Mobilité moléculaire dans des réseaux époxy au degré d'hétérogénéité croissant

Doctorante : Carolina FRANZON

Laboratoire INSA : IMP - Ingénierie des Matériaux Polymères

École doctorale : ED534 : Matériaux de Lyon

Les propriétés physiques des réseaux thermodurcissables sont largement influencées par leur architecture et en particulier par leur densité de réticulation et hétérogénéité topologique. Cela concerne notamment les propriétés mécaniques aux grande déformation (e.g. effets bien établis sur la ténacité), les propriétés barrières (e.g. perméabilité aux gaz, absorption d'eau), ainsi que les propriétés électriques, en lien avec la polarisation interfaciale ou effet Maxwell-Wagner-Sillars (MWS), caractéristique des diélectriques hétérogènes. La mobilité moléculaire est identifiée pour intervenir au premier ordre dans des propriétés physiques macroscopiques de la phase amorphe des polymères, ce qui rend son étude essentielle à l'établissement de relations structure-mobilité-propriété dans les réseaux hétérogènes, enjeu central pour la conception de matériaux polymères avancés. Dans ce contexte, cette étude vise à approfondir la compréhension fondamentale des liens entre l'hétérogénéité et ses manifestations physiques. À cette fin, des réseaux époxy-amine avec hétérogénéité topologique contrôlée de densité de réticulation ont été obtenus par dispersion de microgels époxy réticulés (MEs) dans une matrice époxy de nature chimique similaire. Les réseaux obtenus vont de réseaux homogènes (sans MEs) à des réseaux hétérogènes présentant des zones (MEs) ayant des densités de réticulation différentes de celles du réseau constituant la phase continue environnante. Une approche multitechnique combinant calorimétrie différentielle à balayage (CDB), analyse mécanique dynamique (AMD) et spectroscopie diélectrique dynamique (SDD) a été mise en œuvre pour explorer en profondeur la mobilité moléculaire de ces matériaux. Les premières investigations ont porté sur les réseaux homogènes afin d'établir une base de référence. Les effets des conditions de stockage ambiantes, notamment de l'humidité absorbée, en conjonction avec la densité de réticulation du réseau, sur les propriétés physiques telles que la mobilité moléculaire et la conductivité ont été étudiés. Des effets significatifs sur les modes de relaxation principaux (alpha) et secondaires ont été observés, soulignant l'importance du contrôle des conditions initiales des échantillons lors des études sur la mobilité moléculaire. L'analyse suivante s'est portée sur les réseaux hétérogènes. Ceux présentant un fort contraste de densité de réticulation ont révélé deux mécanismes distincts liés à la transition vitreuse, c'est-à-dire, deux Tg et deux modes alpha, correspondant aux deux types de réseaux mis en commun (MEs et matrice). L'analyse SDD a révélé une relaxation interfaciale (ou mode MWS), absente dans les réseaux homogènes de référence, et donc associée aux interfaces ME/matrice, ce qui la rend un marqueur de l'hétérogénéité structurelle introduite. Ce mode a fait l'objet d'une étude approfondie, tant expérimentale que théorique, à l'aide de la modélisation basée sur la théorie de Maxwell-Wagner. Un excellent accord a été observé entre les prédictions du modèle et le mode MWS mesuré expérimentalement dans le réseau correspondant le mieux aux hypothèses du modèle, apportant ainsi une preuve expérimentale de la validité de cette théorie fondatrice. Cet accord solide a permis de mieux comprendre les paramètres gouvernant la polarisation MWS, et ouvre la voie à la prédiction des propriétés électriques d'une phase constituante à partir de l'analyse expérimentale du mode, ce qui a été démontré pour l'un des réseaux étudiés. Ces résultats soulignent le potentiel de l'analyse MWS par BDS pour révéler des informations clés sur la structure physico-chimique des matériaux.

Approches par apprentissage profond pour la simulation et l'optimisation du contrôle des réseaux de chaleur urbains

Doctorant : Taha BOUSSAID

Laboratoire INSA : CETHIL - Centre d'Énergétique et de Thermique de Lyon

École doctorale : ED n°162 MEGA - Mécanique, Énergétique, Génie Civil, Acoustique

Les réseaux de chaleur urbains ont démontré une forte viabilité économique ainsi que des bénéfices environnementaux importants par rapport aux systèmes de chauffage individuels conventionnels. Ces avantages résultent de leur capacité à intégrer une diversité de sources de chaleur, dont renouvelables, et à exploiter le stockage d'énergie thermique. Toutefois, les interactions complexes entre ces composantes, associées à la variété des échelles de temps dynamiques et aux contraintes opérationnelles, rendent les simulations physiques coûteuses en temps de calcul, compliquant encore davantage l'optimisation du pilotage. L'objectif de ce travail est de développer un outil pour la simulation et l'optimisation du contrôle de ces systèmes. L'obstacle computationnel est levé par la conception d'un modèle de substitution efficace basé sur l'apprentissage profond. Plus précisément, un réseau de neurones convolutif spatio-temporel sur graphes, intégrant des contraintes physiques, est proposé pour approximer le comportement dynamique du réseau, et permet de réduire le temps de simulation jusqu'à trois ordres de grandeur. Afin d'améliorer les performances et la généralisation de ce modèle, une stratégie d'augmentation de séries temporelles combinant une mise à l'échelle gaussienne et un découpage temporel est introduite et évaluée sur des données réelles. De plus, un jumeau numérique physique est également développé pour évaluer la capacité du modèle de substitution à s'adapter à différentes topologies et configurations de réseaux. Le modèle de substitution est ensuite couplé avec différents algorithmes d'optimisation, notamment des algorithmes évolutionnaires et des agents d'apprentissage par renforcement, afin d'évaluer son impact sur l'accélération du pilotage. Les résultats montrent que, si l'optimisation basée sur la simulation physique permet d'obtenir les réductions de coûts opérationnels les plus importantes, l'optimisation basée sur le modèle de substitution offre un meilleur compromis entre précision et coût computationnel, réduisant le temps d'optimisation de plusieurs jours à quelques heures seulement. Enfin, cette thèse élargit l'optimisation du contrôle en intégrant des critères environnementaux via une analyse du cycle de vie. Une nouvelle méthode de pénalisation dynamique des émissions de particules fines est proposée et ajoutée à la fonction objectif pour tenir compte des épisodes de pollution d'air. Les résultats révèlent les principaux compromis entre la réduction des émissions CO2 et d'autres impacts environnementaux, tout en soulignant l'importance du stockage thermique pour assurer une performance durable et flexible des réseaux.

IRM quantitative pour la planification de la radiothérapie dans la zone tête et cou

Doctorante : Laura SAYAQUE

Laboratoire INSA : CREATIS - Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé
École doctorale : ED n°205 ISