Academic literature on the topic 'Bioréacteur'

La réduction de la pollution organique des eaux usées, urbaines ou industrielles, fait le plus souvent appel à des procédés biologiques anaérobies ou aérobies. Dans ce dernier cas, les procédés à boues activées sont parmi les plus courants mais nécessitent de grands volumes de bassins Les bioréacteurs à membranes présentent l'avantage de la compacité et permettent l'obtention d'un effluent de très bonne qualité, constante, même à très forte charge. Le système étudié ici est un bioréacteur faisant corps avec le module de filtration utilisé, avec injection d'oxygène dans la boucle, supprimant ainsi tout bassin conventionnel. Une eau usée synthétique y est traitée en aérobiose sur membranes minérales à une température de 30 °C, soit par ultrafiltration à 500 Å, soit par microfiltration à 0,2 µm. Le problème de l'encrassement des membranes est étudié et certains de ses mécanismes en présence d'une biomasse concentrée sont mis en évidence. L'encrassement est évitable en utilisant un décolmatage à flux inverse et en pratiquant des purges de boues régulières. La qualité de l'effluent obtenu en sortie est en tout point comparable ou supérieure à celle d'une station à boues activées travaillant en aération prolongée. La comparaison n'inclut pas les aspects économiques, et la nitrification est incomplète.

La méthode standard de détermination de la Demande Biochimique en Oxygène (DBO-5 jours par dilutions) présente certains inconvénients bien connus dont celui de ne pas être exploitable pour la gestion en temps réel d'un procédé d'épuration. De ce fait, divers types d'appareils d'estimation rapide de la DBO, basés sur des méthodes respirométriques, ont été imaginés dans le passé et même commercialisés pour certains. Dans cette étude, des appareils d'estimation rapide de la DBO de types bioélectrode et réacteurs à biomasse fixée (écoulement piston et parfaitement mélangé) ont été mis en oeuvre, après avoir été développés ou modifiés sur base de concepts déjà existants. Une attention particulière a été portée sur la validité de ces appareils, la crédibilité de leurs mesures et la définition de leur champ d'action. De par leur principe de fonctionnement (injection en flux), la bioélectrode et le bioréacteur piston sont des appareils qui doivent être calibrés et dont la biomasse immobilisée doit être préalablement adaptée à l'échantillon à analyser. La solution de calibration est essentielle et doit être qualitativement la plus proche possible de l'échantillon à analyser. Le bioréacteur parfaitement mélangé se distingue des deux premières méthodes car il travaille théoriquement en consommation totale du substrat. La méthode ne nécessite pas de calibration mais implique, avant toute mesure de respirogramme, la détermination d'un paramètre supplémentaire, le coefficient de transfert de l'oxygène. De manière générale, la principale conclusion de l'étude réside dans la difficulté de ces appareils à fournir une DO (Demande en oxygène) corrélable à la DBO5 conventionnelle. Leur champ d'application reste en effet limité aux substrats rapidement biodégradables. Leurs potentialités restent cependant conformes aux besoins de contrôle rapide des charges organiques polluantes en entrée et sortie des stations d'épuration.

Dans le cadre du projet ANR « Panacée » nous suivons le fonctionnement d’un Bioréacteur à membrane (BaM) sur le site de l’hôpital Purpan (service d’hématologie, CHU Toulouse). Les objectifs de ce projet se placent sur 3 niveaux: i) l’identification et la quantification de molécules, utilisées dans les traitements des cancers, dans les effluents des services correspondants, ii) la mesure d’effets biologiques (éco/géno/cytotoxiques et perturbateurs endocriniens) de ces effluents, iii) le développement d’un procédé de traitement constitué d’une combinaison de traitements biologiques et physicochimiques. Sont présentés les protocoles d’échantillonnage, les analyses des paramètres physicochimiques et la quantification des molécules pharmaceutiques effectuées sur 125 molécules, permettant de « décrire » la variabilité de l’effluent hospitalier. Du point de vue du traitement, le BaM a été opéré à 40 jours d’âge de boues et l’étude a consisté à évaluer l’effet du temps de séjour hydraulique (TSH), les autres paramètres étant égaux par ailleurs. Deux campagnes de traitement ont été menées pour des TSH = 24 et 48 h. Les différences observées ne sont pas forcément attribuables à la différence de TSH. D’un point de vue hydraulique les performances de filtration obtenues sont satisfaisantes dans les conditions opératoires adoptées (pas de rétrolavage, filtration séquencée). Les performances de traitement en regard des paramètres de qualité d’eau restent conformes aux normes de rejet d’une eau usée traitée. Les analyses chimiques quantitatives montrent des abattements des molécules par le traitement BaM très variables, pouvant aller d’un abattement total, à de la « production » de molécules, plaidant en faveur de phénomènes de déconjugaisons. Sur ces mêmes échantillons, des batteries de tests d’écotoxicité ont été appliquées. Ces tests mettent en évidence un abattement de l’écotoxicité globale. Une conclusion partielle sur la pertinence du traitement est proposée.

L'étude consiste à réaliser un procédé de traitement biologique d'une eau de bourbier des puits de forage de Hassi-Messaoud contenant des concentrations excessives en plomb et en gas-oil. Le traitement est effectué au moyen d'un bioréacteur à l'intérieur duquel est entassé un garnissage solide inerte connu sous le nom commercial de " Siporex ".Afin d'évaluer l'effet inhibiteur du plomb sur le processus de biodégradation de la matière organique et du gas-oil, nous avons procédé à une variation croissante de la charge en plomb (5, 15 et 80 mg/l). Ainsi, l'expérience menée a permis la détermination de la charge donnant le meilleur rendement Par ailleurs, une analyse microbiologique a été effectuée afin d'identifier les souches microbiennes présentes dans l'eau d'ensemencement et dans l'eau des deux colonnes.

Les stations d’épuration urbaines ont pour rôle d’éliminer la pollution contenue dans les effluents domestiques, avant leur rejet dans le milieu naturel. Si l’eau, en fin de traitement, est épurée, la pollution initiale se retrouve stockée et concentrée dans les boues issues des diverses étapes de traitement de l’eau. Ces boues étant alors considérées comme un déchet valorisable, qu’il faut éliminer tout en respectant certaines contraintes réglementaires. Cette étude consiste au traitement des boues des stations d’épuration (lagunage naturel) par la digestion anaérobie, pendant une durée de 33 jours et dans un bioréacteur de type batch d’une capacité de 1 litre. Durant l’expérience, nous avons obtenu un taux d’abattement de la DCO, DBO5 et MS et de 88, 90 et 81% respectivement, suivi d’une destruction totale de la flore pathogène. D’autre part, la digestion a permis de réduire l’ammonium et l’azote de 72 et 80% respectivement.

A biological process of heavy metals solubilization and sewage sludge stabilization was studied in a batch reactor of 30-L capacity. The acclimatized leaching microflora was composed of two major groups of thiobacilli: less acidophilic and acidophilic. A batch time of 10 days allows a substantial metal solubilization: cadmium (100%), copper (80%), manganese (80%), nickel (46%), and zinc (100%). The bioleaching process also causes a significative decrease in sludge total suspended solids (25%) and volatile suspended solids (32%), and a considerable reduction (under the detection limit of 10 cfu∙mL−1) of indicator bacteria (total coliforms, fecal coliforms, fecal streptococci). After filtration or centrifugation of the leached sludge, the solubilized metals were precipitated by lime neutralization. The phosphorus and potassium sludge contents were not affected by bioleaching process. These results indicate that the process of sludge digestion and metal leaching can be conducted in parallel in the same reactor. Key words: sewage sludge, heavy metals, bioleaching, stabilization, thiobacilli, elemental sulfur.

Les bioréacteurs à membranes se sont largement développés ces dernières années en assainissement des eaux résiduaires urbaines. Malgré les avantages du procédé, le colmatage des membranes engendre des contraintes économiques liées aux coûts énergétiques et au remplacement prématuré des membranes. Différentes stratégies de limitation du colmatage sont mises en place, dont l’aération séquencée des membranes à l’aide de grosses bulles. Cependant, les mécanismes d’action de cette aération et l’hydrodynamique des réacteurs restent relativement méconnus, en particulier à l’échelle industrielle et en présence de boues. Un pilote semi-industriel de filtration membranaire a été conçu et installé sur l’unité de traitement des jus de Seine Aval. Ce pilote a permis d’étudier l’impact de l’aération sur les performances de filtration en couplant une analyse statistique (systèmes d’inférence floue) et une caractérisation de l’hydrodynamique du réacteur (tomographie de résistivité électrique). Des chemins préférentiels de passage des bulles ont été observés à faible débit d’air et forte concentration en matières en suspension à l’aide de la tomographie de résistivité électrique. Ces observations fournissent des éléments d’explication aux résultats de l’arbre de décision flou focalisé sur l’analyse de l’impact du débit d’air sur la dérive journalière de perméabilité. La concentration en matières en suspension des boues et la différence de demande chimique en oxygène entre le surnageant des boues et le perméat s’avèrent être les facteurs les plus impactants pour les conditions opératoires testées. Ils traduisent l’efficacité de l’aération, que ce soit en matière de répartition du champ de bulles et/ou de relargage d’éléments colmatants. Ces résultats invitent à considérer la régulation de l’aération en fonction des propriétés des boues dans les procédés industriels.

Les travaux concernent la caracterisation d'un bioreacteur a plateaux, muni d'un systeme d'agitation pulse pneumatiquement. Par une etude anemometrique des champs de vitesses relatifs a un ensemble de jets monophasiques generes a l'aval d'un plateau perfore, une zone fortement turbulente suivie d'une zone d'homogeneisation des vitesses sont distinguees et la transition correspondante est assuree par le recoupement de jets adjacents. L'instationnarite de l'ecoulement liee a la pulsation modifie l'epanouissement des jets et allonge la zone de turbulence. L'extension qualitative des resultats aux ecoulements instationnaires diphasiques attribue les fortes capacites de transfert d'un reacteur garni de plateaux a la creation de cette zone turbulente qui intensifie le coefficient de transfert, et au refractionnement des bulles qui augmente l'aire d'echange gaz-liquide. Les caracteristiques de transfert gaz-liquide sont ensuite evaluees dans le bioreacteur par le suivi du transfert d'oxygene obtenu dans differentes conditions de pulsation. La determination des taux de transfert par methode dynamique n'a pas permis de mettre reellement en evidence le role de la pulsation. Du point de vue energetique, les meilleurs resultats correspondent a des rendements energetiques en oxygene par kilowatt-heure. Par ailleurs, une etude sur la distribution de temps de sejour a permis de modeliser le comportement hydrodynamique du reacteur en regime aere et pulse. Il peut etre assimile a une cascade de reacteurs parfaitement melanges dont le nombre correspond au nombre des espacements interplateaux, compte tenu de l'etancheite de chacun de ces compartiments. Enfin, une derniere partie a montre que les performances de transfert permettaient de realiser une culture semi-discontinue de saccharomyces cerevisiae sans limitation par l'oxygene

Dans ce mémoire nous discutons le développement de l’électrode de travail d’un bioréacteur électrochimique, dispositif permettant de synthétiser suivant un procédé dit de « Chimie Verte » des substances chimiques à haute valeur ajoutée. L’électrode de travail étant le siège de la synthèse électrocatalytique en jeu, l’optimisation de sa structure a été étudiée dans le but de maximiser l’aire de sa surface active. L’élaboration d’électrodes macroporeuses hautement organisées et de taille définie par les dimensions du prototype du réacteur pilote, a pu être obtenue en utilisant la méthode de Langmuir-Blodgett pour assembler le cristal colloïdal servant de template. La formation de ce dépôt organisé de colloïdes est suivie de l’électrodéposition du matériau d’électrode puis de la dissolution du template afin de révéler la structure macroporeuse. L’immobilisation de l’intégralité du matériel bio-électrocatalytique à l’intérieur des pores a été investiguée dans le but de prévenir la pollution du milieu contenant le produit final d’électrosynthèse par un des constituants redox et d’augmenter la durée de vie du dispositif. Ainsi, des couches ultra-minces de silice électrogénérée et des matrices de polymère électrodéposé ont été étudiées dans le but de préserver et d’optimiser l’activité enzymatique du système qu’elles encapsulent. Une attention particulière a été portée sur la qualité des dépôts au sein des structures poreuses. La procédure d’immobilisation des protéines rédox dans les matrices de silice et de polymère a été en outre associée à un jeu de construction moléculaire qui a permis par l’instauration de diverses interactions électrostatiques, de retenir toutes les espèces responsables de la catalyse à la surface de l’électrode. Enfin, dans le but d’intensifier les réactions catalytiques responsables de la synthèse à réaliser, des nano-particules d’ormodifiées par une couche monomoléculaire d’un médiateur redox ont été incorporées aux différents matériaux d’immobilisation permettant de ce fait d’augmenter les interfaces d’échanges électrochimiques entre matériau conducteur et biomolécules. L’insertion de ces nano-objectscombinée à la nanostructuration du matériau d’électrode a permis de multiplier par plus de 170 fois l’intensité des réactions enregistrées
The present work deals with the development of the working electrode of an electrochemicalbioreactor. This device enables the green synthesis of high added value chemical compounds. As theelectrochemical synthesis is located at the interface of the working electrode, structural optimizationof this reactor key component is required in order to maximize the available active surface area.Elaboration of highly organized macroporous gold electrodes with a size required by the pilot reactordimensions were obtained with the Langmuir-Blodgett method that was used to assemble a colloidalcrystal as a template. The elaboration of the organized colloidal deposit is first followed by theelectrodeposition of the electrode material, then by the dissolution of the template. The immobilization of the complete bio-electrochemical system inside the electrode pores was investigated in order to prevent pollution of the final product medium by one of the catalytic chaincomponent. This also improves the device life time. Subsequently electrogenerated ultra-thin silicalayers and electrodeposited polymer matrices were studied in order to preserve and optimize the catalytic activity of the redox proteins. In order to enhance the electrocatalytic synthesis, mediatormodified gold nanoparticules were incorporated in the different immobilization matrices. This allowed to increase the area of the electrochemical interface. The combination of the nano-objectincorporation and electrode nano-structuring intensified by a factor of 170 the catalytic process
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Arbeitselektrode für einenelektrochemischen Bioreaktor, der die umweltfreundliche Synthese von wertvollen chemischenKomponenten ermöglicht. Da die elektrochemische Synthese an der Oberfläche der Arbeitselektrodestattfindet, ist es nötig, den strukturellen Aufbau der Schlüsselkomponente des Reaktors zuoptimieren und die aktive Oberfläche der Elektrode zu erhöhen. Mit Hilfe der Langmuir-BlodgettTechnik wurden kolloidale Kristalle erzeugt, die als Template dienten, um hochgeordnetemakroporöse Goldelektroden, deren Dimensionen von dem Pilotreaktor bestimmt wurden,herzustellen. Nach dem Erzeugen von geordneten kolloidalen Filmen wurde der Zwischenraumzwischen den Partikeln mittels elektrochemischer Abscheidung gefüllt und das Templateanschließend chemisch aufgelöst. In der Folge wurde die Immobilisierung des komplettenbioelektrochemischen Systems im Poreninnenraum untersucht, mit dem Ziel eine Verunreinigung desReaktionsmediums durch eine der katalytischen Komponenten zu verhindern. Die Lebensdauer derElektrode kann so zusätzlich erhöht werden. Es wurde untersucht, inwieweit durch elektrogenerierteultra-dünne Silikaschichten oder durch Elektroabscheidung erzeugte Polymerfilme die katalytischeAktivität der Redoxproteine erhalten und weiter optimiert werden kann. Goldnanopartikel, die miteinem Mediator modifiziert wurden, wurden in die jeweilige Immobilisationsschicht integriert, mitdem Ziel die Effizienz der elektrokatalytischen Synthese zu erhöhen. Auf diese Weise konnte dieaktive elektrochemische Oberfläche der Elektrode weiter erhöht werden. Die Kombination aus einernanostrukturierten Elektrode und Nanoobjekten die in die Immobilisationsschicht eingebettetwurden, führte zu einer Signalerhöhung des katalytischen Prozesses um mehr als eineGrössenordnung

