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Laboratoire Matière & Systèmes Complexes (Paris)

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Works: 31 works in 33 publications in 2 languages and 33 library holdings
Roles: Other, 984
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Most widely held works by Laboratoire Matière & Systèmes Complexes (Paris)
Impact d'une perturbation mécanique ou photo-chimique sur le trafic intracellulaire by Kelly Aubertin( Book )

3 editions published between 2014 and 2017 in English and French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

The cell cytoplasm is crowded with membrane-delimited compartments, permanently communicating with each other. Such communication is permitted by active transport, also called intracellular trafficking, of vesicles along the cytoskeleton (actin filaments, microtubules), and mediated by molecular motors. In order to perturbate this intracellular trafficking, two different ways to apply controlled physical stresses have been performed. The first perturbation is a mechanical one: we used magnetic endosomes to probe and stress the cell body. To obtain them we internalized magnetic nanoparticles into mesenchymal stem cells (MSC) through the natural endocytosis pathway. These endosomes align into chains in the presence of a magnetic field. The mechanical perturbation then consists in applying a rotational magnetic field on these chains. When comparing the activity before and after a shear stress, we observed a decrease in the intracellular activity. The second perturbation has a photochemical origin, through the excitation of an internalized photosensitizer molecule (m-THPC or TPCS2a). By combining measurements of local cytoplasmic viscosity and intracellular activity, we found that photo-activation induced only a slight increase in viscosity while a massive slowing down of trafficking was observed. These effects are correlated with depolymerization of the microtubule network. The experiments demonstrate that these two photochemical agents have different intracellular impacts. Eventually, we studied a second effect of the photochemical perturbation which is the massive and rapid emission of extracellular vesicles
Caractérisation et modélisation du réseau viaire by Romain Pousse( )

1 edition published in 2020 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The city is a system composed of multiple structures, activities, spaces or networks in constant evolution. In view of its complexity, city as a whole is an hard study object. On the contrary, taking an interest in one of its components has been at the origin of many scientific studies from all horizons and all fields. In this work, we keep the same approach and we are interested of the road network and more particulary the space trace. We make hypothesis this network is a sensible indicator of the urban form whose we research to understand the logic development. Therefore, an graph representation of this network and an ways reconstruction (continuity between segments) have permitted the development of analysis tools by means of graphs theory indicators or statistical indicators. For this last category, we observe a log-normal distribution for the ways length in many cities (London, Paris, San Francisco). Using artificials models, our goal is to understand the development of this distribution depending to city data and understanding of this graph. We first research to better characterize the observed distributions and then to develop several processes depend characteristics established on this graph in order to find this statistic. We based in particular on the principles of ways creation on the division of parcels related to their sizes or their network position. We note that strong influence of topologique distance in the choice of parcels cuts to form an log-normal distirbution
Translocation de biopolymères à travers des pores naturels ou artificiels by Thomas Auger( )

1 edition published in 2016 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

La translocation de biopolymères à travers un nanopore intervient dans de nombreux processus biologiques et technologiques, comme le transport nucléocytoplasmique dans le pore nucléaire des cellules eucaryotes, la sécrétion de protéines, le séquençage rapide de l'ADN ou l'électrophorèse capillaire.Nous proposons une technique optique en molécule unique originale pour l'étude de la translocation de biopolymères à travers un nanopore basée sur l'effet Zero-Mode Waveguide. Nous nous sommes intéressés au passage d'ADN double-brin de plusieurs tailles, d'ADN simple-brin et d'ARN, entraînés par un flux à travers une membrane nanoporeuse track-etched. Nous montrons qu'il existe un flux critique régissant le passage des biopolymères indépendant du rayon des pores ainsi que de la taille des biopolymères et de leur nature, conformément aux prédictions théoriques de Brochard et de Gennes.Le pore nucléaire est un nanopore biologique responsable du transport sélectif entre le noyau et lecytoplasme des cellules. Nous avons étudié l'influence de la concentration en importinBeta1 - une protéine nécessaire au transport nucléocytoplasmique - sur l'organisation du canal central du pore nucléaire deXenopus laevis en mesurant la diffusion de molécules de Dextran fluorescentes à travers celui-ci. Nous observons une ouverture du canal central à basse concentration suivi d'un rétrécissement de celui-ci à plus forte concentration. Cette évolution du rayon du canal central avec la concentration en importin Beta1est conforme aux modèles en champ moyen de Opferman et coll. et de Ando et coll. et aux observations expérimentales sur des systèmes reconstitués in vitro de Lim et coll. et Zahn et coll
Biotransformations, dégradation et cycle de vie des nanoparticules d'or en milieu intracellulaire by Alice Balfourier( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les nanoparticules d'or possèdent des propriétés optiques uniques qui en font des outils prometteurs pour l'imagerie médicale, la thérapie ou le diagnostic. Toutefois, le cycle de vie de ces nanoparticules reste encore relativement mal connu à l'échelle cellulaire. A court terme, les nanoparticules sont internalisées par les cellules et séquestrées au sein des lysosomes, qui sont les compartiments intracellulaires chargés de la dégradation et du recyclage des composés endogènes défectueux ou exogènes. Nous avons concentré notre étude sur cette étape du cycle de vie des nanoparticules, et en particulier sur la dualité du lysosome et des nanoparticules qu'il contient. Dans un premier temps nous avons étudié ce système du point de vue du lysosome, et plus particulièrement l'impact des nanoparticules d'or sur son intégrité structurelle et fonctionnelle. Dans un second temps, nous avons considéré ce système du point de vue des nanoparticules elles-mêmes et de leurs biotransformations en milieu lysosomal. Dès leur séquestration dans le lysosome, les nanoparticules s'agrègent, ce qui module leurs propriétés optiques des nanoparticules d'or, et peut donc modifier leur potentiel médical. Afin de mieux comprendre cette première biotransformation, nous avons caractérisé la nature des agrégats formés au sein du lysosome, et mis en lumière le potentiel thérapeutique des agrégats de nanosphères, qui isolées sont jugées médicalement non pertinentes. Enfin, nous nous sommes intéressés au devenir des nanoparticules d'or dans des cellules sur une période de six mois. Nous avons démontré que, contrairement au credo scientifique jugeant que les nanoparticules d'or sont bio-inertes, celles-ci étaient dégradées in vitro. Ce phénomène a été observé des quelques jours, et est suivi d'une recristallisation de l'or libéré. L'analyse transcriptomique des voies biologiques activées au cours de cette biodégradation a permis d'identifier les composés biologiques impliquées dans cette transformation, mais aussi d'identifier des similitudes dans la réponse à aux nanoparticules d'or et à l'or ionique, suggérant qu'il existe un métabolisme commun à ces deux formes d'or. Cette analogie ouvre de nouvelles perspectives pour la compréhension du cycle de vie des nanoparticules mais aussi pour la thérapie. En conclusion, ce travail de thèse a permis de mettre en lumière de nouvelles étapes du cycle de vie des nanoparticules d'or, et d'en déduire de possibles voies thérapeutiques tirant partie de processus biologiques non exploités, tout en gardant en ligne de mire les questions toxicologiques liées aux nanomatériaux
Agrégats multicellulaires magnétiques : mécanique des tissus et biodégradation des nanomatériaux by François Mazuel( )

1 edition published in 2016 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les nanoparticules d'oxyde de fer ont récemment été envisagées comme outils pour l'ingénierie tissulaire. Elles sont internalisées par les cellules qui deviennent alors magnétiques. Des forces magnétiques peuvent ainsi être appliquées à distance sur ces cellules pour contrôler leur organisation spatiale et temporelle, et former un tissu. Ces applications posent la question du devenir des nanoparticules, qui conditionne in fine leur utilisation clinique. Ce travail s'inscrit dans ce cadre et comporte deux axes.La première partie traite de l'étude des propriétés mécaniques et rhéologiques de tissus biologiques modèles, les agrégats multicellulaires. Une combinaison de méthodes magnétiques est proposée pour fabriquer et stimuler des tissus magnétiques de taille et de forme contrôlées. Ces agrégats magnétiques sont soumis à distance à des contraintes magnétiques d'écrasement. L'étude de leur déformation permet d'explorer des caractéristiques statiques et dynamiques rarement étudiées à l'échelle tissulaire (tension de surface, loi puissance, non linéarité). La deuxième partie se concentre sur l'évolution à moyen terme des nanoparticules dans leur environnement tissulaire, au cœur des agrégats. En combinant ce tissu modèle avec des méthodes de quantification magnétique, nous avons pu mettre en évidence une dégradation massive d'origine endosomale, sans pour autant impacter de manière importante l'homéostasie du fer. De plus, le modèle tissulaire mis en place permet d'étudier la biodégradation intracellulaire de n'importe quel type de nanoparticules. Nous l'avons testé avec des nano-architectures plus complexes: nanocubes, nanodimers, ou nanoparticules magnéto-plasmoniques
Respiratory Neural Network in Humans : Spatiotemporal Mapping of Neural Oscillations and Mathematical Modelling by Fakhrul Rozi Ashadi( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Breathing involves a complex interplay between the automatic brainstem network and the cortical command. Both networks interact harmoniously to control respiratory muscles contraction, thereby ensuring normal blood gas levels either during speech, volitional breathing or a ventilatory load increase. Understanding the respiratory neural network is crucial for many reasons in medicine, physiology and physics: (1) increased respiratory loading is a major feature of several respiratory diseases (chronic obstructive pulmonary disease, emphysema, pulmonary fibrosis), (2) failure of the voluntary motor and cortical sensory processing drives is among the mechanisms that precedes acute respiratory failure. In addition some of the cerebral structures involved in responding to inspiratory loading also participate in the perception of breathlessness, a common and often distressing symptom in many diseases, (3) This neural network vital for life would benefit from the building of a mathematical model able to simulate and analyze its dynamics in disease conditions and may serve as a paradigm of physiological and physical synchronization. Therapeutic interventions could also be tested on the network model, for instance with a magnetic field, to alter connectivity. It will be then possible to test such approach in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) using cerebral neuro-modulating techniques with the goal to increase respiratory muscle performance. Using high density electroencephalography, we built the spatiotemporal map of the respiratory neural network during inspiratory loading in 20 healthy control subjects, and compared its dynamics to another motor network (hand motion). Time-frequency analyzes revealed the specific neural frequency patterns. To understand the brain communication, we reproduced mathematically the neural frequency code. There are three main components in the model: the neuronal scheme, the connectivity map and the synaptic model. Altogether, they are responsible of the dynamics of the neural networks. For the neuronal scheme, we use the Hodgkin Huxley (conductance-based) model, a set of nonlinear differential equations that approximates the electrical characteristics of excitable cells such as neurons. We consider the tonic-spiking regime of the model. For the connectivity map, the way neurons are connected into one another, we consider neurons that are placed in a two dimensional Cartesian grids. Connectivity between two neurons is governed probabilistically based on their Euclidean distance. For the synaptic model, neurons are either excitatory or inhibitory and are chemically connected. In the network, whether a neuron is excitatory or inhibitory is decided probabilistically. The type of connection depends on the type of the neurons. Finally, we are now able to replicate the dynamics of a specific region of interest (ROI) of the network and the complex interactions between two ROIs
Growth and activity of neuronal cultures : emergence of organized behaviors by Tanguy Fardet( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

