ED Sciences Chimiques
Solvants à hydrophilie commutable au CO2 : applications en microfluidique pour les processus chimiques.
par Margaux ZOLLO (Laboratoire du Futur)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphiteatre du CRPP Centre de recherche Paul Pascal (CRPP) 115 Avenue du Dr Albert Schweitzer, 33600 Pessac
devant le jury composé de
- Yaocihuatl MEDINA-GONZALEZ - Chargée de recherche - Université de Bordeaux, Laboratoire du Futur (LOF), CNRS UMR 5258 - Directeur de these
- Karine LOUBIèRE - Directeur de recherche - Université de Toulouse, LGC - Laboratoire de Génie Chimique, CNRS UMR 5503 - Rapporteur
- Florent MALLOGGI - Chargé de recherche - Université Paris-Saclay, CEA, NIMBE/ LIONS, CNRS UMR 3685 - Rapporteur
- Thierry TASSAING - Directeur de recherche - Université de Bordeaux, ISM (Institut des Sciences Moléculaires), Groupe de spectroscopie moléculaire, CNRS UMR 5255 - Examinateur
- Samuel MARRE - Directeur de recherche - Université de Bordeaux, Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), UMR 5026 - Examinateur
Actuellement, un défi majeur dans le développement de procédés chimiques durables est la recherche de solvants à faible volatilité, faciles à séparer et recyclables. Les solvants à hydrophilie commutable sensibles au CO2 (CO2-SHS) représentent une solution prometteuse, offrant une alternative énergétiquement efficace aux solvants volatils à propriétés fixes. Ces solvants peuvent passer d'un état hydrophobe à un état hydrophile en réponse à la présence de CO2 et d'eau. Depuis leur découverte en 2010, les SHS ont démontré leur potentiel pour diverses applications, y compris l'extraction liquide-liquide et la synthèse chimique. Cette thèse propose une nouvelle approche pour étudier les performances des SHS en utilisant le 2-2-Dibutylaminoéthanol (DBAE), un SHS connu dans la littérature, dans un dispositif microfluidique continu en poly(diméthylsiloxane) (PDMS). Cette méthode offre une alternative flexible et rapide aux réacteurs batch traditionnels et aux plateformes millifluidiques. En présence d'eau et de CO2, le DBAE subit une transition réversible de sa forme hydrophobe vers un sel de bicarbonate (hydrophile) à température ambiante. Étant donné le manque d'informations sur les mécanismes réactionnels des SHS dans la littérature, le premier objectif de cette thèse a été de caractériser le système à l'aide de techniques spectroscopiques. Des expériences de spectroscopie infrarouge ATR ont révélé la capacité du DBAE à produire un composé hydrophile même en l'absence d'eau, suggérant une commutation possible dans des conditions anhydres, élargissant ainsi les applications du DBAE. La spectroscopie Raman a puis été utilisée pour étudier le changement de phase en présence d'eau et de CO2, permettant la caractérisation des espèces impliquées dans le mécanisme de reaction et la mesure d'une librairie de spectres pour les mélanges DBAE/eau/CO2. Ensuite, le changement d'hydrophilie du DBAE a été étudié à l'échelle du microlitre à l'aide d'un réacteur millifluidique « tube-dans-tube » équipé d'une membrane tubulaire en Teflon AF2400 perméable au CO2, inspiré des plateformes millifluidiques de la littérature précédente. Cela a permis de contrôler que les mesures de temps dans le dispositif millifluidique conçu étaient cohérentes avec les résultats rapportés précédemment. Le montage a également été testé pour l'extraction et la séparation liquide-liquide en continu d'un produit d'intérêt, le décaméthylcyclopentasiloxane (D5). Enfin, l'échelle a été réduite en intégrant le changement d'hydrophilie du DBAE dans des puces microfluidiques en PDMS (hauteur de canal 10-50 µm, largeur de canal 200-400 µm). Le PDMS a été choisi pour sa polyvalence, la simplicité de sa microfabrication et sa perméabilité aux gaz. Des puces microfluidiques à deux niveaux ont été développées en superposant un canal plus grand sur le canal microfluidique principal, créant ainsi une membrane d'une épaisseur d'environ 60 à 200 µm. Cette configuration permet d'imposer une atmosphère de CO2 ou de N2 au-dessus du canal microfluidique dans lequel sont introduits le DBAE et l'eau. Grâce à la perméabilité aux gaz du PDMS, le gaz traverse la membrane pour induire la réaction du SHS et moduler sa solubilité dans l'eau. Bien que la configuration ait plusieurs limitations telles que la pervaporation, la solubilité et la diffusion du SHS dans la matrice PDMS, ainsi que les faiblesses du collage plasma, les résultats ont démontré la faisabilité du changement de phase au sein de la plateforme microfluidique en PDMS. Les petites dimensions des canaux ont significativement réduit les temps nécessaires pour le phénomène par rapport aux études précédentes. Le dispositif microfluidique en PDMS a également été validé avec succès pour l'extraction liquide-liquide de l'huile de soja. Cette réussite ouvre la voie à une étude complète des dynamiques de transport de masse pendant l'extraction liquide-liquide et au développement de processus d'extraction microfluidiques continus.
