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Soutenances de Thèse/HDR

publié le , mis à jour le

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

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

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


Agenda

  • Mardi 19 décembre 2017 11:00-14:00 - Tim Stoltmann - Lame

    [PhD Defense] Tim Stoltmann, Laser Instrument for Triple Oxygen Spectrometry.

    Résumé : High-precision molecular absorption spectroscopy has become a widely used tool in physics and metrology. More recently, such techniques have gained some favor in the earth sciences and industrial monitoring, mostly for their compactness and robustness. The determination of isotopic ratios of different isotopic systems is nowadays possible with commercially available laser spectrometers. However, in particular for CO2, the full potential of such techniques for highest precision measurements has yet to be exploited. In this thesis, we present a new spectrometer based on optical feedback frequency locking of a distributed feedback laser (DFB) to a highly stable V-shaped reference cell. In such way, we obtain a near infra-red source reaching sub-kHz frequency resolution with a drift of 30 Hz/s. This ultra-narrow, ultra-stable laser source was then combined with a high-stability, high-finesse ring-down cell, using a robust dither lock scheme. We demonstrated a single-spectrum sensitivity of 1.2 x 10-12 cm-1, obtained in 30 seconds, and reported, for a narrow scan, a record-setting minimum detection level 3.8 x 10-14 cm-1, after less than 10 hours of measurement. We applied this instrument to the measurement of isotopic ratios in CO2 and demonstrated the feasibility of direct measurements of Δ170 in CO2. Δ17O is a super-ratio which requires precise measurements three isotopologues, offering information over the hydrological environment of the past, if measured from carbonate rocks. The instrument yielded a precision of 10 ppm in a record-setting measurement time of 10 minutes, demonstrating that laser spectrometers now perform on the same level as state-of-the-art isotopic ratio mass spectrometers currently used in geoscientific studies. We also demonstrated the first laser based measurements of the ratio 16O13C18O/13C16O2 ("clumped isotopes"), demonstrating a precision of 20 ppm with a strong potential to go further. The instrument shows the potential to measure all geoscientifically relevant isotopologue ratios in CO2 in one single measurement. Furthermore, we applied the instrument to Doppler-free saturated absorption spectroscopy. We determined transition frequencies of the 30012_00001 band of 13C16O2 in natural abundance with kHz accuracy by referencing the laser source to a GPS-referenced optical frequency comb (OFC). Using combination differences, we were able to re-determine the B, D and H constant of the upper and lower state, providing evidence for differences between our experimental data and literature. Moreover, we investigated the S (2) transition of D2. The zero-pressure transition frequency was determined with a record-setting precision of 32 kHz, meaning an accuracy of 0.17 ppb. The impact of line profile choices on the retrieval of line specific parameters has been investigated.
    The instrumentation which was built during this thesis fulfills two major tasks : First, we have proven the capability of measuring 17O in CO2 with outstanding precision in record time. Moreover, we demonstrated a successful proof of concept for clumped isotope measurements. While a thorough investigation of memory effects and external reproducibility has yet to be done, it shows the great potential of this technique for use in the geosciences. Secondly, the instrument is a valuable tool for spectroscopy, exhibiting extremely high sensitivity and thus allowing the very precise determination of line-shape parameters and the validation of the most advanced line profiles. Moreover, referencing to an OFC allows for precise and accurate determination of transition frequencies and pressure induced shifts.


  • Lundi 1er octobre 2018 14:00-16:00 -

    PhD - Côme Schnébelin

    Résumé : Analyse et génération de signaux dans les boucles optiques à décalage de fréquence - Analogie spatiale et nouveaux concepts d’auto-imagerie.