In this thesis, I provide models and numerical tools to better understand and predict the behavior and development of neuronal cultures and devices.Neuronal cultures have proven invaluable in improving our understanding of how the brain processes information, by enabling researchers to investigate neuronal and network response functions to various perturbations and stimuli.Furthermore, recent progress in microfluidics have opened the gate towards more elaborated neuronal devices, bringing us one step closer to complex signal processing with living in vitro neurons.In a first part, I propose a mechanism to explain the epileptiform bursts of activity present in cultures, mechanism which I formulate as a concise theoretical model. I subsequently test the predictions of this model on cultures and show that they are indeed compatible with the behavior observed in vitro.I further develop this description in the second part of the thesis, where I analyze its spatiotemporal dynamics and the fact that burst nucleate in specific areas in the network.Since predictions and analysis of these nucleation centers strongly depends on the network structure, I develop a simulation platform to enable efficient modeling of the network development. This software takes into account the interactions between the neurons and their environment and is the first platform to provide versatile and complete models to simulate the entire growth process of neurons. I demonstrate that this simulator is able to generate valid neuronal morphologies, then use it to propose new network topologies to describe neuronal cultures, as well as to reproduce existing neuronal devices. I then show that the activities sustained by these structures are compatible with the experimental recordings.Eventually, I discuss several future directions for which the use of neuronal devices would enable to circumvent current limitations of neuronal cultures, thus providing new information on the processes which underlie brain development and plasticity
Approches interdisciplinaires du domaine des vésicules extracellulaires : nouvelles méthodes et outils pour le transfert en clinique en médecine régénérative et délivrance de médicaments by Max Piffoux( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les vésicules extracellulaires sont des nano-vésicules (100nm) comprenant les exosomes, microvesicules et corps apoptotiques, sécrétées par toutes les cellules de l'organisme. Elles ont des rôles physiologiques et physiopathologiques dans l'hémostase, l'inflammation, la transmission d'information et de molécules biologiques, les métastases, ou la régénération tissulaire. Par exemple, des vésicules issues de cellules souches mésenchymateuses ont le même effet que leur cellule mère dans la régénération du myocarde infarci, mais ont beaucoup d'avantages par rapport à ces dernières : possibilité de les conserver au congélateur, peu immunogènes, ne provoquant pas d'embolies, pas de risque de différentiation anarchique, etc. Toutefois, l'utilisation en clinique de ces vésicules reste difficile pour des raisons pratiques : très faible production par les cellules, difficulté à les caractériser, méthodes de chargement avec des agents thérapeutique peu reproductible, méthodes d'imagerie ou de d'ingénierie peu efficientes, etc. Nous avons développé des méthodes pour répondre à ces défis, croisant la biologie, la pharmacie et la physique, et avons pu découvrir que certaines de ces techniques pouvaient être utilisées dans d'autres domaines et pour d'autres indications. En pratique, pour répondre au problème de la caractérisation des vésicules, nous avons proposé une nouvelle méthode d'imagerie utilisant le microscope électronique en cellule liquide « in situ » pour observer des vésicules dans leur milieu liquide en temps réel, et peut être utilisé pour observer d'autres matériaux et phénomènes comme les liposomes ou des processus biologiques. Nous avons proposé une nouvelle méthode de chargement des vésicules avec des molécules thérapeutiques en les fusionnant avec des liposomes, permettant la délivrance d'agents de chimiothérapie plus efficacement que des liposomes. La méthode de production des vésicules à grand rendement a nécessité 3 d'itérations successives, toutes basées sur le même concept de vésiculation induite par une contrainte mécanique, et a abouti à une méthode efficace, scalable, et conformes aux standards de production pharmaceutique. La protéomique de ces vésicules montre des expressions de protéines plus proche d'un sous type de vésicule issues de la membrane plasmique appelées microvésicules. Les vésicules issues de cette méthode ont été testées in vitro avec succès, induisent un phénotype régénératif dans des modèles cicatrisation de fistule cutanéo-digestives et des modèles murins d'insuffisance cardiaque chronique. D'autres études sur les vésicules produites par cette méthode sont en cours sur la régénération osseuse, articulaire et cérébrale, ou la délivrance de médicaments et sur l'inhibition du phénomène métastatique en cancérologie. Nous commençons aujourd'hui à défricher le transfert de ces vésicules en clinique par le biais de productions en conditions pharmaceutiques dites et de la mise en place d'une start-up
Instabilités et dynamiques de particules en interaction dans un système quasi-unidimensionnel by Tommy Dessup( )

1 edition published in 2016 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

In this thesis, we provide a detailed theoretical and numerical study of instabilities and dynamics in quasi-one-dimensional systems of repulsively interacting particles in a thermal bath.When the transverse confinement decreases, theses systems display a structural transition from a line to an homogeneous or inhomogeneous staggered row configuration. We have exhibited and explained the supercritical or subcritical character of the bifurcation according to the particles interaction and to the system geometry. The quantitative description of stable equilibrium configurations called "bubbles" has been done, their shapes consist in coexistence of line and zigzag phases.The "bubble" dynamics has been modelized by considering an effective particle that diffuses in a periodic potential induced by the discrete character of the system. When several "bubbles" coexist, they interact and evolve towards a single stable "bubble" through coalescence and collapse mechanisms. We have shown that the configuration topology has to be taken into account and exhibited frustration effects leading to either an attractive or repulsive interaction between "bubbles". Then we have shown the divergence of the mean squared transverse displacements of the particles near the transition thresholds and analytically explained these critical behaviors by the existence of a soft mode in the configuration vibrational spectrum. With this eigenmodes description, we have also interpreted a diffusion enhancement of a particle file moving on an asymmetrical periodic potential with respect to the free file diffusion
Dynamique des liquides sur substrat froid, avec solidification. by Rémy Herbaut( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

