimicing the chemotaxism guided by H₂O₂ (product of water radiolysis). To this end, the large-scale synthesis and mobility of active colloids, in particular Janus particles is described. A set of different assemblies of gold particles on silica (isotropic or Janus assembly, discrete nanoparticles or continuous gold layer) were prepared, characterized and compared. Their movements were monitored in different environments. A key part of this work was the developement of a microfluidic device capable of generating stable hydrogen peroxide gradients. This device was essential to study the directionnal orientation of the different particles. This work showed that silica-gold assemblies could move autonomously towards a source of H₂O₂, which could make them effective for targeting radioactive contamination sites. We have also shown that isotropic assemblies, which are simpler to prepare, can also exhibit directional movement

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Banerjee, Anusuya. "Novel, Targettable Bioimaging Probes Using Conjugates of Quantum Dots and DNA." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2016. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2016PA066376.pdf.

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Les boîtes quantiques (ou Quantum Dots en anglais - QD) sont une nouvelle génération de sondes polyvalentes pour la biologie, en particulier pour l’imagerie. Pour des applications de marquage des voies intra-cellulaires, les QDs peuvent être conjugués à des biomolécules telles que des acides nucléiques ou des protéines. En partant des travaux du LPEM portant sur le développement de ligands permettant la dispersion des QDs dans l’eau et leur fonctionnalisation, une nouvelle méthode de conjugaison de l'ADN sur les QDs a été développée dans cette thèse. Cette méthode utilise les motifs présents sur les polymères des QDs pour le greffage d'ADN. Les paramètres affectant cette réaction ont été étudiés et cette stratégie de couplage a été étendue à d'autres nanoparticules et biomolécules. En partant de ces QDs-ADN, des protéines modifiées ADN ont pu être attachées aux QDs en utilisant le principe d’hybridation de l’ADN. Les propriétés des conjugués ainsi générés ont été mises en évidence en utilisant la Transferrine (QD-ADN-Tf) et ces complexes ont été étudiés in vitro et in cellulo. Ces conjugués ont ensuite été utilisés pour le suivi de la dynamique des endosomes, exploitant ainsi pleinement le potentiel des QDs pour l’imagerie directe. Dans la dernière partie, des études supplémentaires sur les facteurs influençant la «performance biologique» des QDs ont été réalisées. Pour cela, une large gamme de ligands polymères développée par le groupe a été utilisée pour sonder l'interaction de la surface des QDs avec l'interface biologique. Des expériences biochimiques et cellulaires ont permis de démontrer que les QDs revêtus de divers polymères ont des comportements différents
Quantum dots (QD) are new generation of versatile probes for biology, particularly for bioimaging. For specific applications, QDs are conjugated to biomolecules such as nucleic acid or proteins and subsequently targeted to unique intra-cellular pathways. Building upon the state-of-the-art ligands for water-dispersible QDs developed by the lab, a novel and highly generalizable method to conjugate DNA to QD is developed in this thesis. This method employs thiols present on polymers on QDs for conjugation to maleimide-functionalized DNA. Extensive characterization of parameters affecting this reaction is carried out and the strategy is extended to other nanoparticles and biomolecules. Following this, a novel method to conjugate proteins to QD via DNA hybridization is discussed. Using a model protein Transferrin (Tf), the unique properties of thus generated QD-DNA-Tf conjugates are studied in-vitro and in-cellulo. These conjugates are subsequently used for tracking endosomal dynamics for up-to 20 minutes, exploiting the fullest potential of QDs for live imaging. In the last part, additional studies on factors affecting the ‘biological performance’ of QDs are carried out. Using a range of highly adaptable polymeric ligands developed by the group, interactions of surface-modified QDs with the biological interface are probed. Systematic biochemical and cellular experiments demonstrate that QDs coated with zwitterionic polymers have superior antifouling properties compared to poly(ethylene glycol)-based polymers and stability in diverse biological contexts

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Baudoin, Raphael. "Développement d'une technique de vélocimétrie laser en trois dimensions par suivi de particules basée sur le principe de défocalisation et son application autour d'obstacles en aval d'une grille." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLC027/document.

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Dans le cadre du design des assemblages combustibles, les écoulements turbulents induits par les grilles de maintien provoquent de fortes fluctuations de pression dues aux niveaux de vitesses du fluide induisant la vibration des crayons combustibles. Or ces vibrations sont une source de vieillissement accéléré et d’usure prématurée des assemblages combustibles dont l’origine convient d’être mieux analysée.Dans cette l'optique, des simulations numériques ont été utilisées pour prédire les niveaux de vitesses transverses ainsi que le niveau de turbulence en aval de la grille. Cependant, les codes CFD doivent être validés avec des mesures expérimentales conduisant ainsi à une meilleure compréhension des structures mis en jeu dans le processus de mélange. Or la caractéristique de ce type d'écoulement repose sur son caractère tridimensionnel entre les faisceaux de crayons où l'accès optique est limité et à l'heure actuelle, aucune mesure de vitesse 3D n'a été réalisée. C'est pourquoi nous nous proposons de présenter dans cette étude l'application d'une technique de mesure 3D résolue en temps dans une boucle hydraulique transparente. L’approche consiste à utiliser une stratégie de suivi, dans lequel des particules traceuses individuelles sont d'abord détectées dans l’écoulement et ensuite suivies dans le temps – PTV 3D.Cette thèse présente les résultats obtenus dans une veine d’essais hydraulique en utilisant une approche de suivi à l’aide de deux caméras. Dans un premier temps, une nouvelle extension de la technique de défocalisation permettant de récupérer les positions des particules dans le temps avec une caméra est présentée et la méthodologie pour récupérer les déplacements individuels est décrite. Des cas d’application et de validation de la technique sont présentés afin de mieux quantifier les erreurs de mesures. Ensuite, la boucle hydraulique est introduite et son écoulement caractérisé par des techniques établies de mesure de vitesse. Finalement, les mesures 3D à deux caméras sont réalisées et discutées
In order to validate the numerical simulation of the mixing phenomena downstream a spacer grid in the reactor core, reaching the 3rd velocity component through experimental studies is of major importance since mechanical structures responses are linked to transverse velocities. Nevertheless the main difficulty relies on applying a non-intrusive velocimetry technique around obstacles composed of a vertical set of rods. So far only 1D and 2D temporal studies have been performed.Hence, numerical methods have been widely used to predict correctly those transverse velocities and the turbulence level downstream the grid. However, CFD codes are to be validated with experimental measurements leading to a better understanding of the detailed flow structure in the mixing process. Therefore we propose to present in this study the application of a 3D time resolved velocity measurement technique to a hydraulic test facility. The approach is to use a tracking strategy, in which individual particles are first detected then followed in time - 3D time resolved Particle Tracking Velocimetry.This PhD Thesis presents results obtained in a hydraulic test section using a tracking based approach with two cameras. At first, a new extension of the defocussing technique to recover particles location in time with one camera is presented and the methodology o get individual velocity vector is then described. Applications and validations of the technique in dedicated flows allow to determinate and quantify measurement uncertainties. Then the hydraulic test section is introduced together with preliminary flow characterization using Laser Doppler Velocimetry or 2D time resolved PIV analysis. Finally, two cameras measurements are reported and post-processing techniques are discussed

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Cantaut-Belarif, Yasmine. "Régulations par la microglie de la dynamique des récepteurs aux neurotransmetteurs inhibiteurs dans les synapses de moelle épinière." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066088/document.

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Alors que les synapses sont des structures relativement stables, les éléments qui la composent sont, eux, en permanent échange dans le temps et dans l'espace. Les composants des densités postsynaptiques sont renouvelés avec des cinétiques caractéristiques de chaque molécule et de chaque sous compartiment synaptique. La compatibilité entre le comportement dynamique des composants de la synapse et son maintien structural et fonctionnel à long terme implique une conception de ces assemblages multimoléculaires en équilibre dynamique. De nombreux paramètres peuvent influencer la dynamique des récepteurs aux neurotransmetteurs (RNT) dans les synapses, y compris l'activité synaptique et les protéines de la matrice extracellulaire. Cependant, le rôle des cellules gliales dans ce mécanisme est inconnu. Mon travail de thèse a porté sur l'exploration d'une possible contribution de la microglie, les cellules immunitaires du système nerveux central, à la stabilité des RNT et à l'efficacité des synapses inhibitrices de la moelle épinière. Mon travail de thèse démontre pour la première fois comment et en quoi la microglie est un partenaire clé de l'équilibre dynamique qui régit la structure et la fonction de la synapse inhibitrice dans la moelle. Par conséquent, il donne un éclairage nouveau sur la façon de concevoir l'efficacité synaptique et sa régulation de façon non neurone autonome
Whereas synapses are relatively stable structures, their molecular constituents are continuously recycled and exchanged in time and space. Each of the molecules that contribute to build synaptic structures is renewed with specific kinetics, depending on their organisation in the postsynaptic densities. The compatibility between a dynamic behaviour and a long-term maintenance of synapses implies to think synapses as multi-molecular assemblies in a dynamic equilibrium. Several parameters can influence the dynamics of receptors to neurotransmitters(RNT) at synaptic sites, including neuronal activity and extracellular matrix proteins. However,the role of glial cells in this mechanism is unknown. During my thesis work, I explored the roleof microglia, the resident immune cells of the central nervous system, on the lateral diffusion ofRNT and synaptic efficacy at spinal cord inhibitory postsynaptic densities. My work demonstrates for the first time a partnership between microglia and synapses. It shows that immune cells can take part to the regulation of synaptic strength very rapidly but also at basal state, by regulating RNT dynamics. Furthermore it identifies microglia as a key partner for a heterocellular stabilization of synaptic receptors. This work raises the intriguing possibility that the general regulation of network activity may also be explained by a fine modulation of receptors stability at the synapse controlled by microglia

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Ranchon, Hubert. "Développement d'outils analytiques par et pour la microfluidique : caractérisation d'écoulements d'objets dissous et intégration d'un système de séparation sans matrice de biomolécules." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00956686.

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L'étude du transport de particules en solution aux nano-échelles est de vaste intérêt et trouve! des applications dans des domaines aussi éloignés que la biologie ou la conversion d'énergie. Son étude comporte deux facettes, suivant que l'entité transportée est utilisée comme traceur, auquel cas l'intérêt consiste en la révélation d'un micro-environnement, soit elle constitue l'objet de l'étude, et il importe alors de caractériser sa dynamique dans un environnement contrôlé. Dynamique et transport sont intimement liés. Le premier terme est plus naturellement associé à l'objet individuel. Le second fait quant à lui référence à la masse, à une dynamique globale, une dynamique d'ensemble d'objets. Il n'existe a priori aucune frontière entre les deux, tout juste une différence d'échelle. La physique se joue de cette dualité si bien que le transport de plusieurs est aujourd'hui compris à partir de l'objet unique, et le comportement global est appréhendé via des mécanismes moléculaires.! Dans ce travail, nous souhaitons comprendre les propriétés de transport d'objets individuels dilués sous deux formes. La première concerne la dynamique d'objets parfaits pour la caractérisation d'un micro-environnement. La seconde concerne la dynamique d'objets dans un environnement maîtrisé. Nous avons mis en place lors de cette thèse une méthode innovante de caractérisation d'écoulements dans des canalisations sub-micrométriques. Ce travail a impliqué la construction d'un modèle basé sur la densité de probabilité de vitesse de nano-sphères dans des écoulements laminaires. Cette approche a ensuite été validée par dynamique brownienne et mise à l'épreuve pour l'étude d'écoulements dans des nano-fentes fabriquées au laboratoire. Cette comparaison nous a permis de mettre en avant une force de lift géante tendant à faire migrer les particules perpendiculairement aux lignes de champ, un phénomène jusqu'ici non décrit dans la littérature. La poursuite des expérimentations nous a permis de décrire les paramètres influents sur l'amplitude de cette force. Notre attention s'est alors tournée vers l'étude de la dynamique de molécules d'ADN en solution dans des structures confinées, sous un actionnement hybride, à la fois hydrodynamique et électrocinétique. L'utilisation d'un fluide non-newtonien nous a alors permis de mettre en évidence le caractère non linéaire de la superposition des modes d'actionnement. Des stratégies expérimentales ont été spécifiquement développées afin de cartographier des densités de présence inhomogène des molécules dans les canalisations. Cet effet a alors été récupéré pour permettre la séparation de biomolécules par taille sous actionnement hybride. Au demeurant, ce travail expérimental, à la frontière de la physique des fluides, de l'ingénierie de la nano-fabrication, de la physique statistique, nous a permis de construire une méthode innovante de vélocimétrie de particules, la mise en évidence de phénomène de migration transverse d'objets solides et flexibles dans des écoulements aux nano-échelles, et la construction d'un démonstrateur pour la séparation de biomolécules par taille.

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Haziza, Simon. "Quantification du transport intraneuronal par suivi de nanodiamants fluorescents. Application à l’étude de l’impact fonctionnel de facteurs de risque génétiques associés aux maladies neuropsychiatriques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLN013/document.

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L’identification de biomarqueurs des maladies mentales telles que l’autisme, la schizophrénie ou la maladie d’Alzheimer, est d’une importance capitale non seulement pour établir un diagnostic objectif, mais aussi pour suivre l’effet des traitements. La création et le maintien de fonctions neuronales sub-cellulaires, telle que la plasticité synaptique, sont fortement dépendants du transport intraneuronal, essentiel pour acheminer d’importants composants à des positions spécifiques. Un transport actif défaillant semble être partiellement responsable d’anomalies de la plasticité synaptique et de la morphologie neuronale présentes dans de nombreuses maladies neuropsychiatriques. Cette thèse décrit (i) la mise au point d’une méthode de quantification du transport intraneuronal reposant sur le suivi de nanoparticules de diamants fluorescents (fNDs); (ii) l’application de cette technique simple et faiblement invasive à l’analyse fonctionnelle de variants génétiques associés à des maladies neuropsychiatriques. Ce manuscrit comporte quatre chapitres. Le premier détaille l’architecture polygénique complexe des maladies mentales et démontre la pertinence d’étudier le transport intraneuronal. Les deuxième et troisième chapitres sont dédiés à la méthode et détaillent les stratégies d’internalisation des fNDs, les outils de quantification du transport intraneuronal et la validation de la technique. La forte brillance, la photo-stabilité parfaite et l’absence de toxicité cellulaire font des fNDs un outil de choix pour étudier la dynamique du transport intraneuronal sur une durée d’observation de plusieurs heures avec une haute résolution spatiotemporelle et une bonne puissance statistique. Enfin, dans le quatrième chapitre, nous appliquons cette nouvelle méthode d’analyse fonctionnelle pour étudier l’effet de variants génétiques associés à l’autisme et à la schizophrénie. Pour cela, nous utilisons des lignées de souris transgéniques ayant une faible surexpression des gènes MARK1 et SLC25A12, ainsi que des AAV-shRNA pour induire une haplo-insuffisance du gène AUTS2. Notre méthode de diagnostic moléculaire s’avère suffisamment sensible pour déceler des variations fines de la dynamique du transport intraneuronal, ouvrant la voie à de futurs développements en nanomédecine translationnelle
The identification of molecular biomarkers of brain diseases as diverse as autism, schizophrenia and Alzheimer’s disease, is of crucial importance not only for an objective diagnosis but also to monitor response to treatments. The establishment and maintenance of sub-cellular neuronal functions, such as synaptic plasticity, are highly dependent on intracellular transport, which is essential to deliver important materials to specific locations. Abnormalities in such active transport are thought to be partly responsible for synaptic plasticity and neuronal morphology impairment found in many neuropsychiatric and neurodegenerative diseases. This thesis reports (i) the development of a quantification technic of intraneuronal transport based on fluorescent nanodiamonds (fNDs) tracking; (ii) the application of this simple and minimally invasive approach to the functional analysis of neuropsychiatric disease-related genetic variants.This manuscript falls into four chapters. The first one details the complex polygenic architecture of mental disorders and demonstrates the disease relevance of monitoring the intraneuronal transport. The second and the third chapters are dedicated to the nanodiamond-tracking assay and describe the fNDs internalisation strategies, the spatiotemporal quantitative readouts and the validation of the technic. The high brightness, the perfect photostability and the absence of cytotoxicity make fNDs a tool of choice to perform high throughput long-term bioimaging at high spatiotemporal resolution. Finally, in the fourth chapter, we apply this new functional analysis method to study the effect of genetic variants associated to autism and schizophrenia. We established transgenic mouse lines in which MARK1 and SLC25A12 genes were slightly overexpressed, and AAV-shRNA to induce AUTS2 gene haploinsufficiency. Our molecular diagnosis assay proves sufficiently sensitive to detect fine changes in intraneuronal transport dynamic, paving the way for future development in translational nanomedicine

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Viennet, David. "Utilisation de la morphogranulométrie dans le suivi source to sink du transfert particulaire dans les bassins versants." Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMR016.

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De nos jours, la compréhension des transferts de particules sédimentaires (Source to Sink) est un enjeu clef des géosciences. Un des challenges dans ce domaine est la caractérisation de l’origine et des processus de transfert des particules. L’utilisation de la morphométrie (la mesure de la forme d’une particule) est une méthodologie pouvant apporter des réponses à ces questions.La morphométrie des particules est utilisée en sédimentologie pour identifier les différents stocks sédimentaires, les transferts et les mécanismes de sédimentation. Actuellement, beaucoup d’analyses morphométriques sont généralement réalisées avec un Microscope Électronique à Balayage (MEB) couplé à une analyse d’image. Cette dernière consiste en un programme informatique qui distingue les particules de leur arrière-plan et calcule leur forme suivant différents paramètres tel que l’élongation, la circularité ou la convexité. Cette méthode complexe demande beaucoup de temps. Une nouvelle méthodologie est présentée dans cette thèse utilisant l’approche morphométrique grâce à un appareil de mesure en continue à flux dynamique (caméra couplée à une pompe péristaltique). Ce dernier consiste à prendre des images alors qu’un échantillon d’eau circule à travers une fenêtre d’écoulement, permettant à l’utilisateur d’analyser de grandes quantités de particules en un temps réduit. Des analyses statistiques sont réalisées sur les paramètres de forme, calculés au préalable par analyse d’image, afin de discriminer les différents stocks de particules. La problématique de ces travaux de thèse est de savoir si la morphométrie peut constituer un proxy du transfert particulaire dans les bassins versants. Pour cela, une approche en 4 étapes a été entreprise afin de (1) vérifier si les données de taille et de forme peuvent discriminer des échantillons de sédiments ; (2) utiliser ces résultats pour évaluer la contribution de sources sédimentaires dans des mélanges expérimentaux contrôlés ; (3) établir un protocole de mesure et de traitement automatisé des données sédimentaires ; et (4) appliquer cela à plusieurs hydrosystèmes. La première étude est réalisée sur le bassin versant du fleuve Thio, sur lequel une activité minière est présente. Des mesures de taille et de forme ont été effectuées sur des sédiments de laisses de crue afin d’estimer la part de cette activité minière dans les stocks sédimentaires du fleuve et de ses affluents. Un modèle de contribution des sources (les affluents) dans les mélanges (le fleuve) a été établi et montre des résultats cohérents. Ces résultats apportent des informations sur les transferts sédimentaires entre les affluents et le fleuve Thio qui seront comparées à d’autres études utilisant des méthodes de traçage sédimentaires différentes. La seconde étude se concentre sur le bassin versant karstique de la source du Hannetot. Des carottes sédimentaires ainsi que les matières en suspension ont été étudiés sur différents points du bassin versant. Les différents tests réalisés montrent des variations dans les contributions des sources sédimentaires dans le temps. Différents proxies saisonniers et météorologiques contrôlant ces variations ont été identifiés. La dernière étude est un cas appliqué au forage d’alimentation en eau potable de la ville de Gisors pompant dans un aquifère karstique. Son but est d’identifier l’origine des sédiments provoquant des pics de turbidité lors de fortes précipitations. Le modèle de contribution des sources isole plusieurs sources potentielles et montre une augmentation dans les contributions de certaines lors des pics de turbidité. Toutes ces études montrent l’intérêt de la morphogranulométrie en tant que traceur sédimentaire. Elles démontrent également que cette technique est d’autant plus intéressante lorsqu’elle est en combinaison avec d’autres méthodes de traçage sédimentaire
Source to sink is one of the main concepts in Earth Sciences for a better knowledge of hydrosystems dynamics. Regarding this issue, one challenge consists in the characterization by in-situ measurements of the sources of suspended sediment, or sediment source fingerprinting. Few methods can fully cover such requirements and among them, the methodology using the grain shape deserves to be developed. Indeed, morphometry of particles is widely used in sedimentology to identify different sedimentary stocks, source-to-sink transport and sedimentation mechanisms. Currently, most grain shape analyses are carried out with a scanning electron microscope coupled to image analysis to measure various size and shape descriptors on particles like elongation, circularity, bluntness or fractal dimension. However, complexity and time of analysis are the main limitations of this technique for a long-term monitoring of SPM transfers. Here we present an experimental morphometric approach using a morphogranulometer (a CCD camera coupled to a peristaltic pump). The camera takes pictures while the sample is circulating through a flow cell, leading to the analysis of numerous particles in a short time. The image analysis provides size and shape information discriminating various particles stocks by statistical analyses. The aim of this thesis is (1) to calibrate the device and understand how the size and shape data can discriminate pure sediment samples; (2) use those results to evaluate the contribution of contrasted sedimentary sources in a mix; (3) to establish a measurement and data analysis protocol; and (4) use those protocol and methodology for several case studies of sediment transfers in various hydrosystems. The first case study presented concern the watershed of the Thio river, on which there is mining activity. A sediment fingerprinting study using size and shape characterization was carried on. The sediment sources of the different tributaries of the Thio river were analyzed as sources and the sediments of the main river itself were used as mixes of these sources. A model of the contributions of the sources in the mixes was achieved and its results show great coherence. It brings information on the transfers of the sediments between the different tributaries and the Thio river which will be later combined to other studies using different fingerprinting methods to evaluate the impact of the mining activity in these transfers. The second study focus on the karstic watershed of the Hannetot spring. Measurements were carried out on various field samples, from suspended sediments to core samples. Several experiments allowed to identify the varying contributions of different sediment sources through time. Several proxies were identified, seasonal and meteorological, as controlling factor for these variations. The last study is also a fingerprinting study of a karstic system. Its aim is to evaluate the origin of sediment sampled during turbidity peaks in the drinking water well of the town of Gisors. The source contribution model identified several potential sources of sediments and shows the increased contributions of certain sources during the flood period. All those studies shows that size and shape measured with the morphogranulometer are a good tracer for fingerprinting studies. They also demonstrate that this technique performs better in combination to other methods and brings the need to carry more studies combining morphogranulometry with several other fingerprinting techniques

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Wang, Lili. "The role of synaptopodin for the diffusion of membrane protein in the dendritic spine neck." Thesis, Paris, Ecole normale supérieure, 2015. http://www.theses.fr/2015ENSU0021/document.

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Au sein des synapses comme dans les régions extra synaptiques, la diffusion latérale joue un rôle critique dans la densité membranaire des récepteurs. En face des zones actives, l’accumulation de récepteurs détermine en particulier l’efficacité de la transmission synaptique. Il est important de comprendre les paramètres cellulaires qui jouent sur l’accès au compartiment synaptique, qu’ils soient d’origine moléculaires ou morphologiques. Dans les synapses excitatrices, la tige de l’épine dendritique se comporte comme une barrière à la diffusion. Cette barrière pourrait être fonction de la longueur et du diamètre de la tige (paramètre géométrique), ou résider dans la présence d’éléments spécifiques constituant des obstacles à la diffusion. Une sous-population d’épines contient dans sa tige une forme spécialisée de réticulum endoplasmique, appelé appareil épineux et constituée d’un empilement des accules de réticulum. Une protéine liant l’actine, nommée synaptopodine, est associée de façon étroite à l’appareil épineux et participe aux mécanismes de plasticité synaptique. La question centrale de ce travail de thèse était de définir si la présence de synaptopodine influait sur les caractéristiques de la diffusion dans la tige de l’épine, et d’identifier les mécanismes sous-jacents. Afin d’étudier la diffusion membranaire, j’ai utilisé trois protéines recombinantes différentes: une protéine associée au feuillet extérieur de la membrane plasmique (GFP-GPI), une protéine avec un domaine transmembranaire et une courte séquence intracellulaire (TMD-pHluorin), et la sous-unitéGluR5 du récepteur métabotropique (mGluR5) contenant 7 domaines transmembranaires et une séquence intracellulaire volumineuse. Les trois constructions portent une étiquette (GFP ou pHluorin) du côté extracellulaire. Les propriétés diffusives de ces molécules ont été mesurées par un suivi de particules uniques, à base de quantum dots. Ces expériences ont révélé que la diffusion des protéines membranaires est fonction du diamètre de la structure cylindrique considérée, et par conséquent moins rapide dans la tige de l’épine que dans le tronc du dendrite. Mais les propritétés diffusives dépendent aussi de la taille et delà complexité des molécules membranaires considérées. En effet, la diffusion de molécules comportant des domaines transmembranaires est particulièrement faible dans les tiges contenant de la synaptopodine. Cet aspect a été approfondi par l’utilisation de traitements pharmacologiques, qui ont permis de modifier la structure interne de la tige dendritique. Les variations des tailles des domainesoccupés par l’actine-F, et par lesaggrégats de synaptopodine, ont été observées à l’échelle nanoscopique en utilisant l’imagerie PALM/STORM. En conditions contrôle, la synaptopodine occupe la partie centrale de la tige. La dépolymérisation indirecte de l’actine-F par le 4-Aminopyridineentraîne une diminution des zones occupées par ces deux composants, corrélée à une augmentation de la vitesse de diffusion de mGluR5. En revanche, la dépolymérisation par la latrunculin-A (effet direct sur l’actine) induit une augmentation de la taille des clusters de synaptopodine et donc de la surface occupée par ceux-ci dans la tige. Les mesures de la diffusion de la sous-unité mGluR5 réalisées dans ces conditions montrent une accélération de la vitesse de diffusion, indiquant que la mobilité de mGluR5 n’est pas régulée par une interaction directe avec la synaptopodine. En conclusion, je propose un rôle de stabilisation mutuel pourl’actine-F et la synaptopodinedans la tige des épines dendritiques de neurones d’hippocampe en culture. Les épines contenant de la synaptopodine dans leur tige auraient une organisation unique du cytosquelette qui agirait comme une barrière additionnelle pour la diffusion de récepteurs aux neurotransmetteurs
Lateral diffusion in and outside synapses plays a key role in the accumulation of receptors at synapses, which critically determines the efficacy of synaptic neurotransmission. Therefore, to better understand the trapping of neurotransmitter receptors in synapses, it is important to investigate the mechanisms that may affect receptors diffusion and their capacity to reach synapses. The neck of dendritic spine imposes a diffusional barrier that is considered to depend on the length and diameter of the spine neck. The origin of this barrier could be purely geometrical or could be induced by the presence of specific barriers/obstacles for diffusion. A subpopulation of spines contains a specialized form of endoplasmic reticulum in the spine neck called spine apparatus. The actin-binding protein synaptopodin (SP) is tightly associated with the spine apparatus and participates in synaptic plasticity mechanisms. The central question of my research was to assess whether the presence of the SP affects the diffusion of receptors in the spine neck and to characterize the underlying molecular mechanisms. To study membrane diffusion, I have developed three different probes: a construct associated with the outer leaflet of the plasma membrane (GFP-GPI), a construct with one transmembrane domain and a short intracellular sequence (TMD-pHluorin), and a recombinant metabotropic mGluR5 receptor construct containing an extracellular domain tagged with pHluorin, seven transmembrane domains, as well as a large intracellular region. The diffusion properties of these molecules were measured by single particle tracking using quantum dots. My experiments revealed that the diffusion of membrane proteins was slower in the spine neck than in the dendrite as a result of the different diameter of the two compartments. Furthermore, the diffusion properties depended on the molecular size and complexity of the membrane proteins. Interestingly, the diffusion of membrane proteins with transmembrane domains was particular slow in spine necks containing SP. This could be the result of direct molecular interactions between the membrane proteins and SP or due to spatial constraints that are related to the structural organization of spine necks expressing SP. To address these questions further I used pharmacological treatments to change the internal organization of the spine neck, and measured their effect on the diffusion properties of mGluR5. The distribution of SP and F-actin in the spine neck was determined on the nanoscopic scale using PALM/STORM imaging. This showed that under control condition SP occupies only the central region of the spine neck. Activity-dependent depolymerization of F-actin by 4-Aminopyridine led to a simultaneous decrease of the amount of F-actin and SP and enhanced the diffusion of mGluR5 in all analyzed neck regions. Disruption of F-actin by latrunculin A induced the re-distribution of SP and the formation of larger SP clusters, occupying an increased region within the spine neck. The recruitment of SP was accompanied by an acceleration of mGluR5 diffusion in SP-positive spines, demonstrating that the mobility of mGluR5 is not controlled by direct interactions with SP. Instead, the diffusion of mGluR5 is dependent on the organization of the spine cytoskeleton. In conclusion, I propose that SP and the polymerization of actin filaments have a reciprocal effect on the stability of each other in the spine neck of cultured hippocampal neurons. Spine necks bearing SP have a unique F-actin cytoskeletal organization that acts as an additional diffusion barrier for neurotransmitter receptors such as mGluR5

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Belut, Emmanuel. "Étude des écoulements d'air et de particules au voisinage de pièces en mouvement :application à la conception des captages sur machines tournantes réalisant des opérations d'usinage." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00120447.

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L'objectif de recherche développé dans cette thèse est d'initier une méthode de conception des dispositifs de captage des polluants d'usinage basée sur la prédiction par simulation numérique des écoulements d'air et de particules induits par les machines tournantes.
La recherche des modèles numériques les mieux adaptés aux écoulements rencontrés s'est conduite en deux étapes. Sur la base de recherches bibliographiques et d'expérimentations numériques, la première étape démontre l'intérêt et la faisabilité de la simulation des grandes échelles sous-résolue en paroi (ou VLES pour Very Large Eddy Simulation), couplée au suivi lagrangien de particules, pour modéliser les écoulements diphasiques d'usinage, et rendre compte finement de l'interaction particules-turbulence.
Dans la seconde étape, une importante campagne expérimentale, menée sur un banc d'essai original représentatif d'une opération d'usinage, sert de base pour valider définitivement les modèles retenus. Dans le dispositif réalisé, un jet de particules stable et de débit contrôlé est créé en poussant dans une buse des microbilles de verres sphériques contre un cylindre en rotation. L'écoulement de la phase particulaire dans le banc d'essai est caractérisé par analyseur de particules phase Doppler (PDPA), et le champ de vitesse de la phase gazeuse par vélocimétrie par image de particules (PIV), cette dernière technique nécessitant le développement d'un code spécifique pour discriminer les phases en présence.
La comparaison des mesures et des résultats de simulation ouvre des perspectives nouvelles concernant l'applicabilité industrielle de la simulation des grandes échelles aux écoulements multiphasiques.

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Turkcan, Silvan. "Interaction toxine-cellule étudiée par imagerie de nanoémetteurs individuels." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00608124.

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La membrane cellulaire est une partie vitale de la cellule dont l'architecture joue un rˆole crucial dans de nombreux processus cellulaires, comme la signalisation et le trafic, et dans diverses pathologies. Cette th'ese vise 'a sonder l'architecture membranaire via le mouvement de deux r'ecepteurs membranaires qui sont exploit'es par des toxines bact'eriennes. Les progr'es r'ecents des techniques de microscopie optique ont montr'e que certains r'ecepteurs membranaires ne diffusent pas librement dans la membrane, mais sont confin'es ou diffusent de fa¸con anomale. Actuellement, plusieurs mod'eles con- courent pour expliquer le confinement des r'ecepteurs, tel que le mod'e le Picket-Fence, les radeaux lipidiques et les agr'egats de prot'eines. Pour sonder la membrane, des nanoparticules (Y0.6Eu0.4VO4) dop'ees avec des lan- thanides sont coupl'ees 'a deux toxines peptidiques diff'erentes formant des pores dans la membrane, la toxine α de C. septicum et la toxine ǫ de C. perfingens. Le suivi de r'ecepteurs individuels sur lesquels sont fix'ees des toxines marqu'ees dans la mem- brane apicale de cellules MDCK avec un microscope 'a champ large permet de d'etecter le mouvement du r'ecepteur avec une r'esolution meilleure que la limite de diffrac- tion. Les r'ecepteurs de la toxine α et ǫ montrent une diffusion confin'ee avec des coefficients de diffusion similaires de 0.16 ± 0.14 µm2/s dans des domaines stables de 0.5 µm2. Pour analyser les trajectoires des r'ecepteurs, nous avons mis en oeuvre une nouvelle technique bas'ee sur une m'ethode d'inf'erence. Notre seule hypoth'ese est que le r'ecepteur se d'eplace selon l''equation de Langevin. Cette m'ethode exploite l'ensemble de l'information stock'ee dans la trajectoire et la qualit'e des valeurs extraites est v'erifi'ee par des simulations. Les deux r'ecepteurs sont confin'es dans un potentiel de type ressort avec une raideur de 0.45 pN/µm. Des exp'eriences apr'es d'epl'etion du cholest'erol par la cholest'erol oxydase et apr'es la d'epolym'erisation du cytosquelette par latrunculin B montrent que le confinement des r'ecepteurs individuels d'epend du taux de cholest'erol et que la d'epolym'erisation de l'actine n'influence pas le confinement. En utilisant la nanoparticule coupl'ee aux toxines comme un amplificateur de la force hydrodynamique applique'e par un flux liquide, nous avons mesur'e la r'eponse du r'ecepteur 'a une force ext'erieure. Les r'esultats indiquent une fixation des domaines de confinement sur le cy- tosquelette. Enfin, un mod'ele pour le confinement du r'ecepteur est propos'e, bas'e sur le couplage hydrophobe entre le r'ecepteur et la bicouche lipidique qui l'entoure. Ce mod'ele permet d'expliquer le potentiel de type ressort 'a l'int'erieur du domaine de confinement.

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Garcia, Michaël. "Hydrodynamique de micro-nageurs." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENY011/document.

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Les suspensions d'objets microscopiques ayant la faculté de se déplacer par eux-mêmes dans le fluide qui les entoure sont des systèmes qui présentent un intérêt croissant dans la communauté scientifique. Du fait de leur dynamique intrinsèquement hors-équilibre au sens de la physique statistique, ils génèrent des effets particulièrement complexes. Parmi les micro-objets autopropulsés existants, les micro-algues vertes représentent une part importante de la biomasse de la Terre et participent activement au retraitement du CO2 par leur activité photosynthétique. Elles présentent de plus un remarquable potentiel dans les domaines de la production de bio-carburants, du retraitement des déchets, de la fabrication de cosmétiques et de compléments alimentaires. La compréhension de la dynamique de nage de ce type de microorganisme est d'un intérêt primordial d'un point de vue industriel. Cet ouvrage présente l'étude de la dynamique de la micro-algue Chlamydomonas Reinhardtii. En utilisant un système de suivi de particules en imagerie optique que nous avons développé, nous analysons ici le mécanisme fondamental de nage utilisé par cette algue jusqu'à ses implications en terme d'effets collectifs sur la dynamique de nage d'une suspension semi-diluée
The suspensions of microscopic objects with the ability to propel themselves into the surrounding fluid are systems of growing interest in the scientific community. Due to their intrinsic out-of-equilibrium dynamics in the sense of statistical physics, they generate complex effects. Among the existing self-propelled micro-objects, green micro-algae are an important part of the biomass of Earth and they actively participate to the recycling of CO2 by their photosynthetic activity. Moreover they have remarkable potential for the production of bio-fuels, waste reprocessing, cosmetics and dietary supplements production. From an industrial point of view, understanding the dynamics of this type of swimming microorganism is of primary interest. This work presents the study of the dynamics of microalgae Chlamydomonas Reinhardtii. Using a system of particle tracking with optical imaging that we have developed, we analyze the mechanism of stroke used by the algae up to its implications in terms of collective effects on the dynamics of swimming in a semi-dilute suspension

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Delafosse, Angélique. "Analyse et étude numérique des effets de mélange dans un bioréacteur." Toulouse, INSA, 2008. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000238/.

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Ce travail de thèse part d’un constat : lors de l’augmentation de la taille des bioréacteurs, des baisses significatives de performances sont observées lors de certaines cultures industrielles. Dans ces cultures, la diminution de la qualité du mélange entre la solution d’alimentation en substrat et le milieu de culture est considérée comme étant l’une des causes principales de la diminution des performances lors de l’extrapolation des bioréacteurs. L’objectif de ce travail de thèse a alors été d’étudier le mélange dans les bioréacteurs de type cuve agitée afin d’analyser les interactions potentielles entre mélange et réaction biologique. L’étude du mélange a été réalisée en utilisant la Mécanique des Fluides Numériques. Deux simulations ont été réalisées : une simulation basée sur les équations de Navier-Stokes en moyenne de Reynolds (RANS), et une simulation des grandes échelles ou Large Eddy Simulation. La première étape de ce travail a été de valider les résultats des deux simulations réalisées avec des données expérimentales disponibles dans le jet de l’agitateur. La comparaison des données expérimentales et numériques montrent qu’une simulation permet de résoudre l’hydrodynamique avec une excellente précision, elle a donc été utilisée pour caractériser le mélange au sein de la cuve. Un traçage numérique a été réalisé afin notamment d’étudier l’influence de la position du point d’injection sur le mélange. Simultanément à l’injection des traceurs, un suivi lagrangien de particules a également été réalisé dans le but d’étudier les variations de l’environnement que peuvent expérimenter des microorganismes
This study is based on a observation : when the size of a bioreactor increases, the biological production performances tend to decrease for some industrial cultures. This decrease is due in part to the reduction of the mixing efficiency with the scale-up of the bioprocess. Thus, the aim of this thesis was to study the mixing process in a bioreactor and to analyse the interactions between mixing and biological reactions. The mixing study was performed using Computational Fluid Dynamics. Two kinds of simulation were used : a Reynolds-Averaged Navier-Stokes simulation and a Large Eddy Simulation. The first step was to assess the numerical hydrodynamics of the two simulations from results obtained by Particule Image Velocimetry experiments in the impeller discharge of the stirred tank used. These first results have shown that the Large Eddy Simulation solve with an excellent accuracy the hydrodynamics, so the LES was used to caracterize mixing in the tank. The mixing of an inert scalar was followed to study the influence of the injection location on the mixing process. At the same time, a Lagrangian particle tracking was performed to study the variation of their microenvironment that can be observed by microorganisms

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Zouaghi, Ayyoub. "Manipulation de particules diélectriques micrométriques par ondes électrostatiques progressives et stationnaires - Études théorique, expérimentale et numérique." Thesis, Poitiers, 2019. http://www.theses.fr/2019POIT2296.

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Les convoyeurs électrostatiques à ondes progressives (COP) et stationnaires (COS) se présentent comme des moyens avantageux pour manipuler et transporter efficacement des particules sur une surface. L’objectif de cette thèse est d’étudier le comportement de particules diélectriques micrométriques sur ces systèmes. Les études expérimentales commencent par la caractérisation granulométrique et optique des particules et l’analyse de leur charge. Ensuite, l’efficacité de déplacement des particules par les deux types de convoyeurs est étudiée dans différentes conditions. Par ailleurs, les trajectoires des particules sont visualisées en utilisant une caméra ultra rapide. Un post-traitement des images obtenues en utilisant la vélocimétrie par suivi de particules (PTV) est mené pour calculer et étudier la vitesse des particules en fonction de différents paramètres. Les études théoriques et numériques menées avaient pour objectif d’étudier les ondes du potentiel électrique, la variation spatio-temporelle du champ électrique, et le bilan des forces mises en jeu. La dernière partie concerne la modélisation des trajectoires et le calcul numérique de la vitesse moyenne, ainsi que de la distance de déplacement des particules. Les résultats obtenus par modélisation sont en accord avec les observations et les calculs expérimentaux. Plusieurs modes de mouvement sont obtenus en fonction de la fréquence, la tension, la charge et la taille des particules. Les particules sont transportées plus efficacement dans le COP lorsqu’elles sont en mode synchrone sautillant. L’augmentation du nombre de phases permet à la fois de minimiser l’effet des ondes harmoniques inverses et d’augmenter la vitesse de propagation de l’onde directe ; cela mène à un déplacement plus rapide et plus loin des particules dans une seule direction, ce qui augmente l’efficacité du système
Traveling and standing wave electrostatic conveyors (TWC and SWC) are presented as advantageous techniques to effectively manipulate and transport particles on a surface. The aim of this work is to study the behavior of micrometer particles on these systems. Experimental studies begin with granulometric and optical characterization of particles and the measurement of their charge. Then, the particles displacement efficiency in both types of conveyors is studied under different conditions. In addition, the trajectories of the particles are visualized using high speed camera. The post-processing of the obtained images using Particle Tracking Velocimetry technique (PTV) is carried out to calculate and study the particles mean velocity and how it is affected by different parameters. The theoretical and numerical studies carried out aim to study the electric potential waves, the spatial and temporal variation of the electric field and the balance of the forces acting on particles. The last part concerns the modeling of particles trajectories and the numerical computation of their average velocity and displacement distance. The results obtained by modeling are in good agreement with the experimental observations and calculations. Several modes of movement are obtained depending on frequency, applied voltage value, as well as particle charge and size. Particles are transported more efficiently in the TWC when they are in synchronous hopping mode. Increasing the number of phases can minimize the effect of the backward harmonic waves and increase the speed of propagation of the forward wave that may help the particles to move faster and farther in one direction and lead to better displacement efficiency

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Garcia, Michael. "Hydrodynamique de micro-nageurs." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00952771.

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Les suspensions d'objets microscopiques ayant la faculté de se déplacer par eux-mêmes dans le fluide qui les entoure sont des systèmes qui présentent un intérêt croissant dans la communauté scientifique. Du fait de leur dynamique intrinsèquement hors-équilibre au sens de la physique statistique, ils génèrent des effets particulièrement complexes. Parmi les micro-objets autopropulsés existants, les micro-algues vertes représentent une part importante de la biomasse de la Terre et participent activement au retraitement du CO2 par leur activité photosynthétique. Elles présentent de plus un remarquable potentiel dans les domaines de la production de bio-carburants, du retraitement des déchets, de la fabrication de cosmétiques et de compléments alimentaires. La compréhension de la dynamique de nage de ce type de microorganisme est d'un intérêt primordial d'un point de vue industriel. Cet ouvrage présente l'étude de la dynamique de la micro-algue Chlamydomonas Reinhardtii. En utilisant un système de suivi de particules en imagerie optique que nous avons développé, nous analysons ici le mécanisme fondamental de nage utilisé par cette algue jusqu'à ses implications en terme d'effets collectifs sur la dynamique de nage d'une suspension semi-diluée.

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L'Espérance, Marianne. "Retrouve-moi à la récréation (récit de fiction), suivi de Suicide du personnage féminin dans les romans Les Particules élémentaires, La Possibilité d’une île et La Carte et le territoire de Michel Houellebecq." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2017. http://hdl.handle.net/11143/10490.

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Ce mémoire de maîtrise comporte trois parties. La première est constituée d’un récit de fiction intitulé Retrouve-moi à la récréation. Le lecteur suit Clara, une jeune enseignante au secondaire qui accepte de retourner dans sa ville natale pour un contrat. Clara retrouve alors la banlieue étouffante de Salaberry. Sa désillusion s’aggrave au rythme des souvenirs d’enfance qui l’assaillent. Un jour, alors que Clara est attablée à l’extérieur de l’école, elle est témoin d’une bagarre. Un élève se fait battre à coups de barre de métal à quelques mètres d’elle. Mais Clara ne réagit pas, et son inertie lui coûte son emploi. Dès lors, la narratrice tente de comprendre sa passivité. Clara part en quête de Maureen, son amie d’enfance. Elle seule pourrait lui expliquer ce qui lui arrive. La deuxième partie du mémoire est consacrée à l’analyse de trois romans de Michel Houellebecq, soit Les Particules élémentaires (1998), La Possibilité d’une île (2005) ainsi que La Carte et le territoire (2010) dans lesquels le suicide féminin est un élément symptomatique du désir de disparition à la source du projet d’écriture de l’écrivain. L’élan explicite de mort de trois personnages féminins est étudié depuis une double perspective poétique et philosophique. Le premier chapitre intitulé « Les suicidées houellebecquiennes » situe et analyse le suicide de Christiane (Les Particules élémentaires), d’Isabelle (La Possibilité d’une île) et d’Anne (La Carte et le territoire). Le second chapitre, « Mises à mort et contrecoups », présente le suicide comme stratégie narrative permettant le recommencement. La troisième partie du mémoire est un essai réflexif s’intéressant à la manière d’écrire la disparition qui innerve l’écriture houellebecquienne et la mienne. La tension entre le souvenir d’enfance et la désillusion y est montrée comme l’un des principaux enjeux communs.

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Youssef, Itab. "Polymérisation en émulsion et en miniémulsion. Influence de la combinaison de stabilisants moléculaires et macromoléculaires et suivi en situ par spectroscopie Raman." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0191/document.

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Cette thèse a pour objet la comparaison des procèdes de polymérisation en émulsion et en miniémulsion. L'influence de la combinaison de stabilisants moléculaires et macromoléculaires sur la cinétique réactionnelle et la distribution de tailles de particules sont les critères pertinents dans notre étude. Un stabilisant polymère, le poly (alcool vinylique-co-acétate de vinyle) (PVA), a été synthétisé avec différents taux d'hydrolyse par saponification directe du polyacétate de vinyle. Le taux d'hydrolyse de ce copolymère a été caractérisé par la Résonance Magnétique Nucléaire du proton (RMN 1H). Puis, nous avons étudié l'influence de la composition d'un mélange stabilisant [copolymères poly (alcool vinylique-co-acétate de vinyle) (PVA)/laurylsulfate de sodium (SDS)] et en particulier le taux d'hydrolyse du PVA. La présence de complexe (PVA/SDS) influence légèrement la cinétique de polymérisation. Par contre la capacité des complexes à stabiliser les particules de latex final dépend du taux d'hydrolyse du PVA, plus ce dernier est faible, plus l'agrégation est importante. Enfin, nous avons suivi en ligne par spectroscopie Raman des polymérisations en émulsion et en miniémulsion du styrène. Une exploitation du spectre a été réalisée et a permis d'attribuer les différents pics aux vibrations de certaines liaisons. La consommation du monomère et l'apparition du polymère a pu être suivi tout au long de la polymérisation
The aim of this work is to compare processes of emulsion and miniemulsion polymerization. The influence of the combination of molecular and macromolecular stabilizers on the reaction kinetics and particle size distribution are relevant factors in our study. A stabilizer polymer, poly (vinyl alcohol-co-vinyl acetate) (PVA), was synthesized with different degrees of hydrolysis by a direct saponification of polyvinyl acetate. The degree of hydrolysis of this copolymer was characterized by Nuclear Magnetic Resonance (1H NMR). Then, we studied the influence of the composition of a mixture stabilizer [poly (vinyl alcohol-co-vinyl acetate) (PVA)/sodium lauryl sulfate (SDS)], and particulary the degree of hydrolysis of PVA. The presence of complex (PVA/SDS) influences slightly the kinetic of polymerization. The ability of the complexes to stabilize the particles of latex depends on the degree of hydrolysis of PVA, the lower it is, the more the aggregation is important. Finally, we followed in situ emulsion and miniemulsion polymerizations of styrene by Raman spectroscopy. The exploitation of the spectrum allowed us to assign the different peaks to vibrations of certain bands. The consumption of the monomer and the appearance of the polymer could be followed throughout the polymerization

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Ando, Edward. "Experimental investigation of microstructural changes in deforming granular media using x-ray tomography." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENI097/document.

