ED Sciences Chimiques
Électrochimiluminescence : de luminophores innovants à des dispositifs émetteurs de lumière
par Miaoxia LIU (Institut des Sciences Moléculaires)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphi 2 Groupe NanoSystèmes Analytiques Institut des Sciences Moléculaires - UMR 5255 CNRS ENSMAC/Bordeaux INP, Université de Bordeaux 16, Avenue Pey-Berland 33607 PESSAC Cedex FRANCE, Site ENSMAC, 33607 Pessac, France
devant le jury composé de
- Neso SOJIC - Professeur des universités - Bordeaux INP - Directeur de these
- Aurélie BOUCHET-SPINELLI - Maîtresse de conférences - Université Grenoble-Alpes - Rapporteur
- Arnaud CHOVIN - Maître de conférences - Université Paris Cité - Rapporteur
- Francisco JAVIER DEL CAMPO - Professeur - Basque Center for Materials - Examinateur
- Estelle LEBEGUE-LEVACHE - Maîtresse de conférences - Université de Nantes - Examinateur
- Laurent BOUFFIER - Directeur de recherche - CNRS, Université de Bordeaux - Examinateur
L'électrochimiluminescence (ECL) est un processus d'émission de lumière déclenché à la surface des électrodes, au cours duquel une série de réactions d'oxydo-réduction génère des luminophores à l'état excité qui émettent de la lumière lorsqu'ils retournent à l'état fondamental. L'ECL offre des avantages exceptionnels grâce à la combinaison d'une stimulation électrochimique et d'une sortie optique, tels qu'une sensibilité élevée, un signal de fond ultra-faible, un contrôle spatio-temporel précis, et l'absence de photoblanchiment et de phototoxicité. Ces caractéristiques ont établi l'ECL comme une technologie de transduction puissante dans les bioessais, l'analyse chimique et l'imagerie. Parallèlement, l'imagerie multimodale, qui intègre deux ou plusieurs modalités optiques au sein d'un même dispositif, a suscité un intérêt considérable en raison de son potentiel pour l'acquisition simultanée de multiples informations biologiques ou chimiques, offrant ainsi un outil puissant pour l'étude des systèmes complexes. En particulier, les approches d'émission de lumière basées sur l'ECL ou les diodes électroluminescentes (LEDs) représentent des alternatives intéressantes pour le développement de nouveaux systèmes d'imagerie. Dans ce contexte, ma thèse vise à développer de nouveaux colorants actifs en ECL émettant dans la région du proche infrarouge (NIR), afin d'élargir les potentialités de la technologie ECL, ainsi que de concevoir des dispositifs d'émission multimodale et des réseaux multicolores d'émission lumineuse basés sur le couplage entre ECL et LEDs. Dans un premier temps, nous avons étudié une émission ECL intense résultant de la commutation rédox d'une série de systèmes hétérobimétalliques constitués de complexes de lanthanides émettant dans le proche infrarouge (NIR), tels que Yb³⁺ et Nd³⁺, associés à une antenne chélate de type bipyridyle de ruthénium riche en carbone. Les réactions électrochimiques entre l'antenne au ruthénium et le co-réactif sacrificiel permettent non seulement une génération efficace de lumière ECL à faible potentiel, mais modulent également l'émission NIR-ECL de Yb³⁺ (980 nm) et de Nd³⁺ (875–1063 nm) via un transfert d'énergie intramoléculaire. Cette stratégie offre de nouvelles perspectives intéressantes pour les systèmes ECL dans le NIR basés sur des complexes inorganiques. Par ailleurs, dans un second temps, nous avons développé plusieurs systèmes chimiques d'émission lumineuse multimodale sans fil en couplant deux sources lumineuses reposant sur des principes physiques différents : l'ECL se produisant à l'interface électrode/solution et une LED activée par un flux d'électrons déclenché électrochimiquement. Une électrochimie bipolaire endogène (processus rédox thermodynamiquement spontané) ainsi qu'exogène (nécessitant une source d'alimentation externe) ont été utilisées comme forces motrices pour déclencher les deux émissions lumineuses à différentes longueurs d'onde. En nous appuyant sur ces concepts, nous développons également un réseau multicolore d'émission lumineuse basé sur l'activation électrochimique de LEDs ayant différentes tensions de seuil intrinsèques. L'électrochimie bipolaire endogène agit ici comme force motrice grâce au couplage entre l'oxydation thermodynamiquement favorable du magnésium et la réduction cinétiquement favorable des protons sur le platine, permettant d'alimenter des LEDs de diverses couleurs. De plus, cette plateforme permet également de déclencher une émission lumineuse supplémentaire fondée sur le mécanisme interfacial de réduction-oxydation ECL du système Ru(bpy)₃²⁺/S₂O₈²⁻. Les approches présentées ici établissent un lien entre imagerie optique et réactions électrochimiques, offrant une alternative innovante et encore inexplorée pour concevoir des systèmes hybrides autonomes à lecture optique multimodale et multicolore, adaptés à l'étude de systèmes biochimiques complexes.
ED Sciences de la Vie et de la Santé
Améliorer l'acceptabilité pour optimiser l'efficience des interfaces cerveau-ordinateur dans le cadre de la rééducation motrice post-accident vasculaire cérébral
par Elise GREVET (Institut de neurosciences cognitives et intégratives d'Aquitaine)
Cette soutenance a lieu à 10h00 - Amphithéâtre BBS Bâtiment Bordeaux Biologie Santé 2 Rue Dr Hoffmann Martinot 33000 Bordeaux
devant le jury composé de
- Camille JEUNET-KELWAY - Docteure - Université de Bordeaux - Directeur de these
- François CABESTAING - Professeur des universités - Université de Lille - Rapporteur
- Andrea KÜBLER - Professeure des universités - Julius-Maximilians-Universität Würzburg - Rapporteur
- Julie LEMARIé - Professeure des universités - Université de Toulouse - Examinateur
- Ricardo CHAVARRIAGA - Chargé de recherche - Centre for Artificial Intelligence, School of Engineering, Zurich University of Applied Sciences ZHAW - Rapporteur
- Athanasios VOURVOPOULOS - Assistant professor - Instituto Superior Técnico (IST), Universidade de Lisboa - Examinateur
Au cours des trente dernières années, l'incidence mondiale de l'accident vasculaire cérébral (AVC) a augmenté de 70 %. La rééducation motrice post-AVC constitue donc une priorité de santé publique. Dans ce contexte, l'imagerie motrice (IM), c'est-à-dire l'imagination de mouvements, combinée à un retour sensoriel (par exemple via la mobilisation du bras), est souvent utilisée en rééducation pour « clore la boucle sensorimotrice ». Son intérêt réside dans l'activation de circuits proches de ceux de l'exécution motrice, favorisant la plasticité neuronale et la récupération fonctionnelle. Toutefois, un obstacle majeur est le manque de synchronisation entre l'IM générée par le patient et la mobilisation physique assurée par le thérapeute. Les interfaces cerveau-ordinateur (ICO), qui analysent en temps réel l'activité cérébrale pour détecter l'IM, permettent de synchroniser précisément cette activité avec un retour sensoriel, et apparaissent comme des technologies prometteuses pour pallier cette limitation. Bien que leur potentiel soit reconnu, leur usage clinique demeure marginal en raison d'une ergonomie encore limitée. Or, même une ICO parfaitement optimisée reste inutile si patients et cliniciens ne peuvent ou ne souhaitent pas l'utiliser, autrement dit, si elle n'est pas acceptée. Nous faisons l'hypothèse, d'une part, que la personnalisation des protocoles ICO sur la base des facteurs d'acceptabilité pourrait réduire l'anxiété, renforcer l'engagement, faciliter l'apprentissage, et in fine améliorer la récupération motrice chez les patients. D'autre part, l'environnement social du patient (attitudes, perceptions et comportements de l'entourage et des soignants) pourrait également influencer cette acceptabilité et, par extension, l'efficacité des ICO. Pour tester ces hypothèses, notre recherche se structure en trois axes : 1. Modéliser les facteurs d'acceptabilité chez les patients, les soignants et le grand public ; 2. Personnaliser, pour les patients, les protocoles de rééducation avec ICO et évaluer cette personnalisation en termes i) d'acceptabilité et ii) d'efficacité en termes de récupération motrice ; 3. Élaborer des actions de sensibilisation afin d'améliorer l'acceptabilité des ICO chez le grand public et les professionnels de santé, et par extension, l'attitude de tous les acteurs potentiellement exposés à ces technologies. Dans le cadre de l'axe 1, nous avons conçu le premier modèle théorique d'acceptabilité des ICO en rééducation post-AVC, ainsi qu'un questionnaire associé, qui sont mis à disposition en libre accès (https://bci-acceptability-tool.cnrs.fr/). Le questionnaire a été administré auprès du grand public (N = 753) et de patients post-AVC (N = 140). Des entretiens semi-directifs ont été menés avec 12 patients et 12 soignants. Ces données ont permis d'identifier : (i) les leviers de personnalisation des protocoles (axe 2) ; (ii) les contenus prioritaires pour les supports de communication (axe 3). Des méthodes de clustering, couplées à des analyses de régression, ont permis d'identifier des profils types de patients selon les facteurs d'acceptabilité (axe 2). Ces résultats ont conduit au développement de stratégies de personnalisation automatisées, intégrées dans un logiciel « Plug & Play » conçu pour un usage clinique simplifié. Ce dispositif a permis de mettre en place un essai contrôlé randomisé multicentrique, actuellement en cours, auprès de 52 patients en phase subaiguë (CHU de Toulouse, Bordeaux et Montauban), avec 15 sessions d'entraînement par patient. L'objectif est de comparer l'efficacité et l'acceptabilité d'un protocole personnalisé versus standard. Enfin (axe 3), une exposition numérique est en développement, en partenariat avec le service « Science avec et pour la société » de l'Université de Bordeaux. Elle vise à déconstruire les idées reçues sur les ICO et à renforcer leur acceptabilité auprès du grand public, des patients, de leur entourage et des professionnels de santé.
Apprendre à décider : une perspective neurocognitive chez le Rat
par Hadrien PLAT (Institut de neurosciences cognitives et intégratives d'Aquitaine)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphithéâtre BBS 2 rue du Dr Hoffmann Martinot, 33076, Bordeaux Bâtiment BBS, Campus Carreire
devant le jury composé de
- Etienne COUTUREAU - Directeur de recherche - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Muriel KOEHL - Directrice de recherche - Université de Bordeaux - Examinateur
- Emmanuel PROCYK - Directeur de recherche - Université de Lyon - Examinateur
- Benoit GIRARD - Directeur de recherche - Université de la Sorbonne - Rapporteur
- Valérie DOYERE - Directrice de recherche - Université Paris-Saclay - Rapporteur
Chaque jour, nous prenons des décisions basées sur nos besoins et désirs du moment, eux-mêmes ancrés dans des associations apprises. Pour s'adapter à un environnement en constante évolution, notre cerveau doit mettre à jour ces représentations internes lorsque les règles changent. Une prise de décision efficace dans l'incertitude repose alors sur une capacité à distinguer entre un véritable changement et une simple fluctuation aléatoire. Cette thèse de doctorat explore les rôles complémentaires du cortex préfrontal (PFC) et du locus coeruleus (LC), source majeure de noradrénaline dans le cerveau, dans la flexibilité comportementale. Le premier chapitre se penche sur le rôle du cortex préfrontal médian (mPFC) et de ses afférences noradrénergiques issues du LC dans la mise à jour des associations stimulus–conséquence en contexte pavlovien. En utilisant un paradigme de dégradation de contingence chez le rat, nous avons observé que l'inhibition chémogénétique du mPFC, tout comme celle des projections LC→mPFC, altérait l'adaptation des réponses conditionnées. En revanche, ni le cortex orbitofrontal (OFC), ni les projections LC→OFC, ne semblaient nécessaires dans cette tâche. Ces résultats suggèrent un rôle spécifique du circuit LC–mPFC dans l'apprentissage pavlovien flexible. Le deuxième chapitre étudie la libération de noradrénaline dans l'OFC pendant l'apprentissage par renversement de contingence. Grâce à la photométrie par fibre optique, nous avons constaté une augmentation des signaux noradrénergiques suite à des récompenses inattendues, particulièrement lors des phases de renversement. Ces signaux étaient prédictifs de la performance future des animaux. L'inhibition chémo ou optogénétique des projections LC→OFC, soit globalement soit spécifiquement pendant la réception de ma récompense, perturbait l'adaptation comportementale. Cela indique que l'activité noradrénergique dans l'OFC agit comme un signal précoce facilitant l'adaptation dans des contextes incertains. Le troisième chapitre examine comment la noradrénaline dans l'OFC soutient la prise de décision dans des contextes incertains et volatils, à l'aide d'une tâche d'apprentissage probabiliste avec renversements. Nous avons développé un modèle computationnel d'apprentissage par renforcement intégrant deux dimensions : l'incertitude attendue et la volatilité estimée. Ce modèle rendait mieux compte du comportement que les modèles classiques à taux fixe. L'inhibition du cortex orbitofrontal réduisait l'adaptation post-renversement, et les signaux mesurés par photométrie ressemblaient aux signaux prédits pour la détection de la volatilité. Enfin, l'inhibition des projections LC→OFC dégradait également l'adaptation, un effet que le modèle pouvait reproduire en diminuant l'impact de la volatilité sur les taux d'apprentissage. En résumé, cette thèse apporte des preuves convergentes du rôle complémentaire entre le cortex préfrontal (mPFC et OFC) et le système noradrénergique du LC dans la flexibilité comportementale. À travers des paradigmes pavloviens et instrumentaux, nous montrons comment des circuits spécifiques LC→PFC permettent de détecter et de s'adapter aux changements de contingences environnementales. Grâce à une approche multidisciplinaire combinant chémo et optogénétique, enregistrement en fibre optique et modélisation computationnelle, ces travaux éclairent les bases neurobiologiques de l'adaptation comportementale dans un monde incertain.
ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Etude des réactions de substitution 238U(d,d′) et 238U(d,p) en cinématique inverse auprès de l'anneau de stockage d'ions lourds ESR.
par Camille BERTHELOT (Laboratoire de Physique des 2 Infinis de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 9h30 - Salle Marie Curie LP2i Bordeaux Site du Haut Vigneau, 19 chemin du Solarium 33170 GRADIGNAN
devant le jury composé de
- Beatriz JURADO APRUZZESE - Directrice de recherche - LP2i Bordeaux - Directeur de these
- Antoine LEMASSON - Chargé de recherche - Grand Accélérateur National d'Ions Lourds - Rapporteur
- Faïrouz HAMMACHE - Directrice de recherche - Laboratoire de Physique des 2 infinis Irène Joliot-Curie – IJCLab - Rapporteur
- Jan GLORIUS - Chargé de recherche - GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH - Examinateur
- Chloë HEBBORN - Chargée de recherche - Laboratoire de Physique des 2 infinis Irène Joliot-Curie – IJCLab - Examinateur
- Manfred GRIESER - Directeur de recherche émérite - Max-Planck-Institut für Kernphysik - Examinateur
- Christine MARQUET - Directrice de recherche - LP2i Bordeaux - Examinateur
Les sections efficaces de réactions induites par neutrons pour les noyaux à courte durée de vie sont essentielles pour l'astrophysique, ainsi que pour des applications dans la technologie nucléaire et dans la médecine. Cependant, ces sections efficaces sont très difficiles, voire impossibles, à mesurer de par la difficulté à produire et manipuler les cibles radioactives nécessaires. Ce travail de thèse, réalisée dans le cadre du projet NECTAR (Nuclear rEaCTions At storage Rings), utilise la méthode de substitution en cinématique inverse auprès d'un anneau de stockage d'ions lourds. Cette méthode permet la mesure des probabilités de dés-excitation en fonction de l'énergie d'excitation des noyaux formés par la réaction de substitution avec une précision inégalée, et de déterminer indirectement les section efficaces susmentionnées. Ce travail de thèse décrit la préparation et l'analyse de la mesure qui a eu lieu auprès de l'anneau de stockage ESR de l'installation GSI/FAIR (Darmstadt, Allemagne) en juin 2024, où les réactions de diffusion inélastique 238U(d,d′) et de transfert 238U(d,p) ont été utilisées comme réactions de substitution pour les réactions de capture neutronique par l'237U et l'238U, respectivement. Pour la première fois, les probabilités de fission, d'émission de rayons gamma et d'un neutron ont été mesurées simultanément pour ces noyaux d'uranium, en plus des probabilités d'émission de deux et trois neutrons pour l' 239U. Les résultats sont comparés à des calculs théoriques de capture neutronique, et à des probabilités expérimentales provenant d'autres travaux.