We study the liquids spreading on cold substrate, with solidification. The intended application is the aeronautical sector, which faces icing problems when the aircraft is on the ground. The deicing is currently carried out by an ethylene glycol jet, which contributes to an additional cost for the companies and a significant pollution. Our objectives focus on fundamental issues of spreading a drop on a substrate at a temperature below the solidification temperature. On a given surface, is it possible to predict whether the drop solidifies or spreads as soon as it is impacted ? What are the forms taken by it, before, during and after solidification? What is the solidification mechanism and its influence on the spreading dynamics? What are the parameters that control the dynamics of the processes involved ? Several devices and models will be implemented to provide some answers to these questions. Our goals also include strategies to avoid freezing drops and allowing them to slide before freezing. Oscillation of a droplet or grafting of polymer to modify the surface condition will also be considered. This thesis attempts to bring some new elements of understanding by focusing on two very different types of flows. First, the advance of a line of contact in the presence of solidification. Second, the growth of a solid drop under continuous liquid feed
Approche multidisciplinaire pour la détection de métaux lourds en environnements aquatiques by Gwennhaël Brackx( )

1 edition published in 2017 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

La gestion de l'eau douce est un problème majeur partout dans le monde. Les activités anthropiques liées à l'industrie, à l'agriculture et à l'implantation humaine sont les principales sources de pollutions de l'eau. Afin mettre en place des politique de prévention de la pollution, de réhabilitation des environnements aquatiques ou de recyclage des eaux usées, il est nécessaire d'acquérir des données massives sur la qualité de l'eau. Or, les méthodes actuelles de suivi des contaminants présentent des coûts élevés et de faibles débits de mesure du fait de leur incompatibilité avec un déploiement sur le terrain. Ces deux freins majeurs ne permettent pas de suivre les concentrations en polluant et notamment en métaux lourds dans les milieux aquatiques à des échelles spatiales et temporelles pertinentes. Plusieurs organisations internationales, dont l'ONU, ont de ce fait recommandé le développement de nouvelles méthodes analytiques plus performantes. Nous proposons ici une technique de mesure des contaminants métalliques lourds basée sur la diffusion Raman exaltée de surface (SERS). Le SERS présente de nombreux avantages pour l'analyse environnementale dont la sensibilité, la spécificité,la rapidité de mesure, l'adaptabilité aux matrices complexes ainsi que le coût modéré d'un instrument portable. Nous détaillerons donc la construction de la sonde SERS dédiée à la quantification de l'ion métallique lourd cible Zn2+, ainsi que les traitements de données nécessaire à l'établissement d'une quantification. Puis, nous examinerons la robustesse de la méthode de quantification vis-à-vis des sources de variabilités qui seront inévitablement rencontrées dans les eaux naturelles
Effet de contraintes géométriques sur la distribution, à l'échelle de la cellule, d'une méthyltransférase by David Pereira( )

1 edition published in 2016 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The environment, in particular its mechanical properties, plays an important role in regulating cell shape, cell adhesion and motility, and more generally in cell fate. Many studies have focused on the link between the transduction of physical cues and the regulation of gene expression by transcription factors. However, few studies have investigated the effects of mechanical cues on the regulation of proteins modifying chromatin states despite their importance in cell fate. In this thesis, we investigated the effects of mechanical and geometric environment on the distribution of a protein that can modify the chromatin state (the methyltransferase SMYD3). For this purpose, we used adhesive micropatterns with different shapes and areas. We found that spreading area and cell shape impact the distribution of SMYD3 in the cell. We show that the distribution of certain methylation marks within the cell correlates with SMYD3 distribution and colocalizes in some cases. Finally, we established a link between changes in geometric properties and SMYD3 redistribution and highlighted a link between the mechanical state of the cytoskeleton and the redistribution of SMYD3
Interactions médiées dans la matière molle et tension de surface des fluides actifs. by Ruben Zakine( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

