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21 novembre 2019: 1 événement

séminaire

  • Séminaires Internes

    Jeudi 21 novembre 2019 11:00-12:00 - Benoît Coasne

    [INTERNE] Physics of Shale Gas : A Molecular Description

    Résumé : The recovery of hydrocarbons contained in the so-called unconventional oil reservoirs (shale gas) remains highly debated because of its environmental impact but also uncertainties about the availability of this resource. In addition to the necessary discussion on this controversial extraction, the lack of scientific knowledge on these complex porous media - multi-scale and highly heterogeneous - hinders the proposal of reliable alternatives that are respectful of the environment. In particular, the need to use hydraulic fracturing techniques to circumvent the problem of the very low permeability of shale gas (typically a million times lower than that of conventional oil reservoirs) cannot be described in the framework of existing theories such as classical hydrodynamics. In this talk, I will show how molecular physics, including statistical mechanics, molecular simulation and neutron techniques, provide a better understanding of the mechanisms involved in shale gas extraction. I will propose a molecular description of the complex structure of this resource which consists of pockets of organic matter, containing the hydrocarbon molecules, encapsulated within a mineral medium consisting of clays but also other inorganic phases. I will also show why classical hydrodynamic descriptions - such as Darcy’s famous law - fail to predict shale gas extraction.

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21 novembre 2019: 1 événement

  • Soutenances de Thèse/HDR

    Jeudi 21 novembre 2019 15:00-17:00 -

    PhD - Nilankur Dutta

    Résumé : Mécanique des tissus vivants lors du développement embryonnaire : comprendre les observations biologiques à l’aide d’un modèle mécanique.
    Il est maintenant établi que les aspects mécaniques de l’embryogenèse sont indispensables à sa compréhension. L’effet des forces mécaniques dans le développement des tissus et la différenciation cellulaire a été démontré tant pour la compation de la morula, la gastrulation que l’organogenèse. On sait également que les cellules répondent à des stimuli mécaniques. La Drosophile melanogaster a été établie en tant qu’organisme modèle pour l’étude du rôle de la mécanique dans le développement grâce à des études démontrant un contrôle mécanique de la forme cellulaire, des motifs tissulaires et de la morphogenèse dans différents contextes, tels que la formation du sillon ventral ainsi que l’extension et la rétraction de la bande germinale. Les contraintes mécaniques générées dans le cytosquelette et répercutées dans les interactions cellule-cellule ou cellule-matrice produisent des effets globaux dans le développement. Plus précisément, le rôle clé du cortex d’actomyosine a été mis en lumière ces dernières années en ce qui concerne la mécanique cellulaire et leur changement de forme. La fermeture dorsale consiste en la fermeture d’un gap de l’épiderme embryonaire par la contraction de l’amniosereuse, un tissu extra-embryonaire qui le recouvre. Au cours de cette fermeture, on note la délamination des cellules de l’amnioséreuse mais pas d’intercalations, de migration ou de divisions. Cette simplicité en fait un système idéal pour l’étude des pulsations d’actomyosine, ou foci. Les modèles biophysiques suggèrent que les mouvements des foci peuvent être liés à l’advection due à la contraction de leur substrat d’actine, ou à la diffusion suite à la dissociation de l’actine. Cependant la cinématique des foci reste mal comprise, et nous tentons donc de la comprendre par une approche de quantification mécanistique et particulièrement de leur cinématique. Pour ceci, nous utilisons l’analyse d’image et un algorithme nouveau de suivi en temps des pulses propagatifs de myosine. Les quatre chapitres de la thêse dévirvent une gamme d’outils de traitement de données et d’analyse d’image permettant la caractérisation du comportement des foci dans des séries temporelles d’images de microscopie de l’amnioséreuse. Au chapitre 1, des films de l’amnioséreuse imageant deux canaux (E-cadhérine et Myosine II) sont décrits. Avec le premier canal, les membranes cellulaires sont identifiées. Pour le second, nous définissons une méthode de pré-traitement nécessaire à la détection uniforme des foci sur l’ensemble du jeu de données. De cette manière, nous quantifions les propriétés statiques des foci, telles que leur taille et leur distribution à la surface des cellules. Au chapitre 2, un algorithme de suivi nous permet d’établir des liens temporels entre les foci identifiés. Des phénomèmes de coalescence et décoalescence sont observés. Avec une approche de particule ponctuelle, des propriétés cinématiques des foci, telles que leur vitesse, durée et l’angle de déviation entre des pas consécutifs sont décrits. On observe que ces angles ne sont pas isotropes, ce qui indique une directionalité du mouvement. La vitesse entre deux images est toujours non-nulle, suggérant que le mouvement n’est pas purement diffusif. Au chapitre 3, poursuivant avec l’approche de particule ponctuelle, le déplacement quadratique moyen est mesuré. En y ajustant une loi de puissance, on trouve que l’exposant médian correspond à un régime superdiffusif. Bien que la faible durée des trajectoires soient problématiques, cette observation est en cohérence avec l’hypothèse d’un mouvement auto-évitant. On observe également que chaque pas des trajectoires est préférentiellement aligné avec la direction moyenne de celles-ci, et l’on montre que cela est lié au confinement dans des cellules de forme anisotrope. Au chapitre 4, le signal continu de myosine est analysé, et ses caractéristiques dans le voisinage spatio-temporel des foci au moyen de kymographes. Ceux-ci sont moyennés et révèlent un phénomène de déplétion de la myosine dans le voisinage des trajectoires des foci. Nous remarquons également la présence d’un signal de myosine renforcé au-delà des jonctions cellulaires avoisinant un focus. Nous suggérons alors un modèle de propagation auto-évitant dû à un caractère réfractaire du substrat. Une forte concentration de myosine conduirait à un caractère réfractaire local. Le focus dans ses déplacements sur la surface de la cellule crérait ainsi un sillage réfractaire, et devrait disparaître lorsqu’il est situé entre jonction cellulaire et sa propre trajectoire. L’implication combinée d’effets mécaniques et biochimiques dans ce phénomème paraît fort probable.
    Jury de thèse :

    • Jocelyn Etienne, CNRS Délégation alpes, Directeur de thèse
    • François Gallet, Université Paris 7, Rapporteur
    • François Nedelec, Université de cambridge - Royaume Uni, Rapporteur
    • Maria Ledesma, Université de Polytechnique de Madrid - Espagne, Examinateur
    • Jacques Ohayon, Université de Cambridge - Royaume Uni, Invité
    • Nicole Gorfinkiel, Université européenne de Madrid, invitée

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