ED Mathématiques et Informatique
Construction de modèles d'ordre réduit avec adaptation de maillage
par Ishak TIFOUTI (IMB - Institut de Mathématiques de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Salle de conférences 350 Cr de la Liberation, Talence, 33400, France IMB Bat A33, Salle de conférences
devant le jury composé de
- Nicolas BARRAL - Maître de conférences - Bordeaux INP - Directeur de these
- Tommaso TADDEI - Chargé de recherche - INRIA - CoDirecteur de these
- Anca-Claudia BELME - Maîtresse de conférences - Sorbonne Universite - Rapporteur
- Olga MULA - Full professor - University of Vienna - Rapporteur
- Frederic ALAUZET - Directeur de recherche - INRIA - Examinateur
- Luc MIEUSSENS - Professeur des universités - Bordeaux INP - Examinateur
- Masayuki YANO - Associate Professor - University of Toronto - Examinateur
- Virginie EHRLACHER - Professeure - Ecole des Ponts Paristech - Examinateur
De nombreuses applications scientifiques et d'ingénierie nécessitent la résolution de problèmes de mécanique des fluides numérique pour de multiples configurations. Pour ce genre de problème, il est important de réduire le coût marginal associé à une simulation donnée pour un intervalle de paramètres. La réduction de modèle (MOR: model order reduction) s'appuie sur une décomposition offline/online pour réduire les coûts marginaux. Dans la phase offline, on s'appuie sur des simulations haute-fidélité (hf) pour construire un modèle d'ordre réduit (ROM: reduced order model) pour approcher la solution sur l'intervalle des paramètres. La phase online, ou de déploiement, consiste à interroger le ROM pour de nouvelles valeurs du paramètre pour estimer la solution. On s'intéresse particulièrement à des procédures automatiques pour la phase d'apprentissage et de déploiement. L'approximation d'EDPs dominées par l'advection posent des problèmes fondamentaux aux méthodes de réduction de modèle a la pointe de l'état de l'art. Premièrement, en dépit d'avancées récentes en calcul haute performance et analyse numérique, les approximations hf nécessitent des ressources en calcul très importantes, réduisant le nombre de solutions (échantillons) utilisées pour construire le ROM. De plus, les méthodes d'approximation linéaires sont totalement inadaptées pour le traitement de discontinuités dépendant d'un paramètre, ce qui motive le développement d'approches non linéaires. Troisièmement, les techniques de MOR reposent sur la projection des équations sur un maillage hf unique, et repose donc sur l'hypothèse que ce maillage hf est précis pour tous les paramètres de l'intervalle. Pour des problèmes avec des chocs, des techniques de type Adaptive Mesh Refinement sont utilisées sur de larges portions du domaine conduisant à des maillages de tailles trop élevées. L'adaptation de maillage cherche à améliorer la précision des simulations numériques tout en réduisant le coût de calcul associé par l'optimisation automatique du maillage au cours du calcul. Plus précisément, dans les méthodes d'adaptation anisotropes, la taille et l'orientation des éléments sont modifiées pour minimiser un certain modèle d'erreur numérique, afin de garantir un maillage de taille optimale pour un certaine précision voulue. Un processus non linéaire est utilisé pour assurer la convergence du couple maillage/solution vers l'optimum pour le modèle d'erreur considéré. L'adaptation anisotrope est également capable de gérer des problèmes instationnaires avec des géométries complexes mobiles. L'objectif de la thèse est d'étudier une nouvelle technique de réduction de modèle intégrant adaptations anisotrope pour la résolution de problèmes non-linéaires dominés par l'advection, en particulier dans le cas d'écoulements aérodynamiques et hydrauliques. Les solutions de ces problèmes sont caractérisées par des chocs et discontinuités de contact dépendant de paramètres. Pour ce faire, des techniques de réduction de modèles avec recalage paramétrique seront combinées avec des techniques d'adaptation de maillage paramétrique. Le recalage paramétrique s'appuie sur une application paramétrique pour identifier et suivre les caractéristiques d'intérêt de la solution et ultimement améliorer les performances de méthodes de compression linéaires telles que la Proper Orthogonal Decomposition (POD). L'adaptation de maillage paramétrique désigne l'adaptation d'un maillage pour un certain nombre de configurations. Sous réserve que l'application paramétrique soit efficace pour suivre les caractéristiques mobiles de la solution, l'adaptation de maillage devrait permettre de réduire considérablement la taille des maillages en comparaison avec le raffinement uniforme (AMR), quelque soit la précision requise.