ED Sciences de la Vie et de la Santé
Rôle de l'activation de la GTPase Rho à la membrane plasmique sur la progression du cycle cellulaire chez Saccharomyces cerevisiae
par Landry PEYRAN (Institut de Biochimie et Génétique Cellulaires)
Cette soutenance a lieu à h00 - Salle de conférence IBGC UMR 5095, Institut de Biochimie et Génétique Cellulaires 146 rue Léo Saignat 33000 Bordeaux
devant le jury composé de
- Derek MCCUSKER - Directeur de recherche - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Simonetta PIATTI - Directrice de recherche - Université de Montpellier - Rapporteur
- Yannick GACHET - Directeur de recherche - Université Paul Sabatier - Rapporteur
- Martine BASSILANA - Directrice de recherche - Université Côte d'Azur - Examinateur
- Lionel PINTARD - Directeur de recherche - Université Paris Cité - Examinateur
Une prolifération cellulaire saine nécessite un ordre correct des événements du cycle cellulaire et la surveillance de ces événements par des points de contrôle qui retardent la progression du cycle cellulaire lorsque des problèmes surviennent. Cependant, les cellules peuvent contourner l'activation persistante des points de contrôle et poursuivre le cycle cellulaire malgré des défauts du nombre de chromosomes ou des dommages de l'ADN. Il est donc essentiel de comprendre comment les cellules contrôlent l'ordre des événements du cycle cellulaire, comment les points de contrôle surveillent ces événements et comment les cellules réagissent à une activation soutenue des points de contrôle. En combinant des techniques de génétique moléculaire et d'imagerie de cellules vivantes, nous avons découvert que l'établissement d'un axe de polarité est un événement clé qui contrôle l'ordre du cycle cellulaire chez Saccharomyces cerevisiae. Comme chez de nombreux eucaryotes, l'établissement de l'axe de polarité dans la levure bourgeonnante nécessite l'activation de la GTPase Rho Cdc42. Des défauts de polarité déclenchent un point de contrôle dépendant de la kinase Swe1 qui retarde les événements mitotiques via la phosphorylation inhibitrice de Cdk1. En utilisant des mutations spécifiques perturbant le recrutement des activateurs de Cdc42 à la membrane plasmique, et ainsi la nanoclustérisation de Cdc42, nous observons des multiples défauts de polarité entrainant des problèmes catastrophiques du cycle cellulaire. Contrairement aux cellules sauvages dans lesquelles des vagues successives d'activité de Cdk1 associées à différentes cyclines confèrent un ordre temporel aux événements du cycle cellulaire, le mutant de polarité est caractérisé par un chevauchement considérable des cyclines G1, S et M. Les conséquences biologiques de cette mauvaise régulation comprennent un désordre du cycle cellulaire et l'accumulation de cellules multinucléées en raison d'une duplication inappropriée du génome entier. Ces défauts dramatiques du cycle cellulaire s'accumulent en dépit de la robuste phosphorylation inhibitrice de Cdk1 dépendant de Swe1. En recherchant des signaux en amont de Swe1 qui pourraient relier la machinerie de polarité au cycle cellulaire, nous avons découvert que l'activation de ce point de contrôle implique un nouveau signal émanant des cyclines G1. Ce signal semble contribuer à la pleine activité de Swe1 et à l'effet protecteur de ce point de contrôle lorsque des défauts de polarité sont rencontrés. En effet, les perturbations de ce signal entraînent une plus grande proportion de cellules multinucléées. Les cyclines G1 étant essentielles à l'activation de Cdc42 et à l'établissement de l'axe de polarité, elles sont bien positionnées pour relayer les problèmes d'établissement de la polarité à la machinerie du cycle cellulaire afin d'activer Swe1 jusqu'à ce que suffisamment de Cdc42 actif puisse être généré. Collectivement, notre étude illustre un mécanisme inattendu par lequel l'ordre du cycle cellulaire est contrôlé pour assurer une prolifération cellulaire saine et préserver les cellules d'une duplication non programmée de l'ensemble du génome.
ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Comprendre le climat et les orages sur Uranus et Neptune
par Noé CLEMENT (Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Salle Univers Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux Université de Bordeaux – Bât. B18N Allée Geoffroy Saint-Hilaire CS 50023 33615 PESSAC CEDEX
devant le jury composé de
- Tristan GUILLOT - Directeur de recherche - Observatoire de la Côte d'Azur - Rapporteur
- Muriel GARGAUD - Directrice de recherche émérite - Université de Bordeaux - Examinateur
- Sandrine VINATIER - Chargée de recherche - Observatoire de Paris-Meudon - Examinateur
- Aymeric SPIGA - Professeur des universités - Sorbonne Université - CoDirecteur de these
- Ricardo HUESO - Associate Professor - University of the Basque Country - Rapporteur
- Franck SELSIS - Directeur de recherche - Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux - Directeur de these
Uranus et Neptune sont les deux dernières planètes de notre système solaire. Elles reçoivent donc peu d'énergie du soleil et ont de longues échelles de temps radiatif. Toutefois, l'observation de ces planètes révèle une activité météorologique intense : vents violents, importantes structures nuageuses, orages... Quels sont donc les phénomènes à l'origine de cette activité ? Pour répondre à cette question, nous étudions une propriété intéressante de leurs atmosphères composées principalement d'hydrogène moléculaire et d'hélium. Dans la haute troposphère, le méthane est la troisième espèce la plus abondante et peut condenser, ce qui donne naissance à un gradient vertical de CH4. Cette espèce condensable étant plus lourde que H2 et He, la variation de poids moléculaire provoquée par la condensation est un facteur inhibiteur de la convection. Alors que cette dernière est supposée régie par la seule température dans sa conception traditionnelle, la présence d'un gradient de poids moléculaire redistribue les cartes. La convection sèche et la convection humide se déclenchent plus difficilement. Durant cette thèse, j'ai développé et utilisé un modèle de climat local, tri-dimensionnel et non-hydrostatique, à fine résolution, pour simuler la convection et les orages convectifs humides sur ces planètes. Je me suis intéressé en particulier à l'impact de l'abondance de méthane et de ses variations latitudinales montrées par les observations. Mes travaux de thèse ont permis de mettre en lumière les processus qui déclenchent ou inhibent ces orages, et de caractériser leur intensité et leur fréquence aux différentes latitudes des planètes géantes glacées.
