ED Sciences Chimiques
Vers une rigueur méthodologique dans l'analyse du cycle de vie des matériaux émergents : structure, reproductibilité et transparence
par Ahmad Kamal KAMALI (Institut des Sciences Moléculaires)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Salle de conférence (3ème etage) Bâtiment A12 Université de Bordeaux 351 Cr de la Libération 33405 Talence
devant le jury composé de
- Guido SONNEMANN - Full professor - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Jeroen GUINEE - Full professor - Leiden University - Rapporteur
- Peggy ZWOLINSKI - Full professor - Grenoble INP - Rapporteur
- Bertrand LARATTE - Professeur agrégé - Université Laval - CoDirecteur de these
- Magdalena SVANSTRöM - Directrice de recherche - Chalmers University of Technology - Examinateur
- Cyril AYMONIER - Directeur de recherche - Centre national de la recherche scientifique - Examinateur
L'analyse du cycle de vie (ACV) est une méthode largement utilisée en écologie industrielle dont les applications dépassent le cadre des pratiques normalisées afin de soutenir des évaluations exploratoires de technologies émergentes. Ces technologies se caractérisent par leur nouveauté et un niveau d'incertitude élevé par rapport aux technologies établies, ce qui permet des modifications de conception à moindre coût. Cependant, leur évaluation soulève trois défis majeurs : la comparabilité, la disponibilité des données et la gestion des incertitudes. Les réponses actuelles incluent des approches d'harmonisation, des techniques d'estimation des données et des analyses de sensibilité. En se concentrant sur l'ingénierie des matériaux, cette thèse identifie les défis liés à la pratique de l'ACV à travers deux projets de remodélisation de travaux publiés sur les fibres de carbone et les cellules solaires à base de pérovskites. Elle propose une approche structurée de l'ACV privilégiant l'utilisation de multiples modèles hétérogènes afin de refléter la forte liberté de conception caractéristique des phases de recherche et développement. Ces modèles permettent d'examiner l'influence des variations des hypothèses de modélisation et des conditions contextuelles sur les estimations d'impacts environnementaux. Sur cette base, en s'appuyant sur 22 études de cas dans le domaine de l'ingénierie des matériaux, un ensemble non exhaustif de questions de recherche est défini en fonction de niveaux de maturité technologique spécifiques, et pour chaque question, un modèle approprié est proposé, accompagné de recommandations sur la manière de définir les choix de modélisation lors de la phase de définition des objectifs et du champ de l'étude. La mise en œuvre de cette approche nécessite que les chercheurs s'appuient de manière systématique sur les travaux antérieurs. Les ACV doivent donc être à la fois reproductibles et transparentes. Afin de soutenir la reproductibilité, un cadre de reporting est développé pour permettre la reproduction à la fois des résultats et des modèles, en s'appuyant sur trois revues complémentaires portant sur des documents de référence en ACV, des études de cas et des articles méthodologiques. Un seuil de transparence est ensuite défini à l'aide d'une liste de vérification qui ne se limite pas à documenter les décisions, mais justifie également les choix effectués tout au long de l'ACV. Dans leur ensemble, ces contributions visent à permettre une estimation systématique des impacts environnementaux afin d'identifier et de mettre en œuvre des trajectoires de développement technologique durables sur le plan environnemental.