ED Sciences Chimiques
Exploration des couleurs structurelles induites par la structuration de surface et la composition en oxydes
par Julien CASTETS (ICMCB - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 10h00 - Amphithéâtre Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), 87 Avenue du Dr Albert Schweitzer, 33600, Pessac
devant le jury composé de
- Glenna DRISKO - Directrice de recherche - Laboratoire de Chimie ENS de Lyon - Directeur de these
- Beniamino SCIACCA - Chargé de recherche - Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINaM), CNRS, UMR7325, Aix-Marseille University - Rapporteur
- Beatriz JULIáN-LóPEZ - Associate Professor - Institute of Advanced Materials (INAM) - Rapporteur
- Kevin VYNCK - Chargé de recherche - Institut Lumière Matière (iLM), UMR5306 - UCBL - CNRS - Examinateur
- Laurence CROGUENNEC - Directrice de recherche - Institut de Chimie de la Matière Condensée in Bordeaux (ICMCB) - Examinateur
- Julien LUMEAU - Directeur de recherche - Institut Fresnel, CNRS, Aix-Marseille Université - Examinateur
La perception de l'apparence d'une surface est définie par son interaction avec la lumière, ainsi que par la position relative de l'observateur et de la source lumineuse. Des couleurs structurelles vives sont observées dans la nature, résultant de structures dont l'échelle est comparable à celle des longueurs d'onde de la lumière visible. De nouvelles fonctionnalités optiques peuvent être obtenues dans des couches minces en contrôlant la structuration des diffuseurs à l'échelle nano/micrométrique. Ainsi, nous avons exploré la synthèse d'une couche de silice perforée désordonnée par dip-coating et chimie sol-gel. Les perforations, qui diffusent la lumière, se forment par adsorption d'eau dans le film induit par la salinité du film lors du dépôt dans un environnement humide. En ajustant les conditions de synthèse, la structure poreuse peut être modifiée, aboutissant à un degré d'organisation plus élevé des perforations. Nous avons exploré une autre approche pour produire des couleurs structurelles saturées, en menant une étude numérique et expérimentale de l'apparence angulaire de miroirs de Bragg composés d'une alternance de diélectriques, spécifiquement des couches de silice et de dioxyde de titane. Un miroir de Bragg est une structure photonique définie par la répétition périodique de paires de films minces, générant généralement des couleurs vives et iridescentes. Les couleurs angulaires générées par ces empilements sont étudiées par calcul des spectres de réflectance, tandis que des miroirs de Bragg fabriqués sont également caractérisés en fonction de l'angle d'incidence de l'illumination, permettant une comparaison entre mesures et simulations. De plus, le protocole de synthèse par dip-coating des couches est étudié afin de comprendre l'effet de petites variations d'épaisseur et d'indice de réfraction sur l'apparence des miroirs de Bragg. Enfin, nous avons exploré le revêtement d'un film mince dense par une couche poreuse structurée, ordonnée et désordonnée. Les morphologies de ces structurations sont analysées par AFM et MEB. Les deux structures sont caractérisées optiquement. Une diffusion de la lumière est observée pour la structure désordonnée, tandis qu'une diffraction est observée pour les structures ordonnées. Nous avons étudié l'impact de l'indice de réfraction et de l'épaisseur du film mince sur les phénomènes de diffusion et de diffraction de la lumière, à l'aide de simulations des spectres de réflectance comparées aux mesures optiques des matériaux fabriqués.
Lipopolymères biomimétiques et lipides stimulables pour moduler la perméabilité membranaire
par Rosanna LE SCOUARNEC (Acides nucléiques : Régulations Naturelles et Artificielles)
Cette soutenance a lieu à 9h00 - Amphi CRPP Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP) 115 Avenue Schweitzer 33600 Pessac
devant le jury composé de
- Jeanne LEBLOND CHAIN - Chargée de recherche - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Andreas HEISE - Professor - Royal College of Surgeons - Rapporteur
- Paola LUCIANI - Full professor - University of Bern, Switzerland - Rapporteur
- Colin BONDUELLE - Directeur de recherche - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
- Martina STENZEL - Professor - University of New South Wales - Examinateur
- Jean-Christophe BARET - Professeur - Université de Bordeaux - Examinateur
Le transport de différents solutés à travers la membrane d'une vésicule est un élément essentiel pour construire une cellule synthétique ou des vecteurs thérapeutiques pour la nanomédecine. Dans la nature, cette diffusion à travers la membrane est souvent facilitée par des protéines ou par des dynamiques lipidiques bien particulières. Pour mieux contrôler la perméabilité d'une vésicule, les systèmes synthétiques, par exemple à base de polypeptides, sont particulièrement prometteurs, car ces polymères présentent des propriétés similaires aux protéines, notamment leur capacité à s'auto-assembler via des structures secondaires bien définies, ainsi que leurs propriétés stimulables, leur biocompatibilité et leur biodégradabilité. L'ancrage de ces polymères dans une membrane cellulaire peut ainsi être facilité via leur fonctionnalisation avec un lipide. Ces lipides sont d'ailleurs un autre levier pour contrôler la perméabilité d'une membrane, par exemple en élaborant des lipides stimulables, capables de générer une déstabilisation membranaire dans certaines conditions. Que ce soient des polymères ou des lipides, ces deux types de transporteurs synthétiques visent à être plus robustes, mais à conserver la réactivité et la réversibilité des modèles naturels. Cette thèse explore la synthèse de polypeptides et de lipides stimulables, en particulier par la température, pour imiter le transport membranaire médié par des dynamiques membranaires de phospholipides ou de protéines. Nous avons d'abord créé des conjugués lipide-polyproline qui ont pu être ancré dans des liposomes et dans lesquels ils induisent une séparation de phase réversible avec la température. Ces modifications membranaires entrainent une perméabilité des liposomes à différentes échelles (micro- et nanométrique) et permet le relargage de molécules cargos allant jusqu'à la taille de protéines. Ces polymères ont ensuite été combinés à des lipides sensibles au pH pour obtenir des vésicules dont la perméabilité peut être modulée par plusieurs stimuli. L'étude de ces lipides stimulables a ensuite guidé la conception de nouvelles structures sensibles aux cations métalliques dont l'influence sur la perméabilité membranaire a été testée.
ED Sciences de la Vie et de la Santé
'Développement d'un 'Intestin-On-chip' pour étudier les infections par la levure pathogène opportuniste Candida avec microscopie optique avancée et personnalisée'.
par Fernanda LOPEZ GARCIA (Microbiologie fondamentale et Pathogénicité)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Module 2.6 146 Rue Léo Saignat, 33000 Bordeaux
devant le jury composé de
- Delphine DELACOUR - Directrice de recherche - UMR 7288 - E2M - Marseille Developmental Biology Institute - Examinateur
- Pierre JOSEPH - Directeur de recherche - UPR 8001 - LAAS - Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes - Rapporteur
- Julie DECHANET-MERVILLE - Directrice de recherche - Universite de Bordeuax-UMR 5164 -Immunologie conceptuelle, expérimentale et translationnelle - Examinateur
- Lourdes BASABE - Directrice de recherche - University of the Basque Country-BIOMICs microfluidics Team - Examinateur
- Karine DEMENTHON - Maîtresse de conférences - Universite de Bordeaux- UMR 5234 - Microbiologie Fondamentale et Pathogénicité - Directeur de these
- Pierre NASSOY - Directeur de recherche - Universite de Bordeuax- UMR 5298 - Le Laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences - CoDirecteur de these
- Mathieu HAUTEFEUILLE - Professeur - UMR 8263 - Développement, Adaptation et Vieillissement - Rapporteur
Les modèles biologiques in vitro conventionnels, tels que les cellules cultivées en boîte de Pétri ou dans des inserts Transwell, ne parviennent souvent pas à reproduire la physiologie complexe du corps humain. Simultanément, l'utilisation de modèles animaux est de plus en plus évitée en raison de préoccupations éthiques et de leur pertinence translationnelle limitée pour la biologie humaine. Les organes sur puce (OOCs) constituent une alternative prometteuse en créant des environnements biomimétiques qui modélisent les fonctions des organes et récapitulent des caractéristiques physiologiques et pathologiques clés dans des conditions in vitro contrôlées. Cette thèse aborde une limitation critique des conceptions actuelles d'OOCs : la difficulté d'observer des événements cellulaires en temps réel dans des conditions de flux compatibles avec la culture. L'objectif principal est de développer une nouvelle génération d'OOCs qui imite plus fidèlement les conditions in vivo en permettant l'application de stimuli mécaniques externes, en particulier la contrainte de cisaillement due au flux de liquide. Le projet se concentre sur la conception, la fabrication et la caractérisation approfondie du dispositif microfluidique lui-même, y compris une membrane poreuse centrale. Deux matériaux de membrane, le PDMS et le collagène de type I, sont comparés au moyen d'une caractérisation complète pour déterminer lequel offre un support plus pertinent sur le plan physiologique pour la croissance cellulaire. À l'aide de cette plateforme, une étude de preuve de concept est menée pour enquêter sur les mécanismes d'infection intestinale par la levure pathogène Candida albicans. La recherche comprend la caractérisation morphologique de la couche épithéliale intestinale à l'aide de marqueurs tels que la ZO-1 pour les jonctions serrées, ainsi que la villine et l'actine pour évaluer la polarisation cellulaire. La microscopie électronique à balayage (MEB) est utilisée pour observer les cellules saines et infectées, tandis que des tests de perméabilité sont réalisés pour évaluer l'intégrité de la barrière intestinale dans les deux conditions. Cette étude conclut qu'il est possible d'étudier en profondeur le processus d'infection de la levure et ses effets sur l'épithélium intestinal, ouvrant la voie à de futurs projets visant à créer un système encore plus complexe.
Caractérisation de l'organisation spatio-temporelle des inputs cholinergiques dans le cortex pendant la perception et l'apprentissage
par Tomás GARNIER ARTINANO (Institut Interdisciplinaire de Neurosciences)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - ???? CARF, 146 rue Léo Saignat, 33076 Bordeaux Cedex
devant le jury composé de
- Naoya TAKAHASHI - Chargé de recherche - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Valérie EGO-STENGEL - Directrice de recherche - Université Paris-Saclay - Rapporteur
- Belen PARDI - Chargée de recherche - Université Paris-Cité - Rapporteur
- Isabelle FEREZOU - Directrice de recherche - NeuroPSI – Institut des Neurosciences Paris-Saclay - Examinateur
- Shauna PARKES - Directrice de recherche - Université de Bordeaux - Examinateur
Comprendre comment le cerveau détecte les stimuli sensoriels est un défi majeur en neurosciences. Les états cérébraux exercent une influence puissante et dynamique sur la perception des stimuli sensoriels, les systèmes neuromodulateurs jouant un rôle crucial dans la régulation de ces états. Le seuil de perception, défini comme l'intensité minimale d'un stimulus détectable la moitié du temps, varie en fonction du contexte, de l'état comportemental, de l'expérience et de l'humeur. Cependant, les mécanismes qui contrôlent ce seuil restent largement méconnus. Des études antérieures ont démontré que les entrées cholinergiques modulent l'activité corticale, influençant la détection des stimuli sensoriels. Traditionnellement, on pensait que la neuromodulation avait un impact généralisé et uniforme sur l'ensemble du cerveau. Cependant, des preuves anatomiques récentes suggèrent que les neurones cholinergiques du cerveau antérieur basal offrent une innervation ciblée à différentes régions corticales, ce qui pourrait entraîner des différences dans les schémas cholinergiques entre les différentes sous-régions du cortex. À l'heure actuelle, les preuves concernant la dynamique de la modulation cholinergique dans le cortex et sa pertinence pour la perception sensorielle sont limitées. Dans ma thèse, je cherche à caractériser l'organisation spatio-temporelle de l'activité cholinergique dans le cortex somatosensoriel primaire (S1) de souris engagées dans la détection tactile, en utilisant une tâche de détection tactile basée sur les moustaches. J'ai testé le rôle de l'activité cholinergique du S1 dans la sensibilité de la souris à détecter les stimuli tactiles. Des injections pharmacologiques locales de bloqueurs des récepteurs de l'acétylcholine montrent que la modulation cholinergique affecte la sensibilité de la détection tactile en agissant par l'intermédiaire des récepteurs muscariniques de l'acétylcholine dans le S1. In utilisant un nouveau capteur cholinergique codé génétiquement et une microscopie à large champ, j'ai pu obtenir des images de l'activité cholinergique dans le S1 pendant la tâche. J'ai observé une diminution de l'activité cholinergique avant l'apparition du stimulus permettant la détection réussie de stimulations proches du seuil. Cette diminution de l'activité cholinergique pré-stimulus a été observée dans toutes les sous-régions du S1, avec un gradient d'amplitude modéré plus prononcé dans la région du S1 liée à la patte que dans la région liée aux moustaches. Ces schémas spatiaux dans la fenêtre pré-stimulus étaient très prédictifs du résultat comportemental, à savoir si les stimuli étaient détectés ou manqués. Les schémas spatiaux et temporels de l'activité cholinergique sont restés largement inchangés dans toutes les conditions comportementales dans lesquelles les souris ont détecté des stimulations de différentes parties du corps (moustache C2 controlatérale, moustache C2 ipsilatérale ou patte arrière controlatérale), ce qui indique que l'activité cholinergique conduisant à la détection est indépendante de la partie spécifique du corps concernée. Ensemble, ces résultats brossent un tableau complexe de la dynamique de l'ACh, suggérant qu'elle fonctionne à l'échelle mésoscopique, non pas comme un signal global unique, mais pas non plus comme un signal entièrement local.