ED Sciences et environnements
Processus physico-chimiques et impacts environnementaux des fuites de CO2 associé au CH4 lors d'un stockage géologique sur les hydrosystèmes carbonatés proche surface. Approche expérimentale in situ et en laboratoire
par David SEGURA GONZALEZ (Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphi F 1 avenue du Dr Albert Schweitzer B.P. 99 33402 Talence Cedex
devant le jury composé de
- Adrian CEREPI - Professeur des universités - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Guillaume GALLIERO - Professeur des universités - Univ. de Pau et des Pays de l'Adour - Rapporteur
- Isabelle MARTINEZ - Professeure des universités - Université Paris Cité et IPGP - Rapporteur
- Bruno GARCIA - Cadre scientifique des EPIC - IFP Énergies Nouvelles - Examinateur
- Kévins RHINO - Cadre scientifique des EPIC - BRGM - Bureau de Recherches Géologiques et Minières - Examinateur
- Pascale BENEZETH - Directrice de recherche - CNRS Toulouse - Examinateur
- Corinne LOISY - Professeure des universités - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
La prise de conscience de la communauté internationale et la convergence des données scientifiques autour du réchauffement climatique confirment l'urgence de déployer des technologies pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Cependant, ces gaz peuvent s'échapper des réservoirs géologiques profonds et migrer vers les aquifères sus-jacents et la surface. Il est donc nécessaire de mettre en place des systèmes de surveillance du stockage géologique du CO2 pour détecter ces éventuelles fuites et évaluer leur importance et leur impact sur la qualité de l'eau des aquifères. En cas de fuite dans le contexte de réservoirs épuisés utilisés pour le stockage du CO2, le CH4 résiduel du réservoir de stockage sera probablement entraîné avec le CO2. Cependant, Peu d'études ont abordé les implications de la présence de CH4, et aucune son potentiel en tant que paramètre de surveillance dans le contexte du stockage géologique. L'étude des processus physico-chimiques et des impacts des fuites de CO2 associées au CH4 en cas de fuite sur un aquifère carbonaté proche de la surface nécessite une meilleure caractérisation des processus multi-échelles tels que la dissolution à l'échelle du réseau poreux ou le transport des panaches à l'échelle macroscopique. Les méthodes expérimentales et de modélisation utilisées individuellement donnent des réponses à des questions sur des processus particuliers, mais ces méthodes ont des limites si elles sont utilisées individuellement. Par conséquent, une approche hybride et multi-échelle est nécessaire. Le site expérimental de Saint-Émilion, avec huit forages déjà en place au niveau de l'aquifère de l'Oligocène supérieur, et les expériences passées portant sur les fuites sur les aquifères, offre une excellente opportunité pour une étude multi-échelle expérimentale et de modélisation. Dans cette thèse, l'impact des fuites a été étudié à l'échelle de la carotte carbonatée en laboratoire, en se concentrant sur la compréhension de la façon dont les processus de dissolution changent en fonction du faciès, de la vitesse de la nappe, de la salinité et de la concentration de CO2. À l'échelle macroscopique, une expérience d'injection d'eau riche en CO2-CH4 a été menée sur le site de Saint-Émilion pour mieux comprendre le comportement physico-chimique du CO2 et du CH4 dans l'aquifère carbonaté. Enfin, les résultats expérimentaux ont été utilisés pour la simulation 3D du transport réactif lors d'un événement de fuite, avec le but de vérifier les résultats expérimentaux et d'étudier les processus de fuite à l'échelle macroscopique dans diverses conditions. La cinétique de dissolution pour chaque combinaison de concentration de CO2, de taux d'injection et de salinité sur les carottes carbonatées a été déterminée. Des liens entre l'évolution de la porosité, de la perméabilité et le type de faciès sédimentaire ont été établis. L'expérience d'injection a révélé que certains paramètres permettent de distinguer la fuite d'un événement naturel, que le CO2 présente un retard par rapport au CH4 dans le puits de surveillance le plus éloigné et que la corrélation entre la conductivité électrique et la concentration en CO2 permet de détecter une fuite. De plus, l'approche de modélisation nous a permis d'étudier comment les paramètres de la fuite peuvent modifier la propagation des panaches de CO2 et de CH4 en trois dimensions dans les milieux poreux. La modélisation a également permis d'établir l'influence des interactions de surface sur le transport du CO2 et du CH4. Ces résultats influent directement sur l'élaboration de stratégies efficaces de surveillance et d'atténuation des fuites de CO2 et de CH4 dans les sites de stockage géologique.