Gotowa bibliografia na temat „Bio-modélisation”

Abstract Cet article présente la démarche de modélisation hydrologique qui a été réalisée à l’aide des données existantes sur le bassin versant de la rivière Saint-Charles. Les débits sur le bassin sont obtenus à l’aide du modèle CEQUEAU. Les débits obtenus par CEQUEAU sont utilisés par la suite lors de la modélisation bio-chimique, qui est le sujet d’un second article. Cette étude est réalisée dans l’optique de voir dans quelle mesure une telle approche de modélisation est facile d’utilisation pour le gestionnaire de la ressource eau. Les résultats de simulations de CEQUEAU sont bons pour la partie rurale du bassin. À cause du manque de données disponibles sur les bassins des principaux tributaires, en particulier celui de la rivière Lorette, les résultats y sont moins bons. Pour la partie urbanisée du bassin les différences entre les débits observés et les débits simulés sont imputables au manque de données observées, à une forte influence anthropique sur la gestion de l’eau et vraisemblablement à une trop grande simplification mathématique des processus hydrologiques en milieu urbain.

Abstract Cet article présente la démarche de modélisation bio-chimique réalisée à l’aide des données existantes sur le bassin versant de la rivière Saint-Charles. L’objectif est de comprendre le comportement global du milieu récepteur de ce bassin versant. La modélisation de la qualité de l’eau avec le modèle QUAL2E est effectuée en considérant un état existant et un ensemble de scénarios. Les incertitudes sur les paramètres de dégradation et les données d’entrée ont fait l’objet d’une analyse de sensibilité. En général, les résultats des simulations de la qualité (DBO et coliformes fécaux) sont satisfaisants pour la partie amont mais pas pour la partie aval de la rivière. Une approche par scénarios a été développée pour mieux équilibrer le bilan des coliformes et de la DBO ainsi que pour estimer la réduction des charges polluantes sur le bassin nécessaire afin d’obtenir une qualité d’eau acceptable en regard des critères de qualité pour activités récréatives. Les résultats suggèrent qu’un ensemble de sources de coliformes et de DBO actuellement non répertoriées sont responsables de la mauvaise qualité de la partie aval de la rivière. L’hypothèse émise est que ces charges polluantes proviennent de fuites du réseau d’égouts.

La conservation de la girafe (Giraffa camelopardalis peralta, Linnaeus 1758), nécessite la connaissance de son aire de répartition potentielle et des facteurs environnementaux conditionnant cette répartition. Cette étude visait à identifier les facteurs écologiques régissant la répartition géographique de la girafe et la cartographie de son aire de distribution sous les conditions climatiques actuelles pour une meilleure planification de sa gestion durable. La modélisation a été utilisée pour cartographier l’habitat de la girafe suivant les modèles climatiques (CCMA et CSIRO), à l’aide de l’outil Maxent, Diva-Gis et ArcGi 10.3. Cinq variables bioclimatiques (BIO1, BIO 12, BIO 13, BIO3 et BIO 5) ont été sélectionnées sur les 19 variables existantes, elles ont ensuite été utilisées avec les points d’occurence de la girafe dans l’outil Maxent. Les variables les plus significatives conditionnant la distribution de la girafe étaient les précipitations et les températures annuelles. Les distributions futures (2020 et 2050) ont montré des habitats très favorables, avec une augmentation de 21,22 à 59,95% par rapport à la distribution actuelle. Des mesures d’atténuer la dégradation continue de de l’habitat de la girafe s’imposent en vue de maintenir sa dynamique actuelle et permettre sa conservation. Aussi, il serait intéressant de mettre en place un protocole du suivi permanent des comportements de la girafe, y compris ses mouvements saisonniers afin d’anticiper les sorties vers des zones hostiles pour la conservation. English title: Modelling the spatial distribution of the West African giraffe (Giraffa camelopardalis peralta, Linnaeus 1758) for its conservation in Niger The conservation of the giraffe (Giraffa camelopardalis peralta, Linnaeus 1758) requires knowledge of its potential range and the environmental factors conditioning this distribution. This study aimed to identify the ecological factors governing the geographic distribution of the giraffe and to map its range under current climatic conditions for better planning of its sustainable management. Modeling was used to map giraffe habitat under climate models (CCMA and CSIRO), using Maxent, Diva-Gis and ArcGi 10.3. Five bioclimatic variables (BIO1, BIO 12, BIO 13, BIO3 and BIO 5) were selected from the 19 existing variables and used with giraffe occurrence points in Maxent. The most significant variables conditioning the giraffe distribution were annual precipitation and temperature. Future distributions (2020 and 2050) showed very favorable habitats, with an increase of 21.22 to 59.95% over the current distribution. Measures to mitigate the continued degradation of the giraffe's habitat are needed to maintain its current dynamics and allow its conservation. Also, it would be interesting to set up a protocol for the permanent monitoring of the giraffe's behaviors, including its seasonal movements in order to anticipate the exits towards hostile areas for the conservation.

Quelques formes contemporaines de pratiques avant la mort sont analysées à la faveur d’un aperçu de l’histoire de la modélisation de la mort : quels rapports sociaux orientent les rapports vie-mort ? Comment ces derniers déterminent-ils les pratiques et les représentations successives et sédimentées d’une « bonne » mort et sont-ils illustrés par elles ? Quels acteurs jouent le rôle de définisseurs de cette bonne mort ? Quels sont la portée et les enjeux du mouvement d’intérêt à l’endroit du mourir, de la création d’unités de soins palliatifs, du testament de vie ? Comment agissent actuellement les premiers concernés ? De la bonne à la belle, puis de la dépossédée à la discourue, la « préparation » à la mort prend des formes qui se déplacent de l’événement de la mort comme telle à la présence de la maladie, voire au parcours de toute une vie. Le rite alors mis en place signale un nouveau rapport au temps, aux réseaux sociaux et à l’institution bio-médico-hospitalière, tout en s’axant sur de grands universaux.

Parmi les 36 espèces de bois d’oeuvre inscrites sur la liste rouge de l’UICN, Tieghemella heckelii (Sapotaceae) ou Makoré est l’une des deux espèces qualifiées de danger d’extinction, à cause des activités anthropiques qui ont entrainé la réduction considérable des écosystèmes forestiers en Côte d’Ivoire. De plus, les variations climatiques influenceraient aussi l’aire de distribution de cette espèce menacée. D’où l’intérêt de cette étude dont l’objectif général vise à apporter des connaissances sur l’effet des variations climatiques sur la répartition phytogéographique de Makoré en Côte d’Ivoire, pour une gestion rationnelle de l’espèce. Il a été question de modéliser la distribution des aires favorables actuelles de Makoré dans les zones phytogéographiques; d’évaluer les effets potentiels des variations climatiques à l’horizon 2050 sur l’étendue des aires de distribution phytogéographique de Makoré et de déterminer les contributions des variables bioclimatiques importantes dans la modélisation de la distribution de Makoré. Pour ce faire, les coordonnées géographiques des spécimens de Makoré herborisés dans les trois herbiers nationaux et les individus inventoriés dans les zones phytogéographiques du pays, ont été recensées. Les scenarios RCP 6.0 et RCP 8.5 ont été utilisés pour la prédiction de la distribution de Makoré dans les conditions climatiques actuelles et futures. Les résultats des simulations montrent que les habitats favorables à la distribution de Makoré seront localisés préférentiellement dans les forêts denses humides sempervirentes du pays. L’importante contribution de la variable bioclimatique « précipitations du mois le plus sec (Bio 14) » signifie que la distribution future de Makoré sera principalement influencée par les variations de pluviométrie. Cette étude aidera certainement les gestionnaires du patrimoine forestier ivoirien dans leurs prises de décision sur la conservation et la protection de la biodiversité.Mots clés : Tieghemella heckelii (Sapotaceae), Aire de distribution, Modélisation, Variations bioclimatiques, Côte d’Ivoire.

Dans le cadre de leur module « Analyse scientifique », les étudiants du Master 2 « Immunothérapies et Bio-ingénierie » de Sorbonne Université, ont pris la plume pour partager avec les lecteurs de m/s quelques uns des faits marquants de la littérature 2018 dans le domaine de l’immunologie. Les travaux présentés ici nous rappellent l’importance des études mécanistiques portant sur les grandes fonctions des composants du système immunitaire (lymphocytes T CD8+ cytotoxiques, lymphocytes T auxiliaires, lymphocytes T régulateurs, etc.) pour mieux comprendre la pathogenèse de certaines maladies et pour optimiser les stratégies thérapeutiques existantes. Cette année, deux brèves s’intéressent aux immunothérapies fondées sur l’utilisation d’anticorps dirigés contre des points de contrôle immunitaire : comment prédire la réponse clinique des patients à ces traitements grâce à des techniques de bioinformatique et de modélisation ? Comment améliorer leur efficacité en ciblant des facteurs de régulation épigénétique ? Une troisième brève apporte un éclairage sur les raisons expliquant pourquoi certains patients infectés par le virus du VIH et traités avec des anti-viraux ne parviennent pas à récupérer un taux normal de lymphocytes T CD4+. Enfin, une dernière brève s’intéresse, dans un modèle de diabète de type I, à une population particulière de lymphocytes T CD8+ cytotoxiques qui régulent d’autres lymphocytes T autoréactifs et limitent ainsi la réaction inflammatoire dans les organes. Bonne lecture !

Des observations cliniques à l’Hôpital Militaire de Yaoundé ont relevé une résilience aux allures d’adaptation socio-culturelle chez certains soldats psychotraumatisés de guerre. Ce qui a amené à chercher à comprendre le rôle de la culture dans le travail de résilience chez ces soldats. Les signifiants culturels ont été érigés comme modalités spécifiques de la variable culture pour étudier ce rôle. L’étude est construite sur la base de la méthode clinique. Les résultats font état de ce que chez ces soldats, le travail de résilience est structuré autour du resserrement du lien entre le soldat et la Famille bio-lignagère, de l’affermissement du lien entre le soldat et l’Ancêtre, de la consolidation du lien entre la Famille bio-lignagère et l’Ancêtre et de l’émergence du lien de maîtrise du soldat sur l’Ennemi. Les signifiants culturels dans le travail de résilience ont donc une fonction de reconstruction et de solidification des liens du soldat dans ses différents axes existentiels. L’étude a ainsi permis d’élaborer le modèle culturel du travail de résilience.

Le projet européen ANGELS a pour but de construire un robot anguille capable de naviguer par le sens électrique et de se scinder en plusieurs mono-agents pour des besoins d'exploration. Dans le cadre de ce projet, mon travail a consisté à élaborer un modèle de perception inspiré du poisson électrique, le challenge étant de faire de ce modèle un modèle de perception rapide et embarquable pour une détection en ligne par un engin sous-marin robotisé équipé du modèle. Deux modèles de perception ont été construits, s'appuyant tous deux sur une géométrie simple mais réaliste de capteur. Les deux modèles baptisés "modèle poly-sphérique " et " modèle des réflexions " provenant respectivement d'une intuition physique et d'une méthode mathématique appropriée se calibrent une fois pour toute avec un simulateur électrique, pourrevêtir in fine une forme analytique. Couplés aux modèles existant de réponses électriques d'objets, les modèles de perception ont permis de faire effectuer à un robot capteur des tâches basiques d'évitement et de détection, ce qui est à ce jour une première dans l'histoire. En parallèle, nous avons développé un formalisme générique de réponse d'objet permettant d'étendre le champ d'applicabilité des modèles de perception. Enfin, nous avons commencé à estimerl'impact d'une géométrie complexe de capteur présentant de larges surfaces isolantes sur la mesure pour envisager la modélisation du sens électrique par un capteur de forme arbitraire.

Cette thèse porte sur la conception, la modélisation et le prototypage de nanorobots pour des applications en nanomédecine, en biologie et en nanosystèmes. Principalement deux approches ont été proposées. La première approche implique la modélisation multi-échelle (la mécanique quantique, dynamique moléculaire, mécanique continue) couplée aux techniques de réalité virtuelle. La plateforme ainsi développée a permis en premier lieu, la caractérisation biomécanique de différents composants nanorobotiques : nanoressorts à base de protéines et de nanomoteurs moléculaires (ADN, nanotube de carbone, protéines). Le développement de la plateforme a permis ensuite d’assembler d’une manière interactive (retour visuel et retour de force) des structures nanorobotiques, d’optimiser leur structure et de caractériser leur comportement dynamique. Dans la seconde approche, une méthodologie originale de co-prototypage à été développée. Le co-prototypage permet en effet de coupler les expérimentations et les simulations afin d’avoir un modèle réaliste. Ceci permet de mettre à jour les paramètres de simulation et de réajuster le processus de fabrication après optimisation. D’autre part, les simulations permettent d’observer des phénomènes à l’échelle nanométrique qui sont jusque là inaccessibles par expérimentation. Durant ce travail de thèse, j’ai développé des nouvelles structures nanorobotiques : des nanomachines à base d’ADN, un bio-nanoactionneur linéaire ainsi qu’une nanomachine rotative à base de nanotubes de carbone. Quelques uns de ces prototypes ont été fabriqués, optimisés et validés expérimentalement
Nanorobots represent a nanoscale devices where proteins such as DNA, carbon nanotubes could act as motors, mechanical joints, transmission elements, or sensors. When these different components were assembled together they can form nanorobots with multi-degree-of-freedom, able to apply forces and manipulate objects in the nanoscale world. In this work, we investigated the design, assembly, simulation, and prototyping of biological and artificial molecular structures with the goal of implementing their internal nanoscale movements within nanorobotic systems in an optimized manner. The thesis focuses, mainly on two approaches. The first one involves multiscale modeling tools (quantum mechanics, molecular dynamics, continuum mechanics) coupled to virtual reality advanced techniques. In order to design and evaluate the characteristics of molecular robots, we proposed interactive nanophysics-based simulation which permits manipulation of molecules, proteins and engineered materials in molecular dynamics simulations with real-time force feedback and graphical display. The second approach uses a novel co-prototyping methodology. The optimization of engineered nanorobotic device is coupled to experimental measurements and force field modeling algorithms

