Résumé de la thèse:

“Afin d’explorer et exploiter le milieu qui les entoure, les champignons filamenteux forment un réseau d’hyphes, le mycélium. Dans cette étude, nous nous intéressons au champignon ascomycète Podospora anserina et en particulier à la croissance en deux dimensions de son réseau fongique à la fois simple et complexe. Complexe car le nombre d’hyphes et donc de connexions de ce réseau est colossale, empêchant un simple suivi manuel, et simple car seules trois règles permettent de définir la dynamique de ce réseau : la croissance est polarisée ; les hyphes peuvent brancher (apicalement ou latéralement) pour créer de nouvelles hyphes et deux hyphes peuvent fusionner lorsqu’elles se rencontrent. Une première partie de ce travail est consacrée à la reconstruction numérique du graphe dynamique associé à la croissance de réseaux fongiques imagés au préalable au laboratoire. Cette reconstruction permet d’obtenir un graphe unique avec l’identification des hyphes au cours du temps. Elle permet un suivi à la fois local avec notamment l’accès à la trajectoire de tous les apex individuellement tout en gardant l’information globale du contexte des hyphes (position par rapport au reste du thalle, proximité des hyphes voisines, etc.) et leurs connectivités les unes par rapport aux autres. Un critère basé sur le temps de latence avant branchement, totalement automatisé, permet également de catégoriser les hyphes suivant la nature de leur branchement (apical ou latéral). Cette distinction met également en avant les différences temporelle, dynamique et spatiale entre les deux types d’hyphes. Dans une deuxième partie nous nous intéressons à la croissance à l’échelle de l’hyphe. Une modélisation de la croissance de l’hyphe sans interaction avec le reste du thalle a été confrontée aux résultats expérimentaux. Une analyse de la courbure des hyphes a également été menée afin d’en extraire une estimation de la longueur de persistance. Les différentes interactions entre les hyphes ont été observées avec une analyse quantitative notamment dans le cas des branchements induits par les rencontres d’hyphes. Dans un troisième temps nous analysons cette fois les réseaux à l’échelle du thalle entier notamment à travers des représentations extraites de la théorie des graphes. La descendance des branches les unes par rapport aux autres est étudiée et permet de qualifier le réseau fongique de petit monde. Une autre analyse du réseau et en particulier des boucles formées par les reconnexions des hyphes est faite pour quantifier l’hétérogénéité de la densification du réseau. Dans une quatrième partie nous nous intéressons aux différences induites sur le réseau en fonction des conditions de culture, notamment lors de la variation de la concentration en dextrine dans le milieu de culture. Enfin, dans une dernière partie nous présentons les premiers travaux en microfluidique menés au laboratoire où la croissance des hyphes de P. anserina est analysée dans des conditions de contraintes mécaniques et d’isolement des hyphes les unes par rapport aux autres.”

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—— Résumé —–

À l’instar de l’étude des circuits électroniques, l’étude des systèmes complexes est souvent facilitée par leur décomposition en sous-systèmes plus simples. Deux sous-problèmes apparaissent alors : 1) l’étude de chaque sous-système séparément ; 2) l’émergence de nouveaux comportements lors de leur réassemblage. La théorie des circuits hors équilibre est la mieux comprise pour un unique couple de courant (électrique) et de force thermodynamique conjuguée (tension), comme c’est le cas en électronique. Chaque sous-système est alors décrit par une caractéristique courant-tension, résumée dans le concept d’impédance scalaire. La caractéristique courant-tension de l’ensemble du système est alors obtenue en utilisant les lois de conservation au sein et à l’interface de chaque sous-système (par exemple, les lois de Kirchoff).

Le but de cette thèse est d’ouvrir la voie à la généralisation de l’électronique stationnaire aux machines thermodynamiques stationnaires hors équilibre présentant un nombre arbitraire de courants et de forces conjuguées soumis à différents couplages (par exemple, thermoélectriques). Pour ce faire, nous identifions des outils permettant le traitement des lois de conservation à l’intérieur d’un réseau complexe. Nous remplaçons la notion d’impédance scalaire par un objet matriciel, la matrice de conductance hors équilibre, qui prends en compte le couplage entre les différents types de courants traversant le système. On montre en particulier que la loi d’addition des résistances (resp. des conductances) pour des associations série (resp. parallèle) reste valide dans le cadre des machines thermodynamiques hors équilibre. Nous illustrons ce résultat général pour une large classe de systèmes (convertisseurs thermoélectriques, réseaux de réaction chimiques, modèle de conversion d’énergie avec processus de saut markoviens).

La thèse est intitulée « Utilisation de revêtements innovants combinée à de l’arrosage urbain dans le cadre d’une stratégie de rafraîchissement » et concerne l’analyse thermique et microclimatique de revêtements innovants couplés à de l’arrosage urbain comme stratégie de rafraîchissement dans le cadre du projet européen Life Cool & Low Noise Asphalt. Trois revêtements innovants ont ainsi été développés et mis en œuvre dans trois rues de Paris (rues Frémicourt, Lecourbe et Courcelles) à l’automne 2018.

La thèse se découpe en 3 axes : une étude microclimatique in situ de l’impact de l’arrosage, du revêtement et du couple arrosage/revêtement. Une étude thermique in situ de l’impact de l’arrosage sur les températures et flux de chaleur à -5 cm dans la chaussée.

Enfin, en parallèle des expérimentations in situ, le comportement thermique de ces mêmes revêtements a été étudié en laboratoire avec et sans arrosage. L’étude de la radiosité ainsi que les échanges convectifs permettent de discuter des contributions microclimatiques diurne et nocturne de chaque échantillon.

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