Soutenance de thèse : Ghizlane Boussatour – Caractérisation diélectrique et thermique de films biopolymères pour l’électronique flexible haute fréquence

Phénomènes moléculaires dans l’endommagement de l’ADN par rayonnements ionisants

Fabio LANDUZZI

Soutenance de thèse
14/12/2018
Amphithéâtre IEMN


Résumé :

Cette thèse est consacrée à une enquête sur la structure et la dynamique, avec des modèles théoriques et essais de laboratoire, sur deux types communs de défauts arrivant dans la molécule d’ADN, après des dégâts de radiation ou le produit chimique: mésappariements des bases (MB) et casseurs de brin.

Tels défauts pourraient arriver naturellement, d’imperfections dans le processus cellulaire, induit par l’environnement et ou induit artificiellement, comme pour la radiothérapie de cancer.

Nous avons utilisé la spectroscopie de force moléculaire exécutée par des pinces optiques accompagnées par des simulations all-atom en Dynamique Moléculaire (MD), pour caractériser des MB dans des hairpin d’ADN.

Ensuite nous avons construit des modèles structurels pour les casseurs de brin d’ADN, dans les deux indexent les éléments constitutifs de la chromatine: le ADN linker et le nucléosome. Grâce à l’application de diffèrent techniques (Essential Dynamics, Steered MD, …) on a caractérisé les stades précoces de l’évolution de cette lésion d’ADN dans les deux éléments.

Abstract :

This thesis is dedicated to a combined theoretical and experimental investigation of the structure and dynamics of two common types of defects occurring in the DNA molecule, after chemical or radiation damage: base mismatches and strand breaks.

We used single-molecule force spectroscopy performed by optical tweezers accompanied by Molecular Dynamics (MD) all-atom simulations, to characterize mismatches in short DNA hairpins. We demonstrate that it is possible to use SMFS

Subsequently, we designed structural models for the DNA strand-break defects, in the two key constitutive elements of the chromatin: the DNA linker and the nucleosome. Using different techniques (Essential Dynamics, steered MD, covariant mechanical stress, …) we characterized the early stages of the evolution of this DNA lesion in the two elements.

JURY :

– Fabrizio CLERI, Université de Lille, Directeur de thèse

– Elise DUMONT, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Rapporteur

– Jean-François ALLEMAND, Ecole Normale Supérieure de Paris, Rapporteur

– Enrico CARLON, Katholieke Universiteit Leuven, Examinateur

– Felix RITORT, Universidad de Barcelona, Examinateur

Thèse : Transducteurs à base de polymères conducteurs : Fabrication, Caractérisation et Modélisation

NGUYEN Ngoc Tan

Soutenance de thèse
21/09/2018
Amphithéâtre IEMN


Résumé :

Ces dernières années, les actionneurs à base de polymères conducteurs ioniques (poly (3,4-éthylènedioxythiophène : PEDOT) ultraminces ont surmonté un certain nombre d’obstacles en terme d’intégration qui ont permis d’accroître les applications potentielles dans les dispositifs de type microsystèmes. Une micro-fabrication sans aucune manipulation manuelle de ces actionneurs à tri-couches a été démontrée. Cependant les performances mécaniques de ces actionneurs étaient limitées pour une éventuelle utilisation dans un microsystème.

Le but de cette thèse a été d’optimiser la fabrication des transducteurs en couches minces, de caractériser complètement leurs propriétés électrochimiques, mécaniques et électromécaniques et de développer un modèle pour simuler leur capacité électromécanique bidirectionnelle d’actionnement et de détection.

Dans un premier temps, des actionneurs ultra-minces à base de PEDOT sont fabriqués par polymérisation en phase vapeur de 3,4-éthylènedioxythiophène associée à un procédé de synthèse couche par couche. La déformation en flexion et la force générées par ces actionneurs ont été mesurées et ont atteint respectivement 1% et 12 μN. Ceci constitue la première caractérisation de micro actionneurs ioniques à base de PEDOT fonctionnant dans l’air d’une épaisseur aussi faible (17 μm). Il a été observé que la méthode de fabrication utilisée induisait une dissymétrie des états de surface de chacune des électrodes.

Dans un second temps, les propriétés électriques, électrochimiques et mécaniques des micro actionneurs résultants ont été caractérisées. Celles-ci incluent : la conductivité électrique et la capacité volumétrique, le rapport empirique déformation/charge et le module d’Young de l’actionneur en fonction de l’état de charge de l’électrode PEDOT. La conductivité ionique des électrodes de PEDOT et de la matrice support d’électrolyte, le taux d’amortissement et la déformation linéaire de l’actionneur tri-couche ont également été mesurés.

Dans un troisième temps, un modèle multi-physique non linéaire a été proposé afin de prédire les réponses en mode actionneur et en mode capteur dans ces tri-couches. Ce modèle non linéaire est constitué d’un sous-système électrique représenté par un circuit équivalent RC, d’une matrice de couplage électromécanique et d’un sous-système mécanique décrit en utilisant une méthode d’éléments finis rigides. Le modèle proposé a été représenté en utilisant un formalisme Bond Graph et a utilisé l’ensemble des paramètres caractérisés. La concordance entre les simulations et les mesures a confirmé la précision du modèle dans la prédiction de la réponse électrochimique dynamique et mécanique non linéaire des actionneurs. En outre, les informations extraites du modèle ont également fourni un aperçu des paramètres critiques des actionneurs et de leur incidence sur l’efficacité de l’actionneur, ainsi que sur la distribution de l’énergie : l’énergie dissipée, stockée et transférée. Ce sont les paramètres clés pour concevoir, optimiser et contrôler le comportement d’actionnement d’un actionneur tri-couche.

Enfin, un modèle linéaire électromécanique bidirectionnel a été introduit pour simuler la capacité de détection du transducteur. La simulation correspond de manière cohérente aux résultats expérimentaux dans les domaines de fréquence et de temps d’un déplacement d’entrée sinusoïdal

Les modèles proposés sont prometteurs pour la conception, l’optimisation et le contrôle de futurs dispositifs microsystèmes souples pour lesquels l’utilisation de transducteurs en polymère devrait être essentielle.

 

 

JURY :

– M. Alejandro A. FRANCO, Professeur des Universités, UPJV/ CNRS UMR 7314, Amiens.

– M. Herbert SHEA, Professeur l’Université de EPFL, Neuchâtel.

– M. Edmond CRETU, Professeur de l’Université de Colombie Britannique, Vancouver

– M. Mu CHIAO, Professeur de l’Université de Colombie Britannique, Vancouver

– Mme. Ludivine FADEL, Professeur des Universités, IMS UMR 5218, Talence

– M. Éric CATTAN, Professeur des Universités, UPHF / IEMN, Valenciennes

– M. Sébastien GRONDEL, Professeur des Universités, UPHF / IEMN, Valenciennes

– M. John D.W. MADDEN, Professeur de l’Université de la Colombie Britannique, Vancouver

– M. Cédric PLESSE, Maître de conférences HDR, LPPI, Cergy Pontoise, Invité