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Cette thèse présente un travail expérimental dans le domaine de la mécanique des milieux granulaires.Ce travail introduit une nouveauté fondamentale: durant la déformation d’échantillonsde sable en compression triaxiale classique, leur micro-structure est enregistrée par tomographieà rayons-x en environ 15 étapes de déformation différentes.Afin que tous les grains d’un échantillon soient individuellement visibles dans les imagesde tomographie, les échantillons sont considérablement réduits pour qu’ils mesurent 11 mm endiamètre et 22 mm en hauteur. Cela permet d’identifier et d’individualiser tous les plus decinquante mille grains d’un échantillon.Dans ce travail expérimental, une série d’essais triaxiaux a été réalisée sur trois sables naturels(le sable d’Hostun, le sable d’Ottawa et des Caicos ooids, tous à partir des états initiauxrelativement denses), à deux valeurs de pression de confinement différents (100 et 300 kPa).Dans les images 3D résultantes de la reconstruction des acquisitions tomographiques réaliséesau cours de chaque essai, les grains sont identifiés dans chaque état en utilisant un algorithmede type watershed (ligne de partage des eaux) classique. À partir de ces données discrétisées,des techniques ont été mises au point pour caractériser les contacts grain-à-grain mais aussipour mesurer la cinématique de tous les grains identifiés entre les états pour lesquels des imagestridimensionnelles existent. La cinématique des grains est mesurée avec deux outils spécialementdéveloppés: “ID-Track” suit les grains et donne leurs déplacements; cette information est ensuitenécessaire pour une technique hybride de corrélation d’images discrète pour mesurer la rotationde chaque grain.Des mesures à l’échelle du grain sont présentées en détail pour un essai, et sont ensuitecomparées à des essais dans des conditions différentes. L’objectif est de mettre en évidence lesmicro-mécanismes responsables des différents comportements macroscopiques observés pour cesmatériaux. Cette comparaison met en évidence certains micro-mécanismes importants tels que,par exemple, la déformation d’un échantillon. Celle-ci est concentrée dans une bande de cisaillementbien développée qui correspond à une bande de grains avec des rotations intenses. Dans unéchantillon de grains arrondis, cette bande – définie par des grains – est très nette. Par contre,avec des grains anguleux, les rotations des grains dans la bande “polluent” les grains voisins;leur forme facilite l’engrenage entre grains, qui limite aussi les grosses rotations individuelles desgrains. Cette différence de mécanisme de déformation est utilisée pour expliquer la différencedans la contrainte résiduelle observée à macro-échelle. Des signes de déformation localisée sontsystématiquement observés en train de se produire avant le pic de déformation des échantillons etdes systèmes complexes de chaînes de rotations de grains (qui correspondent aussi à une mesurelocale de déformation calculée avec les déplacements des grains) sont remarquées autour du picde la réponse macroscopique de chaque échantillon
This doctoral thesis presents an experimental investigation into the mechanics of granular media.The novelty that this work brings is that the specimens of sand tested in this work are systematicallyand non-destructively imaged using x-ray tomography. Sample size is considerably reducedfrom standard (specimens measure approximately 22 mm height by 11 mm diameter), allowingentire specimens to be scanned at a sufficiently high resolution to identify all the grains (morethan fifty thousand) in each specimen.A campaign of triaxial compression tests has been run on a series of three different naturalsands with different grain shapes (Hostun sand, Ottawa sand and Caicos ooids – all prepared atrelatively dense initial states), and tested at 100 or 300 kPa cell pressure. In each test around 15x-ray scans are performed. In the 3D images resulting from the reconstruction of the x-ray scansperformed, grains are identified each state using a standard watershed algorithm. Starting fromthese discretised data, techniques are developed in order characterise grain-to-grain contacts,as well as to measure the kinematics of all the identified grains between imaged states. Grainkinematics are measured with two specifically-developed tools: “ID-Track” to track grains yieldingtheir displacements, and a discrete image correlation technique to measure grain rotations.Grain-scale measurements are reported in detail for one test, and are then compared to testsin different conditions, in order to highlight the micro-mechanisms responsible for the observedmacroscopic behaviour. This comparison highlights some important micro-scale mechanisms suchas the increasing rotational frustration of more angular grains when the sample’s deformation isconcentrated in a fully developed shear band; this is used to explain to some extent the highervalue of their residual stress for these materials. Signs of localised deformation are seen to occurwell before the peak in many samples, and complex patterns of rotating grains (which match alocal, grain-based measurement of strain) are noticed around the peak of each sample’s response

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Ikardouchene, Syphax. "Analyses expérimentale et numérique de l'interaction departicules avec un jet d'air plan impactant une surface.Application au confinement particulaire." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC1046.

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La thèse vise à qualifier les performances de confinement de rideaux d’air vis-à-vis de pollution particulaire. Plus précisément, elle vise à mettre en place, caractériser et améliorer des barrières de confinement particulaire par des jets d'air plans placés en périphérie de machines tournantes abrasives utilisées pour décaper les surfaces amiantées
The thesis aims to qualify the containment barriers for particles. Specifically, it aims to develop, characterize and improve particulate confinement barriers by jets of air placed at the periphery of abrasive rotating machines used to scour the surfaces containing asbestos

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Pitiot, Thomas. "Outils multirésolutions pour la gestion des interactions en simulation temps réel." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAD048/document.

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La plupart des simulations interactives ont besoin d'un modèle de détection de collisions. Cette détection nécessite d'une part d'effectuer des requêtes de proximité entre les entités concernées et d'autre part de calculer un comportement à appliquer. Afin d'effectuer ces requêtes, les entités présentes dans une scène sont soit hiérarchisées dans un arbre ou dans un graphe de proximité, soit plongées dans une grille d'enregistrement. Nous présentons un nouveau modèle de détection de collisions s'appuyant sur deux piliers : une représentation de l'environnement par des cartes combinatoires multirésolutions et un suivi en temps réel de particules plongées dans ces cartes. Ce modèle nous permet de représenter des environnements complexes tout en suivant en temps réel les entités évoluant dans cet environnement. Nous présentons des outils d'enregistrement et de maintien de l'enregistrement de particules, d'arêtes et de surfaces dans des cartes combinatoires volumiques multirésolutions
Most interactive simulations need a collision detection system. First, this system requires the querying of the proximity between the objects and then the computing of the behaviour to be applied. In order to perform these queries, the objects present in a scene are either classified in a tree, in a proximity graph, or embedded inside a registration grid.Our work present a new collision detection model based on two main concepts: representing the environment with a combinatorial multiresolution map, and tracking in real-time particles embedded inside this map. This model allows us to simulate complex environments while following in real-time the entities that are evolving within it.We present our framework used to register and update the registration of particles, edges and surfaces in volumetric combinatorial multiresolution maps. Results have been validated first in 2D with a crowd simulation application and then in 3D, in the medical field, with a percutaneous surgery simulation

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Salomon, Antoine. "Modélisations statistiques pour l'analyse de la diffusion des molécules et du trafic intracellulaire en microscopie de fluorescence." Electronic Thesis or Diss., Université de Rennes (2023-....), 2023. http://www.theses.fr/2023URENS125.

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En permettant de visualiser de manière sélective les dynamiques des particules dans les cellules, la microscopie de fluorescence est un outil de premier plan pour la recherche biomédicale. Il existe par conséquent une forte demande d'outils algorithmiques capables d'analyser automatiquement des données microscopiques brutes. Après une présentation de la théorie et des techniques entourant les dynamiques des particules, la microscopie de fluorescence, les méthodes de suivi et la classification de mouvements, nous présentons dans cette thèse une nouvelle méthode de cartographie basée sur des estimateurs à noyaux spatio-temporels permettant d'estimer de manière robuste la diffusion et la dérive intracellulaires à partir des données de suivi. Nous l'évaluons dans un ensemble étendu d'expériences utilisant des données simulées, réelles, 2D et 3D et montrons que notre méthode fournit des cartes de diffusion et de dérive précises et exactes tout en étant plus performante que les méthodes existantes. En tant que telle, elle permet aux biologistes d'étudier les dynamiques intracellulaires de particules spécifiquement marquées avec une plus large gamme d'acquisitions et de techniques de microscopie de fluorescence. En outre, nous présentons une méthode de détection de domaines de confinement utilisant également le suivi de particules et la classification de mouvements
Fluorescence microscopy is a tool of primary interest in biomedical research as it allows to selectively visualize particle dynamics within the cell. Hence, there is a high demand for algorithmic tools capable of automatically analyzing raw microscopic data. After a presentation of the theory and techniques surrounding particle dynamics, fluorescence microscopy, tracking methods and motion classification, we present in this thesis a new mapping method based on spatiotemporal kernel estimators that robustly estimate intracellular diffusion and drift from tracking data. We evaluate it in an extensive set of experiments using simulated, real, 2D and 3D data and show that our method provides precise and accurate diffusion and drift maps while outperforming existing methods. As such, it allows biologists to study intracellular dynamics of specifically tagged particles with a wider range of acquisitions and fluorescence microscopy techniques. In addition, we present a confinement domain detection method, using particle tracks and motion classification as well

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Butler, Corey. "Quantitative single molecule imaging deep in biological samples using adaptive optics." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0632/document.

