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Soutenances de Thèse/HDR

publié le , mis à jour le

Ci-dessous, la liste des soutenances de thèse se déroulant au LIPhy.

Les soutenances se déroulent (sauf mention contraire) dans la salle de conférence au deuxième étage. Les félicitations au jeune docteur se font en général dans la salle de lecture mitoyenne.

Les manuscrits des thèses soutenues peuvent être consultés/téléchargés en ligne.


Agenda

  • Lundi 3 décembre 14:00-17:00 -

    HDR - Aurélien Gourrier

    Résumé : Analyse de la qualité osseuse à la nanoéchelle, l’apport de la microimagerie quantitative SAXS
    La "qualité osseuse" apparaît depuis une vingtaine d’années comme un facteur déterminant du risque de fracture dans nombre d’études sur le vieillissement et les maladies osseuses. Cette terminologie biomédicale demeure cependant relativement mal définie et désigne généralement les "propriétés intrinsèques tissulaires". Cette HDR porte un regard de physicien des matériaux sur cette problématique avec un focus sur l’ultrastructure tissulaire, i.e. l’analyse structurale à l’échelle des constituants fondamentaux que sont les microfibrilles de collagène et les nanoparticules minérales. Je décrirai, en particulier, comment le développement d’une technique de microimagerie de rayons X synchrotrons basée sur un contraste de diffusion (SAXS) a contribué à évaluer l’impact fonctionnel des paramètres structuraux nanoscopiques depuis l’échelle histologique jusqu’à celle de l’organe. Accessoirement, je montrerai comment un regard croisé sur des questions archéologiques peut constituer un apport bénéfique aux deux disciplines. De façon plus générale, j’introduirai quelques axes stratégiques complémentaires pour l’analyse de la qualité osseuse basés sur des développements méthodologiques récents en microscopie électronique, en imagerie X et en optique.
    Bone quality at the nanoscale, a contribution from quantitative scanning-SAXS imaging
    "Bone quality" has been identified in the last 20 years as a major factor of fracture risk in studies of aging and bone diseases. However, this biomedical term remains relatively unclear, generally pointing to "intrinsic tissue properties". This HDR will describe a materials scientist or physicist view of this issue with a specific focus on the role of the tissue ultrastructure, i.e. the structural analysis of the fundamental bone constituants : the collagen microfibrils and mineral nanoparticles. I will describe, in particular, how the development of a quantitative scanning X-ray scattering (SAXS) technique using synchrotron microbeams can help assessing the functional impact of nanoscale structural parameters from the histological to the organ levels. Incidently, I will show how the cross-over with lessons gained in archaeology can benefit to both fields. More generally, I will describe a selection of complementary strategies for the analysis of bone quality based on recent developments in electron microscopy, X-ray imaging and optics.


  • Mardi 4 décembre 14:00-16:00 -

    PhD - Hengdi ZHANG

    Résumé : Simulation of Blood Microcirculation and Its Coupling to Biochemical Signaling


    Blood flow in microcirculation is vital for oxygen, carbon dioxide and nutrients transport. Most of blood cells are red blood cells (RBCs), so that by blood flow we mean flow of a suspension of RBCs. For long time blood flow has been mainly considered as a passive phenomenon, in which RBCs are viewed as passive carriers of oxygen. The modern view is completely different : blood flow is more active than we thought. The RBCs as well as vascular endothelial cells covering the internal walls of blood vessels are involved in a number of biochemical signalling processes that are triggered by shear stress eliciting a number of biochemical events, and ultimately resulting into vasomotor regulation without participation of the nerve system. For example, RBCs do not only carry oxygen but also ATP (adenosine triphosphate) , the release of which occurs thanks to changes of RBC membrane protein conformations caused by shear stress. Released ATP reacts with some endothelial membrane receptors leading to vasodilation. This thesis is devoted to blood flow and its coupling to biochemical signalling. More precisely, we investigate i) the dynamics of RBCs, ii) the advection diffusion of chemicals in blood flow and the role of iii) the geometry of vessel networks, in the mentioned signalling processes in microcirculations. Firstly, we study the RBC dynamics in a pipe flow with realistic viscosity contrast values, where a link between shape dynamics and rheology is established. Secondly, we develop an advection-diffusion solver that can handle general moving curved boundaries based on lattice-Boltzmann method (LBM) ; we then implement it for the study of the problem of ATP release from RBCs under shear flow. Membrane tension and deformation induced by shear stress together with vessel network geometry contribute to ATP release. Finally we demonstrate the capability of applying our model and our numerical tool to the complete problem of blood under flow involving ATP release from RBCs and endothelial calcium signalling as a preliminary step to the ambitious task of mechano-involved local regulation events in microcirculation.
    Jury

    • Jens Harting, rapporteur
    • Timm Krüger, rapporteur
    • Marc Léonetti, Examinateur
    • Polack Benoît, Examinateur
    • Abdul Barakat, Invité