    Les techniques de génération et de traitement des signaux souffrent des limitations intrinsèques des systèmes électroniques : bande passante limitée, sensibilité aux interférences électromagnétiques, encombrement et coût. Au contraire, les systèmes optiques s’affranchissent naturellement de ces contraintes et sont potentiellement très attractifs pour la génération et le traitement des signaux. Au cours de cette thèse, nous avons étudié un système optique original utilisé pour la photonique micro-onde : les boucles à décalage de fréquence.
    Les propriétés temporelles de ces boucles présentent un parallèle frappant avec certaines propriétés de l’effet Talbot en optique spatiale. Cette dualité s’est révélée particulièrement riche au cours de ce travail, car elle nous a conduits à démontrer de nombreuses propriétés à la fois en optique temporelle dans les boucles à décalage de fréquence, mais aussi en optique spatiale dans des montages simples de diffraction.
    Nous avons ainsi mis en évidence la possibilité de calculer analogiquement la transformée de Fourier et la transformée de Fourier fractionnaire d’un signal arbitraire, avec une très bonne résolution spectrale. Ceci nous a permis de mesurer le taux de « chirp » d’un signal à modulation linéaire de fréquence, ou d’améliorer le rapport signal sur bruit de certains signaux. Nous avons également montré la possibilité de générer des trains d’impulsions avec un taux de répétition ajustable, et de faire de la mise en forme spectrale de haute résolution, en amplitude et en phase. Ce résultat permet de générer des signaux arbitraires optiques ou radiofréquences, avec des bandes passantes de plusieurs dizaines de GHz et des durées pouvant aller jusqu’à plusieurs dizaines de ns.
    La richesse de la dualité entre l’optique spatiale et les boucles à décalage de fréquence nous a conduits à réinterpréter un certain nombre de propriétés de l’effet Talbot (formation des images, auto-réparation des images de Talbot) et à proposer des concepts nouveaux, tels que le contrôle des images de Talbot (période et taille) ou l’amplification d’image.
    Composition du jury :

    • Marc BRUNEL, professeur, institut Foton, université de Rennes 1
    • Kévin HEGGARTY, professeur, département d’optique, télécom Bretagne
    • Anne LOUCHET-CHAUVET, chargée de recherche, laboratoire Aimé-Cotton, université Paris sud
    • Pierre PELLAT-FINET, professeur, laboratoire de mathématique, université de Bretagne sud
    • Signe SEIDELIN, maitre de conférences, Institut Néel, université Grenoble Alpes


  • Jeudi 4 octobre 2018 14:00-16:00 -

    PhD -Jules Guioth

    Résumé :

    Potentiels chimiques dans des systèmes stationnaires hors d’équilibre en contact : une approche par les grandes déviations


    Vous pourrez découvrir ce qui m’a occupé ces trois dernières années pendant lesquelles j’ai essayé de répondre à la question suivante : existe-t-il une notion de potentiel chimique pour des systèmes stationnaires hors équilibre ? Aussi technique que cela puisse paraître, vous verrez que finalement, cette question n’est pas différente de celle qui demande ce qu’est la température, ou encore ce qu’est la pression d’un gaz. Ces quantités permettent de décrire et d’expliquer tout un ensemble de phénomènes aussi naturels que le refroidissement de votre tasse de café, qui finit par avoir la même température que l’air ambiant, la migration de l’eau dans le corps par pression osmotique, etc. Tous ces phénomènes sont en fait reliés à des échanges d’énergie, de volume et de matière/masse dont les flux sont décrits par ces quantités que sont la température, la pression et le potentiel chimique. Mais lorsqu’un système est maintenu « hors équilibre » par une force extérieure, ces notions ne sont plus applicables a priori : la notion de température d’un système macroscopique n’est par exemple plus vraiment définie. L’objectif de mon travail est de voir ce qu’il en est pour la notion de potentiel chimique — qui, contrairement à la température, a plus de chance de pouvoir être défini dans ce cas —, avec l’espoir de pouvoir décrire plus simplement à notre échelle les systèmes dits « hors-équilibres » qui peuplent notre quotidien.
    Nous avons pu montré théoriquement sur des systèmes hors-équilibres simples mais génériques, en contact faible, l’existence d’un potentiel thermodynamique hors équilibre — jouant un rôle analogue à l’énergie libre — à partir duquel, sous certaines hypothèses, une notion de potentiel chimique pouvait être dérivée. Néanmoins, il est apparu que ces potentiels chimiques dépendaient significativement de la dynamique au contact, n’obéissant donc à aucune équation d’état contrairement à l’équilibre. Plusieurs exemples allant de systèmes modèles comme les gaz sur réseau à des systèmes réalisables en laboratoire comme des particules auto-propulsées seront discutés, et l’influence du contact, pleinement illustrée.
    Composition du jury :
    • M. Frédéric Van Wijland, Professeur des Universités, Université Paris Diderot — Rapporteur
    • M. Pascal Viot, Professeur des Universités, Sorbonne Université — Rapporteur
    • Mme. Leticia Cugliandolo, Professeure des Universités, Sorbonne Université — Examinatrice
    • M. Jean-Louis Barrat, Professeur des Universités, Université Grenoble Alpes — Examinateur
    • M. Christian Maes, Professeur des Université, Katholieke Universiteit Leuven — Examinateur
    • M. Gatien Verley, Maître de conférence, Université Paris-Sud — Examinateur