L'industrie pétrolière est l'une des activités économiques ayant eu le plus fort développement. Mais malheureusement elle est responsable de la production de plusieurs sous-produits toxiques comme les phénols que l'on peut retrouver sous la forme d'eaux résiduelles industrielles. Ce travail propose l'application d'un Bioréacteur à Membranes (BàM) pour traiter ce type d'effluents. Cependant, la principale contrainte est le caractère inhibiteur des composés phénoliques présent dans ces effluents. Une étape obligatoire d'acclimatation de la biomasse au phénol est réalisée à partir d'un consortium bactérien. Les résultats expérimentaux montrent la faisabilité du traitement du phénol par une biomasse acclimatée dans un bioréacteur à membranes et ce avec une stabilité remarquable sur 285 jours. Cette stabilité a pu être maintenue grâce à l'optimisation du fonctionnement du BàM. L'effluent synthétique à traiter contenait une charge volumique en phénol élevée, jusqu'à 8,5 g phénol. L-1J-1 et en moyenne, 97 % du phénol et 95 % de la DCO ont pu être dégrades par une biomasse ayant une concentration typique d'un bioréactenr à membranes (de 10g. L-1)
Oil industry is one of the economic activities that had the strongest development. But unfortunately it is responsible for the production of several toxic products as phenols which can be found in the industrial wastewater. This work proposes the application of a Membrane Bio-reactor (MBR) to treat this type of effluents. However, the principal constraint is the inhibiting character of the phenolic compounds. An obligatory step of acclimatisation of the biomass to phenol is carried out starting from a bacteria! consortium. The experimental results show the feasibility of the treatment of phenol by a biomass acclimatised in a membrane bio-reactor and this with a remarkable stability over 285 days. This stability could be maintained thanks to the optimisation of the operation of MBR. The synthetic effluent contained a phenol high volumic load, up to 8. 5 gphenol. L-1J-1 and on average, 97 % of phenol and 95 % of the DCO could be degraded by a biomass having a typical concentration of a membrane bio-reactor (about 10 g. L-1)

Un bon fonctionnement du coeur humain est primordial pour maintenir une bonne qualité de vie. Cependant, lorsque le coeur est défaillant, certaines interventions chirurgicales s’avèrent nécessaires pour prolonger l’espérance de vie. Dans le cadre d’un projet multidisciplinaire reliant le génie mécanique avec le domaine biomédical, notre équipe travaille sur la fabrication de valves cardiaques conçues entièrement par génie tissulaire. Pour y parvenir, il est important d’obtenir des propriétés mécaniques optimales pour les tissus biologiques. Afin d’obtenir ces propriétés mécaniques, un outil important a été fabriqué lors d’une étude antérieure : le bioréacteur cardiaque. Le bioréacteur cardiaque permet de reproduire l’environnement physiologique du coeur, notamment les conditions de débit et de pression. Il est crucial de bien contrôler ces conditions, car celles-ci jouent un rôle important lors du conditionnement des substituts valvulaires. Toutefois, il est complexe de contrôler simultanément ces deux conditions de manière efficace. C’est pourquoi notre équipe s’est concentrée sur le développement d’une nouvelle stratégie de contrôle afin que le bioréacteur puisse reproduire le plus fidèlement possible l’environnement physiologique. Plusieurs techniques de contrôle ont été essayés jusqu’à maintenant. Par contre, leur précision était généralement limitée. Une nouvelle approche a donc été envisagée et est présentée dans ce mémoire. Cette nouvelle approche pour le contrôle du bioréacteur est basée sur un type d’algorithme bien connu mais encore très peu utilisé en contrôle : les algorithmes génétiques. Cette approche prometteuse nous a permis de produire des résultats dépassant tous ceux obtenus jusqu’à maintenant pour l’une des deux conditions, soit le débit physiologique.
A proper functioning of the human heart is essential for maintaining a good quality of life. However, when the heart fails, some surgical procedures are necessary to prolong life expectancy. As part of a multidisciplinary project linking mechanical engineering to biomedical science, our team is working on the manufacture of heart valves entirely designed by tissue engineering. To achieve this, obtaining optimum mechanical properties is an important aspect for the biological tissues. To obtain these mechanical properties, an important tool was designed in a previous study : the cardiac bioreactor. Cardiac bioreactors allow the reproduction of the physiological environment of the heart, including flow and pressure conditions. It is crucial to properly control these conditions, as they play an important role in valvular substitutes conditioning. However, it is complex to simultaneously control both conditions effectively. This is why our team has focused on developing a new control strategy so that the bioreactor can reproduce as faithfully as possible the physiological environment. Several control techniques have been experimented so far. However, accuracy was generally limited. So, a new approach has been considered and is presented here. This new approach is based on a well-known optimisation technique that is still quite unusual for control: genetic algorithms. This promising approach has allowed us to produce unprecedented results for one of the two conditions, the physiological flow.