This thesis focuses on two topics ubiquitous in soft matter: first, mediated interactions between nano-to-micrometer sized objects, second, surface tension in out-of-equilibrium systems. The first part of this thesis is devoted to the properties of a system of particles whose interactions are mediated by a fluctuating background. We start with a nonequilibrium study and we show that the combination of mediated interactions and of the nonequilibrium drive leads to complex structures. Our predictions, beyond statistical mechanical methods, rest on extending the methods of nonlinear dynamics in pattern forming systems, to systems with a local conservation law. The second study of this part is dedicated to an equilibrium experimental system of colloidal particles embedded in lyotropic lamellar phases. Relying on a bottom-up approach, we implement the details of the interaction between each colloidal particle and each lamella to come up with an exact description of the effective force emerging between colloids. These analytical results are then used to discriminate between two types of interaction, both being possibly encountered in experiments. The second part of this thesis focuses on the notion of surface tension for interfaces involving active fluids. We will come up with a definition relating macroscopic forces to microscopic ones, either between particles or, when applicable, between particles and a confining medium. When the active fluid is in contact with a solid boundary, the solid-fluid surface tension is, in general, a more complex quantity than its equilibrium counterpart. By this we mean that its value may depend on the geometry or other details of the measuring device. We will also show that a carefully designed probe allows us to access an equation-of-state-abiding surface tension akin to its equilibrium counterpart. Liquid-vapor interfaces can also be encountered in assemblies of self-propelled particles when these undergo a motility-induced phase separation. We show also that the surface tension associated to a liquid-vapor interface possesses a mechanical definition that echoes the equilibrium one
Acoustique des milieux bulleux : applications à la conception de métamatériaux et à la manipulation de bulles by Maxime Lanoy( )

1 edition published in 2016 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Lorsqu'elle est excitée par une onde ultrasonore, une bulle d'air oscille. Les mouvementsl'interface eau-air entrainent un déplacement local du fluide hôte qui devient lesiège de la propagation d'une onde diffusée. Ce mécanisme très simple est fidèlementdécrit par le formalisme de Rayleigh-Plesset datant du début du siècle dernier. Abasse fréquence, au voisinage de la résonance de Minnaert, les oscillations de la bullepeuvent devenir particulièrement amples et la diffusion extrêmement efficace. Dansun environnement réaliste, les bulles sont présentes en grand nombre et la descriptionse complique sensiblement puisque la propagation résulte de l'interférence entre uneinfinité de séquences de diffusion.Au cours de cette thèse, nous introduirons les modèles de milieux effectifs quipermettent de prédire le comportement de fluides bulleux désordonnés. Après avoirété confrontées aux résultats issus de la simulation numérique, ces théories effectivesnous permettront de concevoir des matériaux désordonnés aux propriétés étonnantescomme la superfocalisation ou la réfraction négative.Nous envisagerons également l'étude d'arrangements cristallins et verrons que lapériodicité induit des modifications sensibles dans le comportement du milieu tout enconstituant un levier de contrôle efficace.Enfin, la bulle est susceptible de se mouvoir et, par conséquent, de ressentir desforces de pression de radiation. En particulier, Nous verrons comment la force deBjerknes secondaire, issue du champ diffusé par une bulle vers l'une de ses voisines,peut être exploitée afin de manipuler une ou plusieurs bulles mobiles au voisinaged'une ou plusieurs bulles piégées
Diffusion multiple et non linéaire des ondes acoustiques dans les milieux bulleux by Olivier Lombard( )

1 edition published in 2016 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Multiple scattering and non linear effects are antagonists so it is not commun to observea coupling of those two effects. In acoustics, non linear effects are important when they are cumulative,therefore dispersion relation is modified by multiple scattering and non linear effects cannotbe cumulative. Bubbles are known to have a non linear behavior and also to be good scatterers witha scattering cross section higher than the geometric cross section at resonance frequency. Therefore,bubbly media seem to be good to observe multiple scattering in non linear regime. A bubbly-mediumhas three different regimes. At low frequency, non linear effects are important and cumulative butthere is no multiple scattering effects. At bubbles resonance frequency, non linear behavior and alsomultiple scattering effects are important but the non linear effects cannot be cumulative. At high frequency,multiple scattering effects are important but without no non linear effects. The experimentsin this thesis show, on the one hand, a high frequency wave propagating in a bubbly-medium andon the other hand, the resonance frequency wave propagation. At high frequency, a coda is observedin experiment and modeled by a diffusion equation. At resonance frequency, the model, confirmed bythe experiments, leads us to some applications : acoustic frequency doubler, acoustic diode and phaseconjugation mirror
Propriétés émergentes des systèmes pluricellulaires hétérogènes by Adrien Hallou( )