  • Mardi 16 octobre 2018 14:00-16:00 -

    PhD - Alexis Coullomb

    Résumé : Développement de substrats actifs et d’une méthode d’analyse de FRET quantitative pour décoder la mécanotransduction


    Les cellules vivantes sont capables de réagir aux signaux mécaniques tels que la dureté de la surface, le flux de liquide environnant ou si elles se font étirer ou comprimer. Cela influe sur leur multiplication, leurs déplacement, leur différenciation et leur mort. La mécanotransduction est la traduction du signal mécanique en signal
    biochimique. Pour étudier ce phénomène nous avons développé les « substrats actifs » qui nous permettent de contrôler la stimulation mécanique des cellules et de mesurer leur réponse mécanique. Pour observer la réponse biochimique des cellules nous avons développé une technique d’analyse quantitative d’images de microscopie de fluorescence. Les signaux mesurés nous renseignent sur l’activité de protéines d’intérêt.
    Jury :

    • Nicolas BORGHI,
    • Marc TRAMIER,
    • Isabelle TARDIEUX,
    • Franck RIQUET,
    • Dominique BOURGEOIS


  • Mercredi 17 octobre 2018 14:00-16:00 -

    PhD - Katharina Hennig

    Résumé :

    The mechanics of symmetry breaking in cell migration


    Abstract : Symmetry breaking in biology is at the origin of the appearance of functional shapes in multicellular assemblies. This process relies on the ability of single cells to perform directed migration and relatedly to establish a front-rear polarity. The initiation of cell migration, in absence of external cues, has been attributed to the capacity of the cytoskeleton to spontaneously polarize. However, how the linked generated forces evolve due to changes of the mechanical interaction of the cell with the substrate remains to be determined. We here report a uni-dimensional migration assay, mimicking in vivo fibrillar environment, compatible with high resolution force imaging. Synchronized measurements of both morphometric and mechanical parameters revealed a generic stick-slip behavior initiated by stochastic adhesion detachment on one side of the cell. Unexpectedly, this process can occur in absence of any pre-established polarity. A theoretical model is proposed that accurately describes this behavior. The relevance of stochastic stick-slip process is confirmed by the analysis of several cell types.


  • Lundi 22 octobre 2018 14:00-16:00 -

    PhD - Tomas Andersen

    Résumé : Interrogation optogénétique du concept d’homéostasie de tension à l’échelle cellulaire
    The structural stability and mechanical integrity are key elements for the proper functioning and preservation of complex living systems. Being in constant interaction with their surroundings and subjected to external inputs, such systems need to be able to face changes in order to thrive. These inputs can affect the system both in a localized way or disturb it as a whole. Any perturbations that cannot be mechanically withstand by the living system will result in a crucial malfunctioning or, ultimately, in its death. The general mechanism responsible for maintaining the system’s physiological conditions at the proper state, despite environmental variations, is identified as homeostasis. More specifically, one of the processes known in mechanobiology to preserve the appropriate mechanical equilibrium of a living system is called tensional homeostasis.
    It is important to note that all of the above stated holds true both at the scale of collective behaviour of complex organisms, and all the way down to the single cell level. In fact, it is actually this last small scale which draws our interest. Cells face constant mechanical perturbations from their surrounding and are able to respond accordingly maintaining a relatively stable internal mechanical state. The existence of this internal tensional equilibrium relies on a very dynamic process with constant feedback loops between the internal biochemical contractile machinery and the external active generated forces.
    Our interest is to understand better this active mechanism by dynamically perturbing the tensional homeostatic system while studying its return to equilibrium.
    Jury composition :

    • Cecile Gauthier-Rouviere - reviewer
    • Atef Asnacios - reviewer
    • -* Hans Geiselmann - jury member
    • Matthieu Coppey - jury member
    • Manuel Thery - jury member
    • Emmanuelle Planus - Jury member


  • Lundi 29 octobre 2018 14:00-16:00 -

    PhD- Benjamin Brunel

    Résumé :

    Mesure de la migration cellulaire dans des tissus non transparents, une application de la diffusion dynamique de la lumière




    Lorsqu’une tumeur grossit, elle exerce une pression sur les tissus environnants et est comprimée en retour. Cette pression semble avoir à la fois des effets bénéfiques (croissance réduite) et négatifs (cancer plus invasif). Pour mieux comprendre ce dernier effet, nous avons mesuré comment la pression affecte les déplacements des cellules dans les tumeurs. Pour cela, nous avons transposé une technique optique à la biologie : la diffusion dynamique de lumière. La tumeur est éclairée par un laser et diffuse une partie de la lumière qu’elle reçoit. En observant l’intensité diffusée au cours du temps, on déduit la vitesse moyenne des cellules. Nous avons ainsi montré qu’appliquer une pression à une tumeur réduit de moitié la vitesse cellulaire et que les cellules du centre de la tumeur sont plus lentes que celles en surface, responsables du comportement invasif. Nos résultats montrent enfin que les cellules ressentent la pression grâce à la matrice extracellulaire qu’elle fabriquent.
    Jury :
    • Luca CIPELLETTI, Professeur, Laboratoire Charles Coulomb
    • Valérie LOBJOIS, Maître de Conférences, Institut des Technologies Avancées en sciences du Vivant (ITAV)
    • Pierre NASSOY, Directeur de Recherche, Laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences (LP2N)
    • Eric LACOT, Directeur Adjoint du Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (Liphy)


  • Mardi 13 novembre 2018 14:30-17:00 -

    PhD - Thomas Combriat

    Résumé : Étude d’une assemblée de bulles microfluidiques excitées par une onde ultrasonore : transmission acoustique et phénomène de streaming


    De par leur importante compressibilité et leur fréquence de résonance extrêmement basse, les bulles sont des objets physiques particuliers du point de vue de l’acoustique et de la mécanique des fluides. En utilisant la technique de la microfluidique afin de créer des assemblées de bulles bi-dimensionnelles, que nous excitons acoustiquement, nous étudions à la fois leur influence sur une onde sonore et sur le fluide présent à leur voisinage.
    Les bulles étant des résonateurs sub-longueur d’onde, nous montrons qu’une assemblée de micro-bulles va interagir avec une onde sonore dont la longueur d’onde est bien plus importante que la taille des bulles individuelles. En proposant une méthode pour extraire la contribution des bulles au signal acoustique, nous montrons que leur résonance suit une loi légèrement modifiée par rapport à celle proposée par Minnaert pour des bulles sphériques.
    L’impact d’un tel milieu sur la transmission acoustique est également étudié et une baisse de la transmission acoustique est observée dans une gamme de fréquence située au delà de la fréquence de résonance. Cette baisse de la transmission peut être ajustée à la fois en fréquence et en amplitude ce qui fait de ce système un méta-matériau adaptable dont les caractéristiques peuvent être facilement ajustées.
    Du fait de cette réponse forte aux ondes acoustiques, la surface des bulles oscille fortement dans le fluide environnant. Cette oscillation, couplée à une interaction entre les bulles, va produire un effet de streaming qui est capable de mettre en mouvement stationnaire le fluide environnant à des vitesses relativement élevées. Des systèmes comportant différents nombres de bulles sont étudiés et une théorie permettant de prédire les écoulements qu’ils produisent est proposée.
    L’étude de l’interaction entre ces écoulements de streaming et un écoulement extérieur est également abordée et a permis de montrer qu’il est possible de façonner des zones d’exclusion dans le fluide, permettant de piéger des particules ou des espèces chimiques.


  • Lundi 3 décembre 2018 14:00-17:00 -

    HDR - Aurélien Gourrier

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


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