Cette thèse porte sur l'analyse et le contrôle optimal d'un digesteur anaérobie. L'objectif est de proposer une stratégie de commande optimale pour maximiser la quantité de biogaz produit dans un bioréacteur anaérobie sur une période de temps donnée. Plus particulièrement, à partir d'un modèle simple de bioprocédé et en considérant une classe importante de cinétiques de croissance, nous résolvons un problème de maximisation de biogaz produit par le système pendant un temps fixé, en utilisant le taux de dilution D(.) comme variable de contrôle. Dépendant des conditions initiales du système, l'analyse du problème de contrôle optimal fait apparaître des degrés de difficulté très divers. Dans une première partie, nous résolvons le problème dans le cas où le taux de dilution permettant de maximiser le débit de gaz à l'équilibre est à l'intérieur des bornes minimales et maximales du débit d'alimentation pouvant être appliqué au système : il s'agit du cas WDAC (Well Dimensioned Actuator Case). La synthèse du contrôle optimal est obtenue par une approche de comparaison de trajectoires d'un système dynamique. Une étude comparative des solutions exactes avec celle obtenues avec une approche numérique directe en utilisant le logiciel "BOCOP" est faite. Une comparaison des performances du contrôleur optimal avec celles obtenues en appliquant une loi heuristique est discutée. On montre en particulier que les deux lois de commande amènent le système vers le même point optimal. Dans une deuxième partie, dans le cas où l'actionneur est sous- (ou sur-) dimensionné, c'est-à-dire si la valeur du taux de dilution à appliquer pour obtenir le maximum de biogaz à l'équilibre est en dehors de la valeur minimale ou maximale de l'actionneur, alors nous définissons les cas UDAC (Uder dimensioned Actuator Case) et ODAC (Over Dimensioned Actuator Case) que nous résolvons en appliquant le principe du maximum de Pontryagin
This thesis focuses on the optimal control of an anaerobic digestor for maximizing its biogas production. In particular, using a simple model of the anaerobic digestion process, we derive a control law to maximize the biogas production over a period of time using the dilution rate D(.) as the control variable. Depending on initial conditions and constraints on the actuator, the search for a solution to the optimal control problem reveals very different levels of difficulty. In the first part, we consider that there are no severe constraints on the actuator. In particular, the interval in which the input flow rate lives includes the value which allows the biogas to be maximized at equilibrium. For this case, named WDAC (Well Dimensioned Actuator Case) we solve the optimal control problem using classical tools of differential equations analysis.Numerical simulations illustrate the robustness of the control law with respect to several parameters, notably with respect to initial conditions. We use these results to show that an heuristic control law proposed in the literature is optimal in a certain sense. The optimal trajectories are then compared with those given by a purely numerical optimal control solver (i.e. the "BOCOP" toolkit) which is an open-source toolbox for solving optimal control problems. When the exact analytical solution to the optimal control problem cannot be found, we suggest that such numerical tool can be used to intuiter optimal solutions.In the second part, the problem of maximizing the biogas production is treated when the actuator is under (-over) dimensioned. These are the cases UDAC (Under Dimensioned Actuator Cases) and ODAC (Over Dimensioned Actuator Cases). Then we solve these optimal problems using the Maximum Principle of Pontryagin