1 edition published in 2017 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Dans la première partie de cette thèse, nous étudierons l'impact de l'hétérogénéité tumorale sur les phénomènes d'invasion collective des cellules cancéreuses et de dissémination métastatique.L'hétérogénéité des populations cellulaires tumorales est observée dans la plupart des lésions cancéreuses solides. Cependant, son impact sur le phénomène de métastase - élément prépondérant dans l'établissement du pronostic vital du patient - demeure à ce jour mal compris. En utilisant un modèle numérique minimal de tumeur, nous avons cherché à déterminer quel était l'impact de l'hétérogénéité des propriétés mécaniques des cellules cancéreuses sur leur invasion dans les tissus sains entourant la tumeur. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux différences de mobilité cellulaire au sein des diverses populations cellulaires composant une tumeur. Nos travaux établissent un lien de causalité entre l'hétérogénéité tumorale et la dissémination métastatique. De plus, ils permettent de reproduire un certain nombre de morphologie d'invasion cancéreuse telles que des protrusions pluricellulaires en forme de « doigts » ou d'agrégats. Nos expériences in silico démontrent que deux mécanismes complémentaires sont à l'œuvre au sein des tumeurs hétérogènes. Une faible proportion de cellules leaders, possédant une force mobile plus élevée, est capable d'initier et de diriger l'invasion cancéreuse, alors que les effets de mouvements collectifs au sein de la tumeur fournissent la coordination mécanique nécessaire à un phénomène d'invasion collectif continu. Ces résultats suggèrent que la dynamique d'invasion collective observée durant le processus de métastase est un phénomène universel. Celui-ci est propre aux populations de cellules aux propriétés mécaniques hétérogènes, et peut être décrit en se fondant sur un nombre limité d'hypothèses physiques, et ce malgré l'importante variabilité génétique et phénotypique qui caractérise les pathologies cancéreuses.Dans la seconde partie de cette thèse, nous continuerons à étudier l'impact de l'hétérogénéité des propriétés cellulaires, cette fois à l'échelle d'un organisme pluricellulaire et non pas seulement d'un tissu. Nous nous intéresserons au développement de l'amibe sociale Dictyostelium discoideum. Lorsque les amibes sont privées de nourriture, elles forment des agrégats pluricellulaires nommés slugs,dans lesquels les cellules initialement identiques se différencient et se ségrèguent en deux populations distinctes : les cellules prespores, à l'arrière, et les cellules prestalks, à l'avant. La formation de ce motif spatial est caractérisé par une homéostasie des proportions des types cellulaires, qui demeurent quasi constants malgré les variations importantes du nombre de cellules au sein des agrégats. Si différents modèles ont été proposés pour expliquer l'origine de ce phénomène, il demeurait nécessaire de mettre en place des expériences quantitatives afin de confirmer ou d'infirmer ces modèles. Dans ce but, nous avons développé et caractérisé une nouvelle souche cellulaire de Dictyostelium, AX2-PYR, utilisant des sondes fluorescentes génétiquement encodées permettant de distinguer les différents types cellulaires au sein des slugs. Nos résultats démontrent l'invariance du motif prespore/prestalk avec la taille des slugs sur quatre ordres de grandeur, et mettent en évidence l'existence d'un mécanisme actif de régulation des proportions reposant sur les communications intercellulaires
Pertinence et limites des tensions de surface et de ligne pour rendre compte des formes des cellules épithéliales by Nicolas Harmand( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