  • Lundi 10 décembre 14:00-17:30 -

    PhD - Jin Dongliang

    Résumé : Thermodynamics and Kinetics of Methane Hydrate Formation in Nanoporous Media : Theory and Molecular Simulation
    Methane hydrate is a non-stoichiometric crystal in which water molecules form hydrogen-bonded cages that entrap methane molecules. Abundant methane hydrate resources can be found on Earth, especially trapped in mineral porous rocks (e.g., clay, permafrost, seafloor, etc.). For this reason, understanding the thermodynamics and formation kinetics of methane hydrate confined in porous media is receiving a great deal of attention. In this thesis, we combine computer modeling and theoretical approaches to determine the thermodynamics and formation kinetics of methane hydrate confined in porous media. First, the state-of-the-art on the thermodynamics and formation kinetics of methane hydrate is presented. Second, different molecular simulation strategies, including free energy calculations using the Einstein molecule approach, the direct coexistence method, and the hyperparallel tempering technique, are used to assess the phase stability of bulk methane hydrate at various temperatures and pressures. Third, among these strategies, the direct coexistence method is chosen to determine the shift in melting point upon confinement in pores. We found that confinement decreases the melting temperature. The shift in melting temperature using the direct coexistence method is consistent with the Gibbs-Thompson equation which predicts that the shift in melting temperature linearly depends on the reciprocal of pore width. The quantitative validity of this classical thermodynamic equation to describe such confinement and surface effects is also addressed. The surface tensions of methane hydrate-substrate and liquid water-substrate interfaces are determined using molecular dynamics to quantitatively validate the Gibbs-Thompson equation. Molecular dynamics simulations are also performed to determine important thermodynamic properties of bulk and confined methane hydrate : (a) thermal conductivity using the Green-Kubo formalism and the autocorrelation function of the heat-flux and (b) the thermal expansion and isothermal compressibility. Finally, some conclusions and perspectives for future work are given.
    The jury members are :

    • M. Bernard SCHMITT, Directeur de recherche, CNRS, Examinateur
    • Mme. Céline TOUBIN, Professeur, Université Lille 1, Rapportrice
    • M. Sylvain PICAUD, Directeur de recherche, CNRS, Rapporteur
    • M. Jean-Michel HERRI, Professeur, Mines Saint-Etienne, Examinateur
    • M. Arnaud DESMEDT, Chargé de recherche, CNRS, Examinateur
    • M. Benoit COASNE, Directeur de recherche, CNRS, Directeur de Thèse


  • Vendredi 14 décembre 14:00-16:00 -

    PhD - Romain BEY

    Résumé :

    Étude par modélisation moléculaire de la thermodynamique des interfaces et des lignes de contact en milieu confiné




    Dans cette thèse, nous utilisons des outils de simulation moléculaire pour caractériser les propriétés thermodynamiques de fluides confinés dans des matrices solides nanométriques. La modélisation des énergies capillaires à l’échelle moléculaire fait appel, en plus des pressions et des tensions de surface, à l’énergie libre de la ligne triple, la tension de ligne. Une nouvelle méthodologie s’appuyant sur les contraintes mécaniques est développée, permettant de mesurer l’énergie libre d’une interface liquide-gaz confinée et d’en extraire la tension de ligne. L’étude de fluides de Van der Waals, d’eau et de dioxyde de carbone au contact de différents solides confirme la pertinence du concept de tension de ligne jusqu’à des confinements de quelques diamètres moléculaires. Une adsorption de gaz dissouts spécifique à la ligne triple est observée, et son impact sur la tension de ligne modélisé. Les limites d’applicabilité de la méthode mécanique à une interface solide-fluide sont étudiées.
    In this thesis, we use molecular simulation tools to characterize the thermodynamic properties of fluids confined in nanometric solids. In addition to pressures and surface tensions, the modeling of capillarity at the molecular scale requires the consideration of the triple line free energy, the line tension. We develop a new methodology to measure the free energy of a confined liquid-gas interface and its line tension, based on the measurement of fluid mechanical stresses. Van der Waals fluids, water and carbon dioxide are simulated in contact with different solids, and the validity of the line tension concept is observed down to a few molecular diameters confinement. A specific adsorption of dissolved gasses at the triple line is observed, and its impact on the line tension is accounted for by a simple modeling. We assess the validity of the mechanical approach at different solid-fluid surfaces.
     
    Devant le jury composé de :
     
    • Christiane ALBA-SIMIONESCO - Examinatrice
    • Bruno ANDREOTTI - Rapporteur
    • Benjamin ROTENBERG - Rapporteur
    • Pierre-Etienne WOLF - Examinateur

    Notes de dernières minutes : La soutenance sera en français


  • Lundi 17 décembre 09:00-13:30 -

    HDR - Irène Ventrillard

    Résumé : Optical Feedback - Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy


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