Ces dernières années les bioréacteurs à lit fluidise ont été largement étudiés dans le cadre de différentes applications dans le domaine des bioprocédés. Les bioréacteurs à lit fluidisé inverse (TPIFB) permettent de réaliser une bonne expansion du lit à faibles vitesses du liquide et du gaz, une rétention gazeuse intéressante pour à un régime dit homogène, grâce au fonctionnement contre courant. Mais leur fonctionnement hydrodynamique est relativement peu étudié. Les objectifs de cette étude étaient d’étudier la possibilité d’optimiser la formation d’un biofilm sur un support pouvant être utilisé dans un bioréacteur à lit fluidisé inverse; le comportement hydrodynamique de celui-ci; de déterminer l’influence des paramètres physicochimiques et hydrodynamiques sur le coefficient volumique de transfert de matière gaz – de démontrer le rôle du biofilm sur support. La première partie de l’étude concerne les interactions microorganismes (Pseudomonas et Bacillus souches) – support solide et la possibilité d’améliorer ces interactions en utilisant un traitement spécifique. Une technique de recouvrement de la surface par une couche constituée de polymethylmetacrylate (PMMA) et charbon actif en poudre (PAC) permettant une formation rapide de biofilms a été proposée et testée. Cette couche change l’énergie des interactions de surface favorisant adhésion de bactéries; et modifie sensiblement la rugosité de la surface. La deuxième partie de cette étude est tout naturellement liée au comportement hydrodynamique d’un TPIFB. Le réacteur a été valablement supposé parfaitement mélangé et cette hypothèse a été validé par des mesure du temps de séjour. L’influence des paramètres physicochimiques et des conditions hydrodynamiques sur la hauteur du lit fluidisé et la rétention gazeuse a été déterminée. Des corrélations concernant la porosité du lit et la rétention gazeuse ont été proposés. Les régimes hydrodynamiques de fonctionnement de réacteur ont été déterminés. Finalement, des observations effectuées sur des coupons provenant du bioréacteur fonctionnant en régime homogène ont permis de montrer l’intérêt de ce dernier quant à la formation de biofilms minces et relativement uniformes. La troisième partie de cette étude concerne le transfert de matière dans un TPIFB. En déterminant expérimentalement le coefficient volumique de transfert d’oxygène kla, dans différentes conditions opératoires, il a été possible de proposer une corrélation permettant l’estimation de ce coefficient en fonction de ces conditions. Des études sur le comportement du TPIFB en fonctionnement batch et continu ont pu démontrer les avantages des bioréacteurs à cellules immobilisées. Le modèle cinétique proposé et qui tient compte d’une adsorption initiale du substrat permet de décrire correctement non seulement nos propres résultats mais aussi ceux obtenus par d’autres chercheurs. En conclusion les résultats obtenus permettent de mieux comprendre le fonctionnement des réacteurs à lit fluidisé inverse et de pouvoir adapter le support solide et les conditions opératoires pour améliorer leur rendement
Embedded systems have encountered a great development for the last number of years. But, while execution units keep getting faster and more efficient, memory technology doesn't really follow such improvements. The consequence of this performance gap between processor and memory is that memory has become the main bottleneck in terms of power consumption and access time. In this document we present a method to define an optimized memory hierarchy for Digital Signal Processing applications (DSP). It relies on a coarse grain analysis of the structured data manipulated by the application and it is part of the LESTER laboratory global strategy to design low power systems. Due to the high level of abstraction used, results can either be applied to hardware synthesis or software compilation. Our approach is based on two independent and complementary steps. First, a graphical representation is generated from the application; it brings out structured data dependencies. Analyzing this graph allows determining a set of possible data transfers amongst the future hierarchy. Then, the characteristics of these transfers, associated with a memory library, time and consumption metrics, and a solver tool are used to define the whole memory hierarchy as well as data movements to handle

Depuis l’abandon depuis les années 70-80, pour des raisons logistiques et de sécurité sanitaire, des greffes fraiches dont la longévité dépassait deux décennies, la greffe s’est organisée autour de deux techniques d’eye banking: hypothermie aux USA et organoculture en Europe (dont Besançon fut pionnière pour la France) permettant une conservation respectivement à court et moyen terme. L’œdème stromal inéluctable lié à ces techniques passives engendre une perte endothéliale importante qui réduit la longévité des greffons, limite les contrôles qualités de plus en plus exigeants et obère les développements futurs tels les prédécoupes des greffons ou le bioingéniéring endothélial.Le laboratoire « Biologie, imagerie et ingéniérie de la Greffe de Cornée (BiiGC, EA 2521, Université Jean Monnet de St-Etienne) a développé une technologie de conservation active en bioréacteur qui limite l’œdème cornéen en restituant le gradient de pression de part et d’autre de la cornée et la circulation de milieu nutritif. Il permet ainsi de pallier à ces deux inconvenients majeurs et de mettre en œuvre les développements du futur.Notre travail de thèse 1/ retrace les évolutions des techniques de conservation et de contrôle des greffons ; 2/ dresse le bilan de l’évolution des techniques/indications de greffes en France; 3/ documente la perte cellulaire endothéliale précoce liée à la conservation passive en organoculture ; 4/ la compare avec la technologie active de conservation en bioréacteur.Mots clés : conservation cornéenne, banque de cornée, viabilité endothéliale, organoculture, bioréacteur, survie des greffons
Since the abandonment for logistical and health security reasons in the 70s-80 of fresh grafts whose longevity exceeded two decades, the technical storage was organized around two techniques of eye banking: hypothermia (short term storage) in the USA and organ culture (long term storage) in Europe. Besançon was a pioneer in France for this technique. Induced stromal edema associated with these passive techniques leads to a significant endothelial cell loss and reduces grafts survival, limits quality control and obstructs further developments such as pre-cut endothelial graft or endothelial bioengineering.The laboratory "Biology, Imaging and Engineering of the Corneal Graft (BiiGC, EA 2521, Jean Monnet University of St-Etienne) has developed an active storage system, the bioreactor, that limits corneal edema by restoring a pressure corneal gradient and circulation of the storage medium. Bioreactor makes possible to overcome these two major disadvantages and to implement the developments of the future.The aim of this thesis is to 1 / trace the evolution of storage and control techniques of corneal graft; 2 / review the evolution of corneal graft techniques / indications in France; 3 / document early endothelial cell loss related to passive conservation in organ culture; 4 / Compare organ culture versus bioreactor storage.Key words: corneal storage, eye bank, endothelial viability, organ culture, bioreactor, graft survival

Ce travail concerne l'élaboration et l'étude des propriétés des matériaux multimembranaires à base d'hydrogels physiques de chitosane, utilisés comme "bioréacteurs" pour des applications en médecine régénérative. Les systèmes multimembranaires, sont élaborés à partir de gels physiques à l'alcool sans aucun agent réticulant externe. L'architecture de type "oignon" est obtenue après l'optimisation de l'étape de neutralisation. L'étude systématique des paramètres physico-chimiques mis en jeu au cours de la formation des membranes a permis de proposer un mécanisme de neutralisation. L'influence des conditions de neutralisation sur la morphologie à différentes échelles a été observée par diffusion / diffraction des rayons X et microscopie électronique, permettant d'identifier au moins 3 morphologies caractéristiques. Les propriétés mécaniques des membranes d'hydrogel ont été étudiées à l'aide de tests de traction. Enfin l'étude du comportement de différents types cellulaires mis en culture dans les hydrogels multimembranaires a permis de valider la bioactivité et le fort potentiel de cette architecture comme bioréacteurs
This work aims at the elaboration and the study of the physical properties of multi-membrane materials based on chitosan physical hydrogels. These materials were designed to be used as bioreactors for tissue engineering applications. These onion-like materials were elaborated from alcohol gels without any external cross-linking agent. This new architecture was obtained after optimization of the neutralization step. The study of the physico-chemical parameters occuring during the membrane formation allowed us to propose a mechanism of neutralization. The influence of the neutralization conditions on the multi scale morphology was observed by X-ray scattering / diffraction and électronic microscopy. This study allowed us to identify 3 characteristic morphologies. The mechanical properties of the membrane hydrogel were studied thanks to tensile tests. Finally the study of the behaviour of various cellular types embedded within the multi-membrane hydrogels allowed us to validate the bioactivity and the strong potential of this architecture as bioreactor