L'utilisation de systemes électromécaniques microstructures pour analyser et manipuler des solutions biologiques ou des cellules vivantes (bio-MEMS) à pris un essor considérable ces dernières années. Dans ce genre de dispositifs, I'utilisation de champs électriques est frequente que ce soit pour percer les membranes des cellules et effectuer une transfection de gènes par exemple (électroporation), pour les déplacer ((di )électrophorèse) ou agir sur Ie milieu dans lequel elles baignent (électro-hydrodynamique). La modélisation des phénomènes induits par ces champs électriques dans les solutions aqueuses est un probleme multi-physique et multi-échelle. Au deplacement des électrons s'ajoute en effet la migration des ions présents dans la solution. Ceux-ci se concentrent en particulier aux abords des électrodes formant des couche minces dont les paramètres évoluent de façon encore mal connue en fonction notamment des conditions d'alimentation. La thèse se concentre sur les applications électro-hydrodynamiques dans lesquelles une solution saline est mise en mouvement par des forces électriques agissant sur ses ions, concentrés dans des couches de charges minces, au voisinage des électrodes. Sont d'abord presentés les resultats experimentaux et des modèles simples du problème électromécanique dans Ie cas de structures 2D à électrodes coplanaires. Devant I'importance des écarts entre les résultats théoriques et expérimentaux, des modèles plus complets sont alors proposés et évalués. Malgré les ameliorations fournies par ces modèles, des écarts importants subsistent entre théorie et expérimentation, et une étude totalement découplée des aspects électriques et mécaniques est alors réalisée sur une structure 1D. Cette étude permet de mieux cerner Ies dependances de certains paramètres physiques vis-a-vis des conditions d'alimentation avec une comparaison systématique des résultats expérimentaux et des résultats de modèles circuits Iinéaires et non linéaires, au travers d'une approche fréquentielle par diagrammes de Bode et d'une approche temporelle par figures de Lissajous. II a ainsi pu être mis en évidence I'importance pratique potentielle de certains phénomènes rarement pris en compte dans des modèles globaux : saturation des couches minces, permittivité non constante, effets de bords, ... Des applications pratiques ont pu etre dégagées et testées experimentalement, dans Ie domaine des micro-mélangeurs. Outre ces développements, une brève étude est décrite, portant sur la modélisation des cellules et de leurs membranes extrêmement fines en regard des autres dimensions caractéristiques du systeme, dans la perspective par exemple d'applications en électroporation. Une autre étude est faite portant sur I'utilisation potentielle de méthodes numériques dites " sans maillage " pour ce type d'applications, I'accent étant mis sur Ia résolution du problème de Poisson dans des systèmes 2D.

Le traitement d'images a une longue histoire, à commencer par les approches provenant de techniques du traitement du signal 1-D. Ces approches reposent sur la théorie du filtrage (linéaire ou non), l'analyse spectrale, ou sur des concepts basiques de probabilité et statistiques.

Un procédé de production de liants bitumineux biosourcés par conversion hydrothermale de biomasse micro-algale est étudié dans la perspective de l’après pétrole. Le procédé de liquéfaction hydrothermale (HTL) utilisé se caractérise par une température modérée de 260 C à laquelle l’eau se trouve à l’état sous-critique. Un réacteur instrumenté et contrôlé thermiquement a été développé, permettant l’étude de l’impact du temps de séjour et des phases de chauffage et de refroidissement sur le processus de formation du bio-bitume. Sa composition résulte d’une étape de carbonisation hydrothermale (HTC) lors du chauffage, suivie d’une étape de liquéfaction lord de l’isotherme à 260°C. Les propriétés rhéologiques du matériau hydrophobe obtenu sont fortement influencées par la fraction de résidus solides, en partie constituée de minéraux a priori issus du milieu de culture des micro algues. Dans l’optique de la modélisation thermocinétique du procédé, un bilan énergétique sur le réacteur a permis d’évaluer l’enthalpie de réaction (exothermique) Parallèlement, la notion de facteur de sévérité du procédé a permis de comparer les conditions de formation du bio-bitume à celles de bio-chars par HTC, de bio-crudes par HTL, et des pétroles et pyro bitumes issus des processus géologiques dont s’inspire ces procédés de conversion hydrothermale
A process for the production of biobased bituminous binders by hydrothermal conversion of microlagal biomass is investigated in perspective of the post petroleum era. The hydrothermal liquefaction (HTL) process used is characterized by a moderate temperature of 260°C, resulting in a subcritical state of the water media. An instrumented reactor, thermally controlled, has been developed. It allows studying the impact of both the residence time and the heating and cooling steps on the formation process of biobitumen. Its composition results from a hydrothermal carbonization (HTC) step during heating, followed by a liquefaction step during the isotherm at 260°C. The rheological properties of the hydrophobic material obtained are strongly influenced by the fraction of solid residues. These later partially consist of minerals presumably coming from the microalgae cultivation media. With a view to model the thermokinetics of the process, an energy balance allowed estimating the exothermic reaction enthalpy form measurements made on the reactor. Concurrently, the concept of reaction ordinate allowed comparing the processing conditions leading to biobitumen, to those leading to biochar by HTC, biocrude by HTL, but also to petroleum and pyrobitumen formed by the geological processes that inspires HTL

Cette thèse est particulièrement destinée à traiter deux types de problèmes : clustering et l'alignement multiple de séquence. Notre objectif est de résoudre de manière satisfaisante ces problèmes globaux et de tester l'approche de la Programmation DC et DCA sur des jeux de données réelles. La thèse comporte trois parties : la première partie est consacrée aux nouvelles approches de l'optimisation non convexe. Nous y présentons une étude en profondeur de l'algorithme qui est utilisé dans cette thèse, à savoir la programmation DC et l'algorithme DC (DCA). Dans la deuxième partie, nous allons modéliser le problème clustering en trois sous-problèmes non convexes. Les deux premiers sous-problèmes se distinguent par rapport au choix de la norme utilisée, (clustering via les normes 1 et 2). Le troisième sous-problème utilise la méthode du noyau, (clustering via la méthode du noyau). La troisième partie sera consacrée à la bio-informatique. On va se focaliser sur la modélisation et la résolution de deux sous-problèmes : l'alignement multiple de séquence et l'alignement de séquence d'ARN par structure. Tous les chapitres excepté le premier se terminent par des tests numériques
This Ph.D. thesis is particularly intended to treat two types of problems : clustering and the multiple alignment of sequence. Our objective is to solve efficiently these global problems and to test DC Programming approach and DCA on real datasets. The thesis is divided into three parts : the first part is devoted to the new approaches of nonconvex optimization-global optimization. We present it a study in depth of the algorithm which is used in this thesis, namely the programming DC and the algorithm DC ( DCA). In the second part, we will model the problem clustering in three nonconvex subproblems. The first two subproblems are distinguished compared to the choice from the norm used, (clustering via norm 1 and 2). The third subproblem uses the method of the kernel, (clustering via the method of the kernel). The third part will be devoted to bioinformatics, one goes this focused on the modeling and the resolution of two subproblems : the multiple alignment of sequence and the alignment of sequence of RNA. All the chapters except the first end in numerical tests

Depuis le début des années 1960, la croissance de l'albacore fait l'objet d'une attention particulière tant dans le domaine de la recherche que pour la gestion des pêcheries. Dans l'océan Indien, la gestion du stock d'albacores, sous la juridiction le Commission Thonière de l'Océan Indien (CTOI), souffre de nombreuses incertitudes associées à la courbe de croissance actuellement considérée. En particulier, des lacunes subsistent dans notre connaissance des processus biologiques et écologiques élémentaires régulant la croissance. Leur connaissance est pourtant fondamentale pour comprendre la productivité des stocks et leur capacité de résistance à la pression de pêche et aux changements océanographiques en cours. À travers la modélisation, cette étude se propose d'améliorer les connaissances actuelles sur la croissance de la population d'albacore de l'océan Indien et de renforcer ainsi les avis scientifiques sur l'état du stock. Alors que la plupart des études sur la croissance de l'albacore s'appuient sur une seule source de données, nous avons mis en œuvre un modèle hiérarchique Bayésien qui exploite diverses sources d'informations sur la croissance, i.e. des estimations d'âge obtenues par otolithométrie, des analyses de progressions modales et les taux de croissance individuels issus du marquage-recapture, et intègre explicitement des connaissances d'experts et les incertitudes associées à chaque source de données ainsi qu'au processus de modélisation. En particulier, le modèle de croissance a été couplé un à modèle d'erreurs dans les estimations d'âge par otolithométrie apportant une amélioration significative des estimations d'âge et des paramètres de croissance en résultant et permettant une meilleure évaluation de la fiabilité des estimations. Les courbes de croissances obtenues constituent une avancée majeure dans la représentation du patron de croissance actuellement utilisé dans les évaluations de stock d'albacore. Elles démontrent que l'albacore présente une croissance en phases, caractérisée par une forte accélération en fin de phase juvénile. Cependant, elles n'apportent aucune information sur les mécanismes biologiques et écologiques à l'origine de ces phases de croissance. Afin de mieux comprendre les facteurs impliqués dans l'accélération de la croissance, nous avons mis en œuvre un modèle bio-énergétique s'appuyant sur les principes de la théorie des bilans dynamiques d'énergie (DEB). Deux hypothèses apparaissant comme les plus pertinentes ont été testées : (i) une faible disponibilité alimentaire liée à une forte compétition inter et intra-spécifique chez les jeunes albacores formant des bancs et (ii) un changement dans le régime alimentaire des adultes s'accompagnant de la consommation de proies plus énergétiques. Il apparait que ces deux hypothèses sont susceptibles d'expliquer, au moins partiellement, l'accélération de la croissance
Since the early 1960s, the growth of yellowfin has been enjoyed a particular attention both in the research field and for fisheries management. In the Indian Ocean, the management of yellowfin stock, under the jurisdiction of the Indian Ocean Tuna Commission (IOTC), suffers from much uncertainty associated with the growth curve currently considered. In particular, there remain gaps in our knowledge of basic biological and ecological processes regulating growth. Their knowledge is however vital for understanding the stocks productivity and their resilience abilities to fishing pressure and oceanographic changes underway.Through modelling, this study aims to improve current knowledge on the growth of yellowfin population of the Indian Ocean and thus strengthen the scientific advice on the stock status. Whilst most studies on yellowfin growth only rely on one data source, we implemented a hierarchical Bayesian model that exploits various information sources on growth, i.e. direct age estimates obtained through otolith readings, analyzes of modal progressions and individual growth rates derived from mark-recapture experiments, and takes explicitely into account the expert knowledge and the errors associated with each dataset and the growth modelling process. In particular, the growth model was coupled with an ageing error model from repeated otolith readings which significantly improves the age estimates as well as the resulting growth estimates and allows a better assessment of the estimates reliability. The growth curves obtained constitute a major improvement of the growth pattern currently used in the yellowfin stock assessment. They demonstrates that yellowfin exhibits a two-stanzas growth, characterized by a sharp acceleration at the end of juvenile stage. However, they do not provide information on the biological and ecological mechanisms that lie behind the growth acceleration.For a better understanding of factors involved in the acceleration of growth, we implemented a bioenergetic model relying on the principles of Dynamic Energy Budget theory (DEB). Two major assumptions were investigated : (i) a low food availability during juvenile stage in relation with high intra and inter-specific competition and (ii) changes in food diet characterized by the consumption of more energetic prey in older yellowfin. It appears that these two assumption may partially explain the growth acceleration

La production de bio-huiles par conversion thermochimique de la biomasse estun procédé prometteur pour le bio-raffinage. Alors que la cinétique en phase gazeuse de la conversion de la bio-huile est bien avancée, sa réactivité en phase liquide reste mal connue.L’objectif de cette thèse est de comprendre le mécanisme cinétique détaillé de la décomposition thermochimique de la biomasse à basse température en phase liquide. Comme indiqué par Basu et al. (June 2010) et Nakamura et al. (2007a,b)et Kawamoto (2017), une phase liquide est observée pendant la première étape de la pyrolyse de la biomasse. Dans cette étude, nous tenterons de modéliser le premier stade de la pyrolyse de la biomasse. A notre connaissance, aucune étude de modélisation de la réactivité en phase liquide n’a été proposée pour la pyrolyse de la biomasse. L’étude des réactions en phase liquide de ces systèmes complexes nécessite une bonne connaissance de l’influence du solvant sur la cinétique. Nous avons en premier temps comparé la prédiction des modèles COSMO-SAC avec celles du modèle de solvatation Abraham, en considérant la base de données COMPSOL de Moine et al. (2017) comme données de référence. Nous avons ensuite proposé une re-paramétrisation de ces modèles COSMO-SAC qui conduit à de bien meilleures prédictions et nous permets d’étendre ces modèles à l’utilisation des cavités CPCM (Nait Saidi et al. (2020)). Les méthodes prédictives basées sur des calculs ab initio peuvent être très précises pour prédire les propriétés thermochimiques en phase gazeuse et sont généralement plus polyvalentes que les méthodes de contribution de groupe. Une extension de la méthode ab initio de prédiction des enthalpies de formation de Paulechka et Kazakov (2017) a été proposée dans ce travail (Mielczarek et al. (2019)) et utilisée pour les composés de la biomasse. En troisième partie de cette étude, nous avons prédit les différents chemins réactionnels possibles de la décomposition des composés représentatifs de la partie lignine de la biomasse à l’aide du générateur de mécanismes réactionnels (RMG). Les composés choisis sont le créosol, le gaïacol et le méthoxy vinylphénol. Ce travail peut être considéré comme une extension du mécanisme en phase gazeuse de la pyrolyse proposé par Ranzi et al.(2017a,b) en considérant la recombinaison radicalaire et la polymérisation qui se produit à basse température entre100°C et 300°C. Pour modéliser la cinétique des réactions clés, nous les avons étudiés par l’approche des états de transition à l’aide de Gaussian09 et d’ORCA. L’estimation des paramètres cinétiques est ensuite déterminé par la théorie des états de transition à l'aide du Kisthelp tool (Canneaux et al. (2014)) pour la cinétique en phase gazeuse et cinétique en phase liquide à partir de l’approche Green (Jalan et al. July 2013)
Production of bio-oils through thermochemical biomass conversion is a promising process for biorefining. While gas phase kinetics of bio-oil conversion has been improving, its liquid phase reactivity is currently poorly understood. The aim work of my thesis is about the understanding of detailed kinetics mechanism of biomass thermochemical decomposition at low temperature range in the liquid phase. As mentionned by Basu (June 2010); Nakamura et al. (2007a,b); Kawamoto (2017) a liquid phase is observed during the initial stage of biomass pyrolysis. In this study, we will try to model the initial stage of biomass pyrolysis. To our knowledge, no modelling study of the rate of reactions in the liquid phase has been proposed for biomass pyrolysis. The investigation of liquid phase reactions of such complex systems requires a good knowledge of solvent effects. We compared the prediction capabilities of COSMO-SAC with those of the Abraham solvation model, by considering the COMPSOL database of Moine (2017) as the reference data. We then proposed a re-parametrization of these COSMO-SAC models that leads to much better predictions, and extended these models to CPCM cavities(Nait Saidi et al. (2020)). Predictive methods based on ab initio calculations can be very accurate for predicting gas phase thermochemical properties and are usually more versatile than group contribution methods. An extension of Paulechka and Kazakov (2017) ab initio prediction method of enthalpies of formation was proposed in this study (Mielczarek et al. (2019)) and used for biomass compounds. We then used Reaction Mechanism Generator (RMG) to investigate the possible reaction mechanism of different Tar surrogate compounds of biomass decomposition. The surrogate compounds that we chose are Creosol, guaiacol and methoxy vinylphenol to model the lignin. This work can be considered as an extension of the gas phase reaction mechanism of pyrolysis proposed by Ranzi(2017a,b) taking in consideration the primary tar recombination/polymerisation reaction that occur in the temperature range 100°C to 300°C.To model the kinetics of the key reaction, we investigated the transitional state using Gaussian 09 and ORCA. We then estimated the kinetics parameters using Transitional State Theory with Kisthelp tool (Canneauxet al. (2014)) and liquid phase kinetics approach based on the gas phase kinetics and solvation free energies correction (Jalan et al. July 2013)