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La microscopie optique est un outil indispensable pour la recherche de la neurobiologie et médecine qui permet l’étude des cellules dans leur environnement natif. Les processus sous-cellulaires restent néanmoins cachés derrière les limites de la résolution optique, ce qui rend la résolution des structures plus petites que ~300nm impossible. Récemment, les techniques de la localisation des molécules individuelles (SML) ont permis le suivi des protéines de l’échelle nanométrique grâce à l’ajustement des molécules uniques à la réponse impulsionnelle du système optique. Ce processus dépend de la quantité de lumière recueilli et rend ces techniques très sensibles aux imperfections de la voie d’imagerie, nommé des aberrations, qui limitent l’application de SML aux cultures cellulaires sur les lamelles de verre. Un système commercial d’optiques adaptatives est implémenté pour compenser les aberrations du microscope, et un flux de travail est défini pour corriger les aberrations dépendant de la profondeur qui rend la 3D SML possible dans les milieux biologiques complexes. Une nouvelle méthode de SML est présentée qui utilise deux objectifs pour détecter le spectre d’émission des molécules individuelles pour des applications du suivi des particules uniques dans 5 dimensions (x,y,z,t,λ) sans compromis ni de la résolution spatiotemporelle ni du champ de vue. Pour faciliter les analyses de manière quantitative des Go de données générés, le développement des outils biochimiques, numériques et optiques est présenté. Ensemble, ces approches ont le but d’amener l’imagerie quantitative des molécules uniques dans les échantillons biologiques complexes
Optical microscopy is an indispensable tool for research in neurobiology and medicine, enabling studies of cells in their native environment. However, subcellular processes remain hidden behind the resolution limits of diffraction-limited optics which makes structures smaller than ~300nm impossible to resolve. Recently, single molecule localization (SML) and tracking has revolutionized the field, giving nanometer-scale insight into protein organization and dynamics by fitting individual fluorescent molecules to the known point spread function of the optical imaging system. This fitting process depends critically on the amount of collected light and renders SML techniques extremely sensitive to imperfections in the imaging path, called aberrations, that have limited SML to cell cultures on glass coverslips. A commercially available adaptive optics system is implemented to compensate for aberrations inherent to the microscope, and a workflow is defined for depth-dependent aberration correction that enables 3D SML in complex biological environments. A new SML technique is presented that employs a dual-objective approach to detect the emission spectrum of single molecules, enabling 5-dimensional single particle imaging and tracking (x,y,z,t,λ) without compromising spatiotemporal resolution or field of view. These acquisitions generate ~GBs of data, containing a wealth of information about the localization and environment of individual proteins. To facilitate quantitative acquisition and data analysis, the development of biochemical, software and hardware tools are presented. Together, these approaches aim to enable quantitative SML in complex biological samples

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Monti, Fabrice. "Microrhéologie de suspensions colloïdales non ergodiques : Relaxations locales, dynamiques lentes et vieillissement." Phd thesis, Paris 6, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00560061.

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Les suspensions concentrées et les verres colloïdaux forment une classe de matériaux intéressante d'un point de vue de la physique mais également des applications. Ces matériaux présentent des comportements rhéologiques remarquables comme la présence d'un seuil d'écoulement, des phénomènes de glissement ou encore des dynamiques de relaxation très lentes et du vieillissement. Les techniques rhéologiques classiques ne permettant pas à elles seules de remonter à l'origine microscopique de ces phénomènes, il est nécessaire de les associer à des techniques permettant de sonder la structure et la dynamique à des échelles très locales. Dans ce travail nous développons et mettons en œuvre une série d'outils complémentaires utilisant la diffusion multiple de la lumière ou la microscopie par fluorescence et nous les appliquons à l'étude de la dynamique de suspensions concentrées de microgels polyélectrolytes au voisinage de l'équilibre, en cours de vieillissement ou en écoulement. Les principaux résultats portent sur la mesure des propriétés viscoélastiques linéaires dans une fenêtre de fréquences comprises entre des temps browniens et plusieurs heures, sur le vieillissement physique, et sur le rôle des parois dans la structuration des écoulements.

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Bombrun, Maxime. "Characterisation of volcanic emissions through thermal vision." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2015. http://www.theses.fr/2015CLF22600/document.

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En avril 2010, l’éruption de l’Eyjafjallajökull (Islande) a projeté des cendres sur toute l’Europe pendant six jours, causant d’importantes perturbations aériennes. Cette crise a soulevé la nécessité de mieux comprendre la dynamique des panaches lors de l’émission, de la dispersion, et de la retombée afin d’améliorer les modèles de suivis et de prédiction de ces phénomènes. Cette éruption a été classée comme Strombolienne. Ce type d’éruption offre un large panel de manifestations (coulée de lave, paroxysmes) et peut être utilisé comme indicateur d’éruptions plus dangereuses. Les éruptions stromboliennes permettent généralement une observation à quelques centaines de mètres tout en assurant la sécurité des opérateurs et du matériel. Depuis 2001, les caméras thermiques ont été de plus en plus utilisées pour comprendre la dynamique des évènements volcaniques. Toutefois, l’analyse, la modélisation et le post-traitement de ces données thermiques n’est toujours pas totalement informatisé. Durant ma thèse, j’ai étudié les différentes composantes d’une éruption strombolienne depuis les fines particules éjectées au niveau du cratère jusqu’à la vision d’ensemble offerte par les images satellites. Dans l’ensemble, j’ai caractérisé les émissions volcaniques à travers l’imagerie thermique
In April 2010, the eruption of Eyjafjallajökull (Iceland) threw volcanic ash across northwest Europe for six days which led to air travel disruption. This recent crisis spotlighted the necessity to parameterise plume dynamics through emission, dispersion and fall out as to better model, track and forecast cloud motions. This eruption was labeled as a Strombolian-to-Sub-Plinian eruption type. Strombolian eruptions are coupled with a large range of volcanic event types (Lava flows, paroxysms) and eruption styles (Hawaiian, Sub-plinian) and offer a partial precursory-indicator of more dangerous eruptions. In addition, strombolian eruptions are small enough to allow observations from within few hundred meters with relative safety, for both operators and material. Since 2001, thermal cameras have been increasingly used to track, parameterise and understand dynamic volcanic events. However, analyses, modelling and post-processing of thermal data are still not fully automated. In this thesis, I focus on the different components of strombolian eruptions at the full range of remote sensing spatial scales. These range from millimeters for particles to kilometers for the entire features via satellite images. Overall, I aim to characterise volcanic emissions through thermal vision

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Ranchon, Hubert. "Développement d'outils analytiques par et pour la microfluidique : caractérisation d'écoulements d'objets dissous et intégration d'un système de séparation sans matrice de biomolécules." Phd thesis, Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2259/.