ED Sciences de la Vie et de la Santé
Étude du rôle respectif du glucose et du lactate sur l'excitabilité et la transmission synaptique basale dans le système somatosensoriel du rat adulte
par Juan GARCIA-RUIZ (Neurocentre Magendie)
Cette soutenance a lieu à 14h30 - Amphi Centre Broca 146 Rue Léo Saignat, 33000 Bordeaux, Francia
devant le jury composé de
- Aude PANATIER - Directrice de recherche - Neurocentre Magendie - Directeur de these
- Pierre-Yves PLAÇAIS - Directeur de recherche - École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris - Rapporteur
- Jerome BAUFRETON - Directeur de recherche - Institut de Maladies Neurodégénératives - Examinateur
- Armelle RANCILLAC - Chargée de recherche - Centre interdisciplinaire de recherche en biologie - Rapporteur
Le cerveau représente 2% du poids corporel mais consomme 20% du glucose de l'organisme : environ 80% est utilisé par les neurones et 20% par les astrocytes et les autres cellules gliales. Les neurones ont été longtemps considérés comme dépendants exclusivement du glucose, qu'ils peuvent capter via les transporteurs GLUT3. Toutefois, des données accumulées au cours des dernières décennies ont souligné un rôle clé du lactate dérivé des astrocytes comme substrat énergétique. Les astrocytes, situés stratégiquement entre les vaisseaux sanguins et les synapses, captent le glucose et le convertissent en lactate. Le lactate est ensuite libéré via les transporteurs MCT1/MCT4, puis capté par les neurones via MCT2. Une fois dans les neurones, il est reconverti en pyruvate et métabolisé pour produire de l'ATP. Comprendre les conditions dans lesquelles les neurones métabolisent le glucose et le lactate demeure une question fondamentale en neuroénergétique. L'activité neuronale couvre un spectre de besoins énergétiques. Les potentiels d'action représentent une charge énergétique relativement modérée, tandis que la transmission synaptique est fortement consommatrice d'énergie et représente environ 70% du budget énergétique du signal, principalement en raison du maintien et de la restauration des gradients ioniques dissipés lors de la communication neuronale. Notre objectif est de déterminer si le choix du substrat énergétique dépend de la demande énergétique neuronale. En plus de son rôle dans la production d'ATP, nous avons également examiné si le glucose pouvait soutenir la fonction neuronale via des voies métaboliques alternatives, telles que la voie des pentoses phosphates (PPP), qui contribue à l'homéostasie rédox et aux processus de biosynthèse. Pour répondre à ces questions, nous avons utilisé une approche virale afin de diminuer l'expression soit du transporteur neuronal du glucose GLUT3, soit du transporteur neuronal du lactate MCT2, soit des transporteurs astrocytaires du lactate MCT1/MCT4 dans le cortex somatosensoriel du rat. Lors d'enregistrements en patch-clamp en configuration cellule entière, l'excitabilité neuronale a été évaluée par la fréquence de décharge, tandis que la transmission synaptique basale a été mesurée via les événements postsynaptiques excitateurs miniatures. L'excitabilité neuronale semble dépendre spécifiquement du glucose via la voie de la PPP plutôt que la production d'ATP elle-même. D'autre part, le glucose et le lactate contribuent tous deux au maintien de la transmission synaptique basale. Ces résultats mettent en évidence des rôles distincts et complémentaires du glucose et du lactate dans la fonction neuronale.
ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
DYNAMIQUE DES POUSSIERES DANS LES DISQUES PROTOPLANETAIRES : CONTRAINTES OBSERVATIONNELLES DES INTERACTIONS PLANETE-DISQUE ET COUPLAGE D'INSTABILITES DE CROISSANCE DES GRAINS
par Thomas COLLIN-DUFRESNE (Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Salle Univers Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux Université de Bordeaux Bat. B18N Allee Geoffroy Saint Hilaire CS 50023
devant le jury composé de
- Emmanuel DI FOLCO - Astronome adjoint - Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux - Directeur de these
- Sean RAYMOND - Directeur de recherche - Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux - Examinateur
- Héloïse MÉHEUT - Directrice de recherche - Observatoire de la Côte d'Azur - Rapporteur
- Sébastien FROMANG - Directeur de recherche - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement - Rapporteur
- Audrey COUTENS - Astronome adjoint - INSTITUT DE RECHERCHE EN ASTROPHYSIQUE ET PLANÉTOLOGIE - Examinateur
- Clément BARUTEAU - Chargé de recherche - INSTITUT DE RECHERCHE EN ASTROPHYSIQUE ET PLANÉTOLOGIE - Examinateur
Les disques protoplanétaires orbitant autour de jeunes étoiles (1-10 millions d'années) sont le berceau des systèmes planétaires. Toutefois, observer directement des planètes en formation est un défi du fait de la grande opacité des disques. D'un point de vue théorique, des barrières physiques liées à la croissance des grains limitent aussi la compréhension des mécanismes de formation planétaire. Les progrès observationnels récents ont révélé une grande diversité de structures dans ces disques, qui pourraient trahir des interactions dynamiques avec des planètes naissantes. Les fortes concentrations de poussières qui y sont observées pourraient constituer des sites favorables à la croissance des grains. Dans cette thèse, je m'intéresse à l'évolution des asymétries en forme de croissants, semblables à celles détectées par l'interféromètre ALMA dans une dizaine de sources. J'ai conduit des simulations hydrodynamiques 2D multi-fluides d'interactions entre un disque et une planète massive enfouie avec le code FARGO3D, et produit des observations synthétiques avec le code de transfert radiatif RADMC3D. Mon étude se base sur l'exemple de l'étoile jeune AB Aurigae, dont le disque comprend une large cavité hébergeant des candidats protoplanètes et un anneau de poussières en forme de croissant étendu. J'ai étudié l'évolution structurelle du vortex que génère l'instabilité de Rossby induite par l'influence d'une planète orbitant dans la cavité du disque, ainsi que la distribution des grains piégés par le maximum de pression associé, jusqu'à la dissipation du vortex. J'ai exploré la possibilité de contraindre l'espace des paramètres physiques de la planète à partir des caractéristiques morphologiques de l'anneau et j'ai mis en évidence l'existence d'une dégénérescence liée à l'excentricité orbitale de la planète. Par ailleurs, j'ai revisité l'hypothèse selon laquelle un large croissant pourrait être associé à la phase de dissipation du vortex. Mes simulations explorent l'influence de la taille et des opacités des grains sur l'observabilité et la durée de vie d'une telle structure. Elles montrent l'impact important de la rétroaction des grains sur le gaz pour l'évolution dynamique du piège à poussières, et pour les observations multifréquences dans le domaine millimétrique. Enfin, j'ai exploré un scénario alternatif dans lequel le temps de croissance lent de la planète générerait des pièges à poussières naturellement plus allongés, bien avant que le vortex se dissipe. Dans une deuxième partie, j'ai étudié l'effet de la coagulation des grains sur le développement de l'instabilité de streaming (SI), un processus supposé actif au sein de tels pièges à poussières qui favorisent la concentration locale des grains. C'est à ce jour le mécanisme privilégié pour franchir les barrières de rebond et fragmentation. J'ai considéré une version simplifiée de l'équation de coagulation pour mener à bien une analyse linéaire de l'instabilité en présence de coagulation, et l'ai implémentée dans un code hydrodynamique afin d'effectuer des simulations hydrodynamiques 2D locales. En particulier, j'ai étudié l'effet de l'instabilité de coagulation (CI) récemment découverte par Tominaga et al. (2021), qui présente l'avantage de se déclencher pour de très faibles valeurs du rapport poussière sur gaz. J'ai démontré qu'elle produit des concentrations initiales de grains sous forme de filaments verticaux, au sein desquels la SI peut se déclencher et conduire à un enrichissement en poussières d'un facteur 30-40 par rapport au cas sans coagulation. L'évolution ultérieure génère une turbulence isotrope qui étale ces filaments et, pour des nombres de Stokes approchant l'unité, la SI domine rapidement les effets de la CI. Mon travail suggère que l'instabilité de coagulation peut aider la mise en route de la SI à l'intérieur des filaments, et que la coexistence des deux instabilités conduit à une source non négligeable de turbulence dans les disques protoplanétaires.