La compréhension physique de la forme des cellules épithéliales est un défi important pour comprendre divers processus biologiques, comme l'embryogenèse. Le travail présenté dans cette thèse vise à comprendre comment des ingrédients physiques comme les tensions de surfaces peuvent expliquer la forme des cellules épithéliales, par des expériences sur substrats microstructurés, de l'analyse d'images et de la théorie. On a cultivé des cellules épithéliales sur des substrats plats ou courbés et on a exploré l'influence de la courbure du substrat sur la forme de ces cellules, particulièrement l'épaisseur de l'épithélium qui en résulte. Le modèle que l'on propose pour rendre compte de ces mesures d'épaisseur vise à calculer la forme des cellules individuelles au sein d'un épithélium en utilisant des tensions de surface différentes pour les différentes interfaces (tensions de surface cellule-cellule, cellule-substrat et apicale), et une tension de ligne apicale. On a combiné ces mesures avec l'inférence de force dans le tissu en utilisant à la fois la forme des cellules dans le plan de l'épithélium et la forme des jonctions intercellulaires dans l'épaisseur de l'épithélium. On peut alors déduire quels paramètres déterminent la forme tridimensionnelle des cellules et évaluer les valeurs des différentes tensions mises en jeu, en comparant les mesures tridimensionnelles de la forme des cellules avec les prédictions du modèle et les prédictions de l'inférence de force
Nanoparticules en environnement cellulaire : Impact de la nano-architecture sur l'internalisation, la biodégradation et les fonctionnalités thérapeutiques. by Anouchka Plan( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les nanoparticules inorganiques représentent des solutions innovantes dans le domaine médical aussi bien dans le diagnostic que la thérapie.La première partie de cette thèse aborde les interactions entre les nanoparticules magnétiques et les cellules souches. Nous avons cherché à mieux comprendre les paramètres influençant l'internalisation et la biodégradation et mis en évidence un impact de la fonctionnalisation, des protéines présentes dans le milieu de culture et de l'agrégation. L'impact des nanoparticules sur la différenciation des cellules souches a permis de mettre en évidence un processus de remagnétisation de nanoparticules dégradées pour certaines voies de différenciation.Dans la seconde partie, nous nous sommes intéressés à des thérapies anti-cancéreuses par hyperthermie et plus précisément l'impact du confinement intracellulaire. Ainsi nous avons montré que le confinement intracellulaire peut inhiber complètement le chauffage généré par hyperthermie magnétique mais qu'il peut au contraire faciliter la photothermie à des longueurs d'onde biologiquement compatibles. Enfin, la combinaison de la photothermie et d'une molécule anti-cancéreuse a permis d'obtenir une thérapie plus efficace avec moins d'effets secondaires
Magnetic approaches to form and to stimulate three-dimensional tissue models by Gaëtan Mary( )

1 edition published in 2020 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

This thesis presents the use of magnetic forces as a tool to form and to mechanically stimulate multicellular aggregates. These 3D structures, composed of interconnected cells, are considered as relevant models of biological tissues. Herein, magnetic cells are spatially controlled to create magnetic multicellular aggregates presenting specific shapes and sizes, and to subject them to remote mechanical stimuli without any external scaffold. Three different subjects are addressed: (i) the use of magnetic approaches to perform tissue rheology (ii) the use of magnetic forces to apply large anisotropic deformation on tumor models (iii) finally, the use of magnetic forces to enhance the differentiation of multicellular aggregates composed of cardiac muscle and skeletal muscle precursors
Flow and stability of a viscoelastic liquid curtain by Antoine Gaillard( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

The flow and the stability of viscoelastic liquid curtains are investigated using solutions of flexible and semi-rigid polymer chains. These viscoelastic liquids are extruded from a slot at constant flow rate and fall in ambient air under gravity. We show that the curtain flow of polymer solutions is characterized by an initial balance between gravity and the elastic stresses arising from the stretching of polymer molecules, until inertia finally dominates and the classical free-fall behavior is recovered. We show that the flow is mostly influenced by the value of the extensional relaxation time of the solution measured by a filament thinning technique. New insights on the theoretical description of Newtonian curtains allow us to find the master curve of the viscoelastic curtain flow by analogy. Concerning the curtain stability, we show that the critical flow rate for curtain formation is not affected by the presence of polymers whereas the minimum flow rate below which the curtain rapidly breaks is reduced by polymer addition, thus revealing a greater resistance of the sheet to hole initiations. Furthermore, we observe the onset of a flow instability for the most shear-thinning solutions, where thick bands (where the liquid velocity is larger than average) are formed within the curtain. Visualizations of the flow inside the die reveal that this phenomenon is linked to a flow instability at the contraction plane upstream of the slot where the flow is unsteady and three-dimensional in nature
 
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Centre national de la recherche scientifique (France). Laboratoire Matière & Systèmes Complexes

Centre national de la recherche scientifique (France). Unité mixte de recherche (7057)

Laboratoire Matière et Systèmes Complexes facility in Paris, France

Laboratoire Matière et Systèmes Complexes (Paris)

MSC

Université Paris Diderot - Paris 7. Laboratoire Matière & Systèmes Complexes

Université Paris Diderot - Paris 7. Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Université Paris Diderot - Paris 7. Unité mixte de recherche (7057)

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