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L'étude du transport de particules en solution aux nano-échelles est de vaste intérêt et trouve des applications dans des domaines aussi éloignés que la biologie ou la conversion d'énergie. Son étude comporte deux facettes, suivant que l'entité transportée est utilisée comme traceur, auquel cas l'intérêt consiste en la révélation d'un micro-environnement, soit elle constitue l'objet de l'étude, et il importe alors de caractériser sa dynamique dans un environnement contrôlé. Dynamique et transport sont intimement liés. Le premier terme est plus naturellement associé à l'objet individuel. Le second fait quant à lui référence à la masse, à une dynamique globale, une dynamique d'ensemble d'objets. Il n'existe a priori aucune frontière entre les deux, tout juste une différence d'échelle. La physique se joue de cette dualité si bien que le transport de plusieurs est aujourd'hui compris à partir de l'objet unique, et le comportement global est appréhendé via des mécanismes moléculaires. Dans ce travail, nous souhaitons comprendre les propriétés de transport d'objets individuels dilués sous deux formes. La première concerne la dynamique d'objets parfaits pour la caractérisation d'un micro-environnement. La seconde concerne la dynamique d'objets dans un environnement maîtrisé. Nous avons mis en place lors une méthode innovante de caractérisation d'écoulements dans des canalisations sub-micrométriques. Ce travail a impliqué la construction d'un modèle basé sur la densité de probabilité de vitesse de nano-sphères dans des écoulements laminaires. Cette approche a ensuite été validée par dynamique brownienne et mise à l'épreuve pour l'étude d'écoulements dans des nano-fentes fabriquées au laboratoire. Cette comparaison nous a permis de mettre en avant une force de lift géante tendant à faire migrer les particules perpendiculairement aux lignes de champ, un phénomène jusqu'ici non décrit dans la littérature. La poursuite des expérimentations nous a permis de décrire les paramètres influents sur l'amplitude de cette force. Notre attention s'est alors tournée vers l'étude de la dynamique de molécules d'ADN en solution dans des structures confinées, sous un actionnement hybride, à la fois hydrodynamique et électrocinétique. L'utilisation d'un fluide non-newtonien nous a alors permis de mettre en évidence le caractère non linéaire de la superposition des modes d'actionnement. Des stratégies expérimentales ont été spécifiquement développées afin de cartographier des densités de présence inhomogène des molécules dans les canalisations. Cet effet a alors été récupéré pour permettre la séparation de biomolécules par taille sous actionnement hybride. Au demeurant, ce travail expérimental, à la frontière de la physique des fluides, de l'ingénierie de la nano-fabrication, de la physique statistique, nous a permis de construire une méthode innovante de vélocimétrie de particules, la mise en évidence de phénomène de migration transverse d'objets solides et flexibles dans des écoulements aux nano-échelles, et la construction d'un démonstrateur pour la séparation de biomolécules par taille
Transport in solution at the nanoscale is of crucial interest for biology or energy conversion. The dynamics of single objects flowing in a liquid, and fluid transport properties are intimately related. Dynamics is mostly associated to the behavior of single object, whereas transport refers to the massive or global dynamics of a set of individuals. The gap in between these two views is very thin, as a global transport can be understood under a scale transformation of the behavior of one single component. This statement constitutes the basis of modern condensed matter physics. In this work we considered the behavior of individual diluted objects transported in solution from two vantages. First the dynamics of single "perfect" objects were investigated toward the characterization of micro-environments. Then, in a second time, we investigated the dynamics of single objects under-controlled environment aiming at elucidating the physical laws describing their behavior. We developed a new method for characterizing sub-micron confined flows. We derived a theoretical model based on nanospheres velocity probability density. This model was validated using in-house Brownian dynamics simulations of particles flowing in laminar Poiseuille flows. These numerical and analytical approaches were confronted to experiments of single nanospheres conveyed in pressure-driven flows in nanofluidic devices. We detected giant lift force, leading to cross-streamline migration away from the wall even at vanishing Reynolds number. These forces are not described in the literature, leading us to characterize their physical properties. We then switched to the study of dynamical properties of DNA molecules in solution in confined environment under an hybrid actuation involving hydrodynamics and electrokinetics. The use of a non-newtonian buffer solution led to observe a non-linear combination of the actuations. Experimental strategies were then developed to map the inhomogeneous transverse probability of density of molecules inside the channels. This specific phenomenon allowed for the design of a new way of resolving biomolecules by size in free solution. Overall, this experimental work at the nexus of fluid physics, micro-fabrication engineering and statistical physics, allowed us for the design of a new nano-velocimetry, and other experimental methods which help us decipher transverse migration of diluted solid and flexible objects in solution. Furthermore, hybrid mode actuation of DNA in non-Newtonian fluids led us to design of new way of separating biomolecules by size. We think that this work is a leap forward for an easy characterization of nanoflows and particle transports at the nanoscale

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Simon, Apolline A. "Décryptage des paramètres physico-chimiques critiques favorisant la diffusion efficace des nanoparticules dans des modèles tumoraux." Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2024. http://www.theses.fr/2024BORD0046.

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La bio-imagerie d’environnements biologiques, complexes et hétérogènes utilisant des nanoparticules est uniquement pertinente si leurs propriétés intrinsèques et de surface sont contrôlées pour favoriser une diffusion en profondeur. En effet, la forme (rapports de forme, nanotubes, nanosphères), les dimensions (quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres), les charges de surface et les interactions de surface avec le milieu environnant sont des paramètres décisifs. Ils régulent par exemple la mobilité et le devenir des nanoparticules à l’intérieur des milieux biologiques, dont par exemple les microenvironnements tumoraux. Dans cette thèse, nous nous sommes principalement concentrés sur les nanotubes de carbone, semi-conducteurs et à mono-parois dans le but d’adapter leur diffusion dans des environnements biologiques en contrôlant leurs propriétés de surface. Ce choix a été motivé car ces nanotubes présentent des atouts majeurs pour des applications en bio-imagerie. Leur longueur d’onde d’émission se trouve dans l’infrarouge court (SWIR), ce qui correspond à la deuxième fenêtre de transparence biologique. Ils sont également photostables et il a été prouvé qu’ils présentent une pénétration importante dans le tissu de par leur morphologie 1D. Pour étudier la mobilité des nanotubes dans des environnements complexes, nous avons suivi leurs trajectoires à l’échelle de la particule unique et appliqué les approches de microscopie de fluorescence à super-résolution. Nous avons tout d’abord détecté des modifications morphologiques associées à une fibrose à un stade précoce sur des tranches de foie de souris. Pour cela nous avons employé une stratégie de microscopie corrélative pour identifier l’environnement biologique in situ (noyaux et membranes des cellules) autour des nanotubes en plus de l’étude de leurs mobilités. Ce premier projet nous a motivé à explorer une deuxième stratégie pour disperser des nanotubes en augmentant leur brillance tout en conservant leur furtivité. Nous avons étudié de quelle manière le changement du coating autour du nanotubes (taille moléculaire du PEG ou présence d’une insaturation) impactait leur brillance et leur diffusivité. Cette diffusion a été testée sur différents modèles avec une hétérogénéité croissante allant du gel d’agarose à des extraits de matrice extracellulaire. Nous avons distingué deux tailles moléculaires de PEG découlant sur des dispersions compatibles à nos études. Enfin, dans le but d’étendre la bibliothèque de nanoparticules émettant dans le SWIR pour des applications de bio-imagerie, nous avons étudié un autre type de nanoobjets luminescents : des clusters d’or et des nanoparticules polymères chargées avec des clusters. L’analyse de leur luminescence ainsi que leur potentiel pour des études de suivi de particules uniques ont été évalués. L’analyse de clusters d’or uniques a été réalisée montrant une excellente brillance, mais uniquement dans un environnement sec. Par ailleurs, nous avons prouvé que les nanoparticules polymériques étaient détectables au niveau de la particule unique lorsqu’elles diffusaient dans un environnement aqueux ce qui fait d’elles d’excellentes candidates pour des applications de bio-imagerie
Bioimaging of complex and heterogeneous biological environments using nanoparticles is only relevant if one controls their intrinsic and surface properties to promote their diffusion in depth. Indeed, the shape (i.e. aspect ratios, nanotubes, nanospheres), the dimension (from a few nanometers up to a few tens of nanometers), the surface charges and the surface interactions with the surrounding environment are key parameters. They regulate for instance the mobility and the future of nanoparticles inside the biological milieu, such as tumoral microenvironments. In this PhD thesis, we mainly focused on semiconducting single-walled carbon nanotubes with the aim to tailor and apply their diffusion in bio-environments by controlling their surface properties. This choice was motivated by their exceptional advantages for bio-imaging applications. Their emission wavelength is in the short-wave infrared region (SWIR), which corresponds to the second window of biological transparency. In addition, they are photostable and it has been proved that they show a high tissue penetration ability due to their nanoscale 1D morphology. To study the mobility of nanotubes in complex environments, we tracked their trajectories at the single particle level and applied super-resolution fluorescence microscopy approaches. We first detected morphological modifications associated with early-stage fibrosis on murine liver slices. To that end, we employed a correlative microscopy strategy to identify the in situ biological environment (cell membranes and nuclei) surrounding the nanotubes in addition to the study of their mobilities. This first work motivated us to explore a second strategy to suspend the nanotubes to enhance their brightness while maintaining their stealth behaviours. We investigated how changing the coating around the nanotubes (PEG molecular size or presence of an insaturation) impacted their brightness and diffusivity. Diffusion has been tested within various models with growing complexity from an agarose gel to extracts of the extracellular matrix. We distinguished two molecular sizes of PEG rising to suspensions of nanotubes suitable for our studies. Finally, with the aim of expanding the library of SWIR-emitting nanoparticles for biological imaging, we investigated another type of luminescent nanoobjects: gold nanoclusters and polymeric nanoparticles loaded with such clusters. The analysis of their luminescence as well as their potential for single particle tracking were evaluated. Single gold cluster analysis has been conducted showing excellent brightness, but only in a dried environment. In addition, the polymeric nanoparticles were shown to be detectable at the single particle level diffusing within an aqueous media constituting promising candidates for bioimaging applications

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Cazenave, Marie-Thérèse. "Suivi particulier d'une dyade à domicile, Analyse des positions contre-transférentielles." Aix-Marseille 1, 2006. http://www.theses.fr/2006AIX10003.

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Les travaux de W. R. Bion, posent l'identification projective normale, comme mode de communication précoce, source de croissance psychique. Il arrive que ce mode de communication ne puisse se mettre en place, du fait de la défaillance de la "capacité de rêverie" maternelle. Alors l'enfant se retrouve seul, débordé par ses ressentis qui deviennent des "terreurs sans nom", incapable de les transformer en pensées sans aide. Le suivi d'une dyade et de la famille, durant trois années a permis au thérapeute d'éprouver les affres de la détermination à détruire toute perspective de liens, rendant ainsi inopérante sa propre pensée. Il ne doit sa survie qu'à son "contre-transfert". Il doit renoncer, souvent, mais ne jamais abandonner. L'histoire prend pourtant le risque de s'inscrire dans une répétition intergénérationnelle "d'enlèvement de l'enfant". C'est ce "destin" menaçant que le thérapeute, en rétablissant sans cesse le lien, est invité à tenter d'interrompre.

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