Le but de ce travail de doctorat est de contribuer à l'optimisation de l'accumulation de lipides par les levures oléagineuses, et plus particulièrement par la levure Yarrowia lipolytica à partir du glucose, avec une stratégie d’optimisation dynamique à partir d’une commande basée sur un modèle. L’étude bibliographique permet de faire le bilan des connaissances antérieures pour identifier les différentes méthodologies existantes pour l’optimisation des procédés en structurant trois parties principales: la modélisation, la commande, et le suivi des procédés. Dans ce contexte, cinq modèles ont été proposés pour décrire l'accumulation de lipides. Le premier est un modèle non structuré basé sur des cinétiques de Monod et d’inhibition. Le deuxième s’appuie sur le modèle de Droop (quota) précédemment utilisé pour décrire l’accumulation de lipides dans les microalgues. Les trois derniers sont des modèles métaboliques dynamiques qui combinent les cinétiques avec un réseau métabolique réduit, obtenu à partir des modes élémentaires. Les cinq modèles ont été calibrés et validés en utilisant plusieurs jeux des données expérimentales. Néanmoins, un des avantages des modèles métaboliques dynamiques présentés est la possibilité de décrire les basculements métaboliques. Deux stratégies de commande multi-objective visant à maximiser la productivité des lipides et la fraction en teneur lipidique ont été proposées. Dans la première, les deux objectifs ont été pondérés par le calcul statique des fronts de Pareto, et intégrés à la stratégie de commande avec un modèle dynamique métabolique. La deuxième stratégie est basée sur des fonctions linéaires par morceaux en intégrant le modèle quota. Les simulations de la commande montrent la possibilité d’atteindre des teneurs en lipides entre 0,21 – 0,26 gLIP.gX-1 et productivités entre 0,78 – 1,02 g.(L-h)-1 en diminuant le temps de la culture à 20 h. Des capteurs logiciels ont été proposés afin de pallier le manque de capteurs en ligne en corrélant des mesures en ligne (i.e. pO2 et la base ajoutée pour le pH) par des algorithmes de types machines à vecteurs supports. La validation expérimentale des stratégies de commande est la principale perspective de ce travail
This PhD thesis aims at optimizing lipid accumulation by oleaginous yeast, and most particularly by the yeast Yarrowia lipolytica from glucose. This optimization is addressed from a mathemantical point of view based on automatic control laws, where model-based control strategies are proposed. The bibliographic review compiles and evaluates previous works to identify the different existing methodologies to attain the optimization, which is divided in three main axes: modeling, control strategies, and monitoring. In this context, five different models are proposed to describe lipid accumulation. The first model is based on Monod and inhibition kinetics (unstructured), and the second on the Droop quota model (quota) previously used for microalgae. The last three are dynamic metabolic models that combine kinetics with metabolic models based on the stoichiometry of metabolism. These three models used a reduced metabolic network decomposed into elementary flux modes. The five models were successfully calibrated and validated with different experimental data. Nonetheless, the dynamic metabolic models presented highlighting features such as the description of metabolic shifts. Two approaches of multi-objective control strategies aiming at maximizing lipid productivity and lipid content fraction were proposed. In the first, the two objectives were weighted by static calculation of Pareto fronts, and integrated to the control strategy by dynamic optimization algorithms with a dynamic metabolic model. The second strategy used a constant weighed objective function solved by piecewise linear functions by integrating the quota model. The simulation results of the optimization attained lipid contents between 0.21 – 0.26 gLIP.gX-1 and productivities between 0.78 – 1.02 g.(L-h)-1 shortening the culture time to 20 h. Soft-sensors were developed by correlating on-line measurements (i.e. pO2 and the added base for pH) through support vector machines in order to overcome the lack of measurements. The perspective is to experimentally validate the control strategies

Les imprimantes 3D existent depuis plusieurs décennies et le principe général de la fabrication additive est de déposer des couches successives de matériau afin dobtenir un volume, à partir d’un modèle défini à l’avance grâce à une interface informatique. Depuis quelques années, ces imprimantes sont utilisées dans le domaine médical : ainsi, les chirurgiens peuvent obtenir une réplique en résine d’une situation clinique afin de planifier leur geste chirurgical pour réaliser des interventions moins invasives. Par ailleurs, on peut aujourdhui imprimer certains biomatériaux synthétiques sur mesure afin dobtenir des greffons personnalisés basés sur limagerie tridimensionnelle d’un patient. Ces applications utilisent sur des imprimantes fonctionnant principalement sur le principe de la stéréolithographie (photopolymérisation sélective de résines photosensibles) ou bien du dépôt à chaud de fil fondu : ces technologies ne permettent pas dutiliser des composés biologiques tels que des cellules ou des biomolécules. Plus récemment, des imprimantes 3D dédiées à l’impression déléments biologiques (Bio-Impression) ont été développées. On distingue la Bioimpression assistée par laser, la bioimpression par jet dencre et lextrusion dhydrogels. Ces trois méthodes présentent des points communs (utilisation d’une encre biologique, modélisation du motif à imprimer et pilotage de limprimante par une interface informatique, impression couche par couche). Cependant, en fonction de la technologie utilisée, la résolution et le volume des motifs imprimés peuvent varier de façon importante. Les machines permettant d’imprimer à haute résolution ne sont habituellement pas adaptées lorsquon cherche à obtenir des volumes importants ; de la même façon, lorsqu’une technologie permet d’imprimer des volumes importants, il est souvent difficile dobtenir de hautes résolutions dimpressions. De ce fait, on doit parfois combiner plusieurs technologies pour produire certains assemblages complexes. Ainsi, il est primordial de définir finement ses objectifs avant de choisir une technologie de bioimpression. Les applications des imprimantes 3D de tissus biologiques (Bio-imprimantes) sont toutes dans le champ de lingénierie tissulaire et aujourdhui presque exclusivement dans le domaine de la recherche. Les méthodes permettant d’imprimer à haute résolution trouvent des applications principalement en biologie cellulaire lorsquon cherche par exemple àé valuer les capacités de communication de plusieurs types cellulaires : en effet, il est possible de créer des motifs réguliers en imprimant des gouttes de bioencre contenant chacune quelques cellules avec la technologie laser. Par ailleurs, d’autres technologies basées sur lextrusion permettent de manipuler des amas cellulaires (sphéroïdes) et de les organiser entre eux, ce qui peut trouver des applications dans le domaine de la cancérologie. En combinant les technologies, on peut aujourdhui mettre en place des modèles d’étude pharmacologiques qui pourraient à terme se substituer à certaines expérimentations animales et ouvrir la voie à certaines thérapies ciblées. Enfin, la fabrication dorganes par bioimpression (« Organ Printing ») reste aujourdhui du domaine de la science fiction, même si quelques équipes travaillent sur cet aspect. Les imprimantes 3D biologiques apportent donc de nouveaux outils pour le chercheur dans de nombreuses applications en biologie et en médecine régénératrice. Le choix de la méthode la plus adaptée à L’objectif de L’étude est primordial afin dutiliser au mieux ces technologies.