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Sciences de la terre et de l'environnement
/ 22-12-2023
Ba Mouhamadoul Moustapha
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Dans le contexte de la rivière Sélune en France, où deux barrages sont en cours de retrait pour rétablir la continuité hydro-sédimentaire de la rivière, cette thèse s'est fixée pour objectif de comprendre les impacts potentiels de ces changements sur la dynamique de la zone hyporhéique. Cette zone, cruciale dans les cycles hydrologiques ainsi que pour la reproduction de certaines espèces de poisson, demeure mal comprise du fait du faible nombre de donnée disponibles. Pour pallier à ce problème, un réseau de capteurs autonomes mesurant différentes variables physico-chimiques a été déployé à partir d'octobre 2021, sur une durée de 2 ans. La méthodologie de cette étude repose sur l'analyse des gradients physico-chimiques verticaux dans les sédiments du lit de la rivière, en se penchant sur l'oxygène et la conductivité. L'hétérogénéité de la perméabilité a également été examinée grâce à des mesures de conductivité électrique. Les résultats ont révélé des variations spatiales significatives de la perméabilité du lit. En particulier, l'impact du flux sédimentaire lié à l'arasement des barrages a été observé, provoquant une diminution de la perméabilité dans certaines zones. En ce qui concerne l'oxygène dissous, les variations observées sont liées aux régimes d'infiltration et d'exfiltration, avec possiblement des baisses temporaires dues à l'activité microbienne en réponse à l'apport de matière organique. De plus, l'arrivée de sédiments en mai 2022 semble avoir entraîné une période prolongée d'anoxie, avec potentiellement des conséquences majeures pour la faune aquatique. Cette recherche a contribué à une meilleure compréhension de la zone hyporhéique et a souligné l'impact significatif du flux sédimentaire sur la perméabilité, la dynamique de l'oxygène et le phénomène de colmatage. Elle a également ouvert de nouvelles perspectives pour l'analyse des propriétés hydrothermiques du lit de la rivière, des flux d'eau et l'utilisation de mesures de conductivité électrique pour estimer la profondeur des échanges nappe-rivière, ainsi que le développement de modèles théoriques pour prédire le transport des éléments dissous et leur dégradation.
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Chimie physique, chimie théorique
/ 21-12-2023
Zhao Yiran
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L'électrochimiluminescence photoinduite (PECL) est la combinaison de la photoélectrochimie des semiconducteurs et de l'électrochimiluminescence (ECL). Ce phénomène n'a été rapporté que dans peu de travaux car les photoélectrodes, indispensable à ce procédé, sont généralement sujettes à une haute instabilité en solution aqueuse. Dans cette thèse, des photoanodes ayant une structure métal-isolant-semiconducteur (MIS), composées de Si comme absorbeur de lumière, d'une couche tunnel de SiOx et d'une couche mince métallique (Pt, Ir, Ni), sont d'abord décrits pour deux systèmes ECL anodiques : [Ru(bpy)₃]²⁺-TPrA et luminol-H₂O₂. En pratique, l'excitation proche infrarouge (NIR) de la photoanode soumise à un potentiel produit une émission à 630 nm pour [Ru(bpy)₃]²⁺ et à 440 nm pour le luminol, entraînant un décalage entre les longueurs d’ondes d’excitation et d’émission de -220nm et de -410 nm, respectivement, entraînant un décalage entre les longueurs d’ondes d’excitation et d’émission de -220 nm et de -410 nm, respectivement. Ensuite, des systèmes ECL tout optique (AO-ECL) sont développés avec des jonctions photovoltaïques spécifiques en Si avec le système luminol-H2O2 sans fil ni polarisation externe. Les photovoltages générés dans ces jonctions sous illumination NIR sont suffisamment élevés pour déclencher simultanément une réaction anodique ECL sur une anode modifiée en C, Au ou Pt et réduire le H₂O₂ sur une cathode modifiée en Pt. Enfin, La PECL localisée et l'imagerie NIR sont appliquées sur des micropiliers en Si dans [Ru(bpy)₃]²⁺-TPrA. Malgré la grande longueur de diffusion des trous dans le Si cristallin, les micropiliers permettent de confiner les trous, ouvrant des perspectives prometteuses pour la microscopie et l'imagerie.
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Génétique, génomique, bioinformatique
/ 21-12-2023
Bouguéon Matthieu
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La fibrose hépatique est une réponse de cicatrisation excessive induite par des lésions chroniques. Elle se caractérise par une accumulation de matrice extracellulaire (MEC), principalement constituées de collagène 1 (COL1), qui augmente la rigidité des tissus et entraîne un grave dysfonctionnement du foie. L'activation des cellules étoilées du foie (CEF), induite par le facteur de croissance TGFB1, est le principal processus à l'origine de la fibrose hépatique. Afin d'étudier la dynamique des CEF durant le développement et la réversion de la fibrose, nous avons développé un modèle multi-échelle intégrant les différents états des CEF ainsi que leur production de COL1, sous influence du TGFB1. Ce modèle est implémenté avec le langage Kappa, qui est un langage de réécriture de graphes à sites. En plus d'être le premier modèle multi-échelle de Kappa, ce modèle nous a permis de capturer la plasticité des cellules étoilées durant le développement et la réversion la fibrose. Les prédictions du modèle montrent que l'état d'inactivation des CEF joue un rôle essentiel dans le développement de la fibrose. Le modèle a été validé par de nouvelles expériences chez la souris et les prédictions ont été validées avec des données de RNAseq chez des patients fibrotiques.
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Informatique
/ 21-12-2023
Ayats H. Ambre
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Avec les progrès récents dans le domaine de l'intelligence artificielle, la question du contrôle humain est devenu centrale. Aujourd'hui, cela passe à la fois par des recherches en explicabilité et des systèmes centrés autour de l'interaction avec l'utilisateur·ice. De plus, avec l'expansion du web sémantique et des méthodes de traitement automatique du langage naturelle, la tâche de construction de graphes de connaissances à partir de textes est devenu un enjeu important. Cette thèse présente un système centré-utilisateur·ice pour la construction de graphes de connaissances à partir de textes. Cette thèse présente plusieurs contributions. Tout d'abord, nous introduisons un workflow centré-utilisateur·ice pour la tâche sus-citée, ayant la propriété d'automatiser progressivement les actions de l'utilisateur·ice tout en lui laissant un contrôle fin du résultat. Ensuite, nous présentons nos apports dans le domaine de l'analyse de concepts formels, utilisés afin de concevoir un module d'apprentissage fainéant et explicable pour la tâche de classification de relations. Enfin, nous présentons nos apports dans le domaine de l'extraction de relations, et comment ces apports s'inscrivent dans le workflow présenté précédemment.
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Physique
/ 21-12-2023
Mandal Ritwika
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Ces dernières années, avec le développement du laser ultrarapide et intense, des opportunités sans précédent sont apparues pour modifier les propriétés macroscopiques des matériaux de manière efficace et ultra-rapide. Les techniques d’analyse avancées, en particulier la diffraction des rayons X en temps résolue, permettent de sonder la structure des matériaux photo-excités avec les résolutions temporelles adéquates, des échelles de temps sous-ps a la microseconde et au-delà. Cette étude se focalise principalement sur les systèmes électroniques corrélés, les composes de T i 3 O 5 et V 2 O 3 . Il a été démontré récemment que la transformation macroscopique dans des matériaux photo-excitables a changement de volume suit l’onde de déformation. Ici, nous avons cherché à comprendre ce mécanisme d’ondes de déformations dans les systèmes électroniques corrélés en étudiant deux systèmes présentant des changements de volume de différents types au cours de la transition de phase. La transition de phase semi-conducteur (β) à métal (λ) dans T i 3 O 5 est associée à un changement de volume significatif. V 2 O 3 , d’autre part, subit à la fois une contraction de volume et un changement de symétrie lors de la transition isolant (AFI) -métal (PM). Une partie de ce travail de doctorat est consacrée au mécanisme de commutation à l’échelle de la nanoseconde dans T i 3 O 5 . Sur ces échelles de temps, la transition de la phase β- à λ se propage à l’intérieur et à travers les joints de grains (entre les nanocristaux). Nous montrons que cette dynamique dépend de la taille des nanocristaux. Nous étudions cette croissance de la phase photoinduite lors de la dissipation de la chaleur et recherchons des corrélations entre ce processus lent et les la forme des domaines nanoscopiques résultant de la transition induite par l’onde de déformation, se produisant sur une échelle de temps ultra-rapide. Les résultats sont rationalisés par une simulation numérique basée sur un modèle 2D de diffusion de chaleur, qui cartographie la distribution de phase dans ces échantillons polycristallins. Dans V 2 O 3 , la dynamique ultrarapide est régie par la propagation des déformations longitudinales dans l’épaisseur du film et par les déformations de cisaillement au sein des cristallites. Grâce a la morphologie des échantillons et a la photo-excitation homogène, aucune réponse lente n’est observé dans ce cas. Notre étude structurale à un délai de 100 ps après la photo-excitation montre une séparation de phase à une fluence laser au delà d’une fluence seuil, et une transformation complète au delà de la fluence de saturation.
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Informatique
/ 20-12-2023
Delaunay Julien
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Cette thèse se concentre sur la génération d'explications locales pour les modèles de machine learning déjà déployés, en recherchant les conditions optimales pour des explications pertinentes, prenant en compte à la fois les données et les besoins de l'utilisateur. L'objectif principal est de développer des méthodes produisant des explications pour n'importe quel modèle de prédiction, tout en veillant à ce que ces explications demeurent à la fois fidèles au modèle sous-jacent et compréhensibles par les utilisateurs qui les reçoivent. La thèse est divisée en deux parties. Dans la première, on améliore une méthode d'explication basée sur des règles. On introduit ensuite une approche pour évaluer l'adéquation des explications linéaires pour approximer un modèle à expliquer. Enfin, cette partie présente une expérimentation comparative entre deux familles de méthodes d'explication contrefactuelles, dans le but d'analyser les avantages de l'une par rapport à l'autre. La deuxième partie se concentre sur des expériences utilisateurs évaluant l'impact de trois méthodes d'explication et de deux représentations différentes. Ces expériences mesurent la perception en termes de compréhension et de confiance des utilisateurs en fonction des explications et de leurs représentations. L'ensemble de ces travaux contribue à une meilleure compréhension de la génération d'explications pour les modèles de machine learning, avec des implications potentielles pour l'amélioration de la transparence, de la confiance et de l'utilisabilité des systèmes d'IA déployés.
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Statistique/modélisation en écologie, géosciences, agronomie et alimentation
/ 20-12-2023
Letard Mathilde
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Les interfaces terre-eau, fortement vulnérables au changement climatique et à la pression anthropique, requièrent une surveillance accrue. Toutefois, l’observation ininterrompue des zones submergées et émergées demeure un défi en raison de la présence d’eau. La télédétection lidar topobathymétrique constitue une solution adéquate en assurant une représentation continue des zones terre-eau, matérialisée par des nuages de points 3D et des formes d’ondes 1D. Cependant, une pleine exploitation de ces données requiert des outils encore en attente de développement. Cette thèse présente plusieurs méthodes d’extraction de connaissances des données lidar topo-bathymétriques, incluant des approches de classification basées sur des nuages de points bi-spectraux et des formes d’ondes bispectrales. En outre, des réseaux de neurones profonds sont conçus pour la segmentation sémantique, la détection et la classification d’objets, ainsi que l’estimation de paramètres physiques de l’eau à partir des formes d’ondes bathymétriques. L’utilisation de modèles de transfert radiatif guide des approches visant à réduire la nécessité de données labélisées, améliorant ainsi le traitement des formes d’ondes lidar dans les eaux très peu profondes ou turbides.
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Photonique
/ 19-12-2023
Agaisse Romain
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La stabilité en fréquence des lasers est une propriété recherchée dans de nombreux domaines tels que les communications optiques, la spectroscopie ou encore la métrologie temps-fréquence. Dans ce contexte, l’institut Foton a mis au point un principe permettant d’auto-affiner spectralement un laser à des niveaux extrêmement bas. Pour cela on pompe un résonateur Brillouin non-réciproque ce qui génère une onde Stokes spectralement pure. L’ajout d’une boucle à verrouillage de phase qui contre-réagit sur la pompe permet alors d’éviter les sauts de modes du résonateur Brillouin tout en affinant spectralement le laser de pompe, produisant ainsi un effet d'auto-affinement en cascade. Dans ce manuscrit, nous étudions théoriquement et expérimentalement le système d’auto-affinement spectral laser assisté par effet Brillouin. La modélisation de l’ensemble de ses constituants par le biais du formalisme des fonctions de transfert est confortée par des validations expérimentales. Ces fonctions de transfert rendent compte de la réponse des différents éléments du système vis-à-vis des fluctuations de phase et d’amplitude. L’expression de la fonction de transfert du système complet est ensuite validée expérimentalement en comparant les prévisions théoriques aux mesures de fonction de transfert en boucle ouverte ainsi qu'en réponse indicielle. L’exploitation du modèle et de ses paramètres physiques ajustables permet alors de réduire davantage les fluctuations de fréquence pour un laser de pompe à état solide émettant à 1,54 \uD835\uDF07m. Cela nous permet notamment de mettre en évidence le fait que le résonateur Brillouin dans ces conditions de verrouillage de phase joue le rôle d'une référence optique. Les performances du système sont ensuite évaluées en dupliquant ce dernier et en mesurant dans le domaine micro- onde le battement entre les deux systèmes indépendants. Finalement, le principe du « buffer reservoir » est ajouté au système d’affinement spectral. Ce principe basé sur l’insertion d’un mécanisme d’absorption non-linéaire dans le laser de pompe permet de réduire l'excès de bruit d'amplitude aux oscillations de relaxations de 32 dB. Ainsi on supprime la principale source de bruit d’amplitude converti en bruit de phase dans le système.
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Chimie moléculaire
/ 19-12-2023
Alleman Cécile
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Les interactions protéine – protéine (IPP) sont essentielles à la régulation des phénomènes cellulaires. Elles impliquent deux partenaires : une protéine adaptatrice et une protéine effectrice, cette dernière étant régulée positivement ou négativement. Bien que l’inhibition des IPPs constitue une approche thérapeutique solide, la stabilisation reste encore peu étudiée, mais pourrait mener à de nouvelles modalités prometteuses. Ce projet se concentre sur la famille de protéines adaptatrices 14-3-3 qui interagit avec plus de 200 partenaires. Parmi eux, la protéine p53 est l’objet de multiples recherches dû à sa fonction régulatrice clé de nombreux processus biologiques (réparation de l’ADN, apoptose). Ces fonctions majeures sont cependant altérées dans la moitié des cancers, favorisant ainsi le développement tumoral. Des études préliminaires ont montré que la stabilisation de l’interaction entre p53 et 14-3-3 à l’aide d’une colle moléculaire permettait de restaurer l’activité antitumorale de p53. Parmi ces colles moléculaires, la fusicoccine-A (FC-A) se localise dans la vallée formée par 14-3-3 et permet d’augmenter la stabilisation du complexe protéique. Dans ce contexte, ce projet se concentre sur l’accès à des analogues simplifiés de la FC-A à travers la synthèse de squelettes tricycliques afin d’élargir la librairie de colles moléculaires. Des analogues [6-8-5] à partir d’un substrat aromatique sont envisagés, ainsi que des analogues [5-8-5] à partir d’un dérivé cyclopentane, plus proches de la structure cible. Différentes stratégies de synthèse ont été explorées afin d’accéder à ces analogues.
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Sciences des matériaux
/ 19-12-2023
Wang Zheng
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Dans cette thèse, la synthèse, les propriétés et les applications de verres contenant des quantum dots (QDs) de chalcogénure ont été étudiées. Des verres contenant des QDs à base de chalcogénure de plomb (PbSe ou PbS) ont été préparés. Leurs propriétés optiques et leurs applications potentielles ont été explorées en combinaison avec le co-dopage aux ions Tm3+. De plus, sur la base de ces résultats, des verres contenant des QDs de ZnS ou de ZnSe, sans plomb, ont été préparés avec succès. Leurs performances luminescentes ont été encore améliorées par dopage avec des ions de métaux de transition représentés ici par le nickel. Ces résultats jettent les bases pour l’amélioration des propriétés optiques de verres contant des QDs à base de chalcogénure de plomb et aussi pour le développement de verres aux QD sans métaux lourds et donc plus respectueux de l’environnement. Bien que des améliorations futures soient possibles et nécessaires pour des applications réelles, ces verres aux QDs de chalcogénure, développés dans ce travail, présentent un potentiel d'applications dans les domaines des concentrateurs solaires luminescents, de l'anti-contrefaçon optique, de l'éclairage à semi-conducteurs et de la mesure optique de la température.
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