ED Sciences Chimiques
Électrostriction dans les copolymères à blocs auto-assemblés pour la détection et la récupération d'énergie
par Agathe ZANON (Centre de Recherche Paul Pascal)
Cette soutenance a lieu à 9h00 - Amphi du Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP) 115 Avenue du Dr Albert Schweitzer, 33600 Pessac
devant le jury composé de
- Philippe POULIN - Directeur de recherche - CRPP - Directeur de these
- Laurent RUBATAT - Maître de conférences - IPREM - Rapporteur
- Cédric SAMUEL - Professeur - IMT Nord Europe - Rapporteur
- Guillaume FLEURY - Professeur - LCPO - CoDirecteur de these
- Mickael CASTRO - Maître de conférences - IRDL - Examinateur
- Isabelle DUFOUR - Professeure - IMS Bordeaux - Examinateur
Les polymères électrostrictifs suscitent un intérêt croissant en raison de leurs couplages électromécaniques intrinsèques, qui en font des candidats de premier plan pour une large gamme de technologies embarquées ou portables. Ils sont particulièrement étudiés pour des domaines de pointe tels que la microrobotique souple, la détection haute sensibilité, l'actionnement basse tension ou encore la récupération et la conversion d'énergie mécanique. Toutefois, malgré leur potentiel, leurs performances restent limitées par la faible valeur du coefficient de couplage électromécanique, lequel conditionne directement l'amplitude des déformations obtenues sous champ électrique ainsi que l'efficacité des dispositifs énergétiques. Le développement de matériaux polymères présentant une électrostriction géante représente ainsi un enjeu central, mais scientifiquement complexe, en raison de la difficulté à amplifier simultanément la polarisation et la réponse mécanique de ces systèmes. Une stratégie classique pour renforcer la polarisation consiste à incorporer des inclusions conductrices au sein d'une matrice polymère isolante, afin d'exploiter les phénomènes de polarisation interfaciale de type Maxwell-Wagner-Sillars. Cette stratégie a permis d'améliorer le couplage électromécanique dans de nombreux composites polymère-nanoparticules, mais reste limitée par des problèmes récurrents d'agrégation, d'hétérogénéité locale et de faible reproductibilité. Dans cette thèse, nous proposons une approche novatrice reposant sur l'auto-assemblage de copolymères à blocs pour concevoir une nouvelle génération de films nanostructurés présentant un couplage électromécanique renforcé. Grâce à leur architecture séquencée, les copolymères à blocs permettent de générer des architectures périodiques bien définies, offrant un contrôle sans précédent sur la distribution spatiale des domaines conducteurs et isolants. Contrairement aux stratégies classiques basées sur l'ajout de nanoparticules dispersées, cette méthode garantit une microstructure fortement organisée et exempte d'agrégation, assurant une réponse électrostrictive plus homogène, mieux prédictible et potentiellement amplifiée par les effets collectifs à l'échelle nanométrique. Ce travail de recherche s'appuie sur l'expertise du LCPO, dans la synthèse et la maîtrise de l'auto-assemblage de copolymères séquencés, ainsi que sur les compétences du CRPP en formulation, modélisation et caractérisation avancée de matériaux électrostrictifs.
ED Sciences de la Vie et de la Santé
Nouvelles approches de bioimpression pour la création de modèles avancés d'initiation du cancer du pancréas
par Aurélien MAZET (Bioingénierie tissulaire)
Cette soutenance a lieu à 13h30 - Amphithéâtre du Bâtiment Bordeaux Biologie Santé (BBS) 2 Rue Dr Hoffmann Martinot, Campus Carreire, 33000 Bordeaux
devant le jury composé de
- Cécile HAUMAITRE - Chargée de recherche - UMR 1149 Inserm, Centre de Recherche sur l'Inflammation (CRI), Faculté de Médecine Site Bichat, Université Paris Cité - Rapporteur
- Parth CHANSORIA - Chargé de recherche - Tissue Engineering and Biofabrication Lab, ETH Zürich, CH - Rapporteur
- Sandrine DABERNAT - Professeure des universités - praticienne hospitalière - Bordeaux Institute of Oncology (BRIC), INSERM U1312, Université de Bordeaux - Examinateur
- Isabelle DUPIN - Professeure des universités - Centre de Recherche Cardio-Thoracique de Bordeaux (CRCTB), INSERM U1045, Université de Bordeaux - Examinateur
L'adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC) demeure l'un des cancers les plus agressifs, avec un taux de survie à cinq ans ne dépassant pas 15 %. Cette létalité s'explique par une progression clinique silencieuse, un diagnostic tardif et une biologie particulièrement complexe. Dès les premiers stades, le pancréas subit des remaniements profonds, marqués par la réaction desmoplastique, une activation des fibroblastes du microenvironnement tumoral, une fibrose progressive du tissu et une désorganisation du compartiment épithélial. Ces phénomènes sont étroitement liées à des mutations génétiques fondatrices telles que KRAS dans la tumeur. Ces altérations génétiques et stromales influencent directement la plasticité cellulaire et orientent la trajectoire tumorale avant même l'apparition de lésions avancées. Bien que de nombreux modèles du PDAC existent, aucun ne reproduit simultanément la mécanique, la diversité stromale et l'architecture tissulaire des stades précoces. La bioimpression 3D offre une solution innovante : elle permet de générer des microenvironnements 3D contrôlés intégrant rigidité, matrice et organisation cellulaire, ouvrant la voie à des modèles in vitro physiopathologiques pour étudier l'initiation tumorale. Ces travaux de thèse visent ainsi à développer de tels modèles et à étudier comment facteurs micro environnementaux et signaux oncogéniques convergent pour influencer les premières étapes du cancer. L'utilisation de la bioimpression jet d'encre a permis le développement d'approches permettant le dépôt contrôlé d'acini issus de souris wild-type (WT) ou porteuses de la mutation KrasG12D (KC). Une première stratégie a consisté à concevoir quatre bio-encres mimant les gradients de rigidité observés lors de la réaction desmoplastique : 90 Pa (tissus mous), 340 Pa (tissus sains), 950 Pa (lésions précancéreuses) et 2140 Pa (fibrose pancréatique). Ces encres biocompatibles ont permis d'établir une pipeline de production de modèles à haut débit. Nos résultats montrent que la modulation de la rigidité suffit à générer des phénotypes cellulaires distincts. Plus précisément, dans les acini KC à 340 et 950 Pa, on observe une augmentation de la prolifération, de l'expression de CK19 et des modifications du sécrétome. Parmi elles, nous détectons la sécrétion soutenue de cytokines activatrices des fibroblastes, telle que la Serpin E1/PAI-1. Ces résultats reflètent alors l'importance de la rigidité matricielle dans l'émergence de niches tumorales. Ils confirment un lien mécanistique direct entre la matrice, les facteurs génétiques et la modulation du compartiment fibroblastique dans l'initiation. Compte tenu de la sécrétion basale et marquée de cytokines activatrices des fibroblastes par les acini KC en condition de rigidité physiologique, nous avons cherché à identifier de potentielles coopérations entre la mutation génétique et l'activation fibroblastique. Pour cela, le modèle à 340 Pa a été complexifié en intégrant des fibroblastes 3T3, avec des acini WT ou KC. Nos résultats préliminaires sur les modèles WT, ne révèlent pas l'apparition d'un phénotype précancéreux. Les fibroblastes ne semblent pas non plus s'activer. Cependant, dans les conditions d'acini KC, les phénomènes de transdifférenciation sont conservés. Nos analyses d'imagerie et d'omiques soulignent qu'ils s'accompagnent d'une activation localisée des fibroblastes à la périphérie des acini prolifératifs. En combinant contrôle mécanique, automatisation et compatibilité avec les technologies spatiales émergentes, ces travaux positionnent la bioimpression comme une plateforme innovante et standardisée pour explorer les étapes initiales du PDAC. Reproductibles et adaptés au criblage à haut débit, ces modèles offrent de nouvelles perspectives pour l'identification de biomarqueurs précoces et pourraient être déclinés à l'étude d'autres cancers nécessitant des modèles 3D personnalisables.
ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Études hydrodynamiques et cinétiques pertinentes pour les chocs sans collision dans les expériences de laboratoire en astrophysique
par Margaux FRANCOIS (Centre Lasers Intenses et Applications)
Cette soutenance a lieu à 10h00 - Amphitéâtre E Campus Peixotto Bâtiment A29 33400 Talence
devant le jury composé de
- Emmanuel D'HUMIERES - Professeur - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Antoine BRET - Full professor - Universidad de Castilla-La Mancha - Rapporteur
- Emeric FALIZE - Directeur de recherche - CEA DAM - Rapporteur
- Dimitri BATANI - Professeur - Université de Bordeaux - Examinateur
- Andrea CIARDI - Professeur - Sorbonne université - Examinateur
- Xavier RIBEYRE - Directeur de recherche - CEA CESTA - CoDirecteur de these
Les phénomènes astrophysiques sont parfois difficiles à comprendre en raison du manque d'informations concernant la physique impliquée dans ces phénomènes.Les mesures in situ sont bien sûr impossibles en dehors du Système solaire. Pour améliorer notre compréhension des phénomènes astrophysiques, les simulations sont un outil essentiel, mais parfois insuffisant. Un moyen d'approfondir notre compréhension consiste à reproduire les conditions astrophysiques dans des expériences. Plusieurs moyens permettent d'atteindre, à l'échelle terrestre, des conditions de température et de densité similaires à celles rencontrées dans l'espace ; l'un d'entre eux consiste à utiliser des lasers de haute puissance. C'est ainsi qu'est née l'astrophysique de laboratoire avec des laser de puissance. La faible densité du milieu interstellaire rend la distance moyenne entre collisions très grande comparée à la largeur des systèmes qui y sont présents. Dans ces conditions, les chocs sont dits non collisionnels, c'est-à-dire que ce ne sont pas les collisions entre particules qui dissipent l'énergie, mais les interactions électromagnétiques. Ces chocs sont présents en de nombreux endroits, autour des planètes — comme le bow shock de la Terre produit par l'interaction avec le vent solaire, ou encore dans les restes de supernovae. Ils sont probablement responsables de l'accélération des rayons cosmiques et des différences de température entre électrons et protons observées dans ces milieux. Pour préparer et analyser les résultats des expériences d'astrophysique de laboratoire, les simulations sont également un outil indispensable. Dans ce cadre, j'ai réalisé des simulations avec le code d'hydrodynamique radiative FLASH afin de préparer une série d'expériences qui ont eu lieu sur le NIF. L'objectif était de démontrer pour la première fois en laboratoire l'accélération de protons par un choc non collisionnel magnétisé quasi-parallèle. Ces simulations ont montré qu'une cible composée d'aluminium et de plastique représente le meilleur compromis entre la vitesse du choc sur la face arrière et le chauffage du gaz situé derrière la cible. De plus, elles permettent d'estimer la température de ce gaz en fonction de sa composition. La composition du gaz a peu d'impact sur l'expansion de la cible, mais un fort effet sur la température, un dopage à l'argon étant à privilégier pour l'augmenter. Toujours dans le contexte des chocs non collisionnels créés par laser, mais non magné-tisés cette fois, j'ai réalisé une étude paramétrique unidimensionnelle avec le code Particle-In-Cell (PIC) SMILEI, portant sur la formation de discontinuités de contact. Cette étude a montré qu'une discontinuité de contact ne peut se former, pour un choc électrostatique,que si les protons sont suffisamment froids comparés aux électrons (Te/Ti> 100) et si le saut de densité initial à l'origine du choc est faible. Dans ces conditions, la formation du choc est stoppée par les propriétés dispersives de l'onde acoustique ionique, et un train d'ondes apparaît derrière le front de choc. Enfin, pour analyser les résultats d'une expérience menée sur l'installation laser LULI2000, des simulations PIC bidimensionnelles ont été réalisées. Dans ces simulations, deux ondes de raréfaction entrent en collision sous différentes conditions de plasma ambiant entre les deux. Dans un premier temps, sans plasma ambiant, les deux expansions s'interpénètrent, ce qui entraîne la croissance de l'instabilité acoustique ionique. Cette instabilité fait apparaître des ondes inclinées par rapport à la direction de propagation des ions. En ajoutant un plasma ambiant, celui-ci ralentit l'expansion du plasma. Lorsque les deux plasmas légèrement ralentis se rapprochent, ils compriment le plasma ambiant, qui en retour les ralentit davantage. Ce ralentissement peut devenir tel qu'il conduit à la formation de deux chocs au niveau du plasma comprimé. En revanche, dans le cas d'un plasma ambiant légèrement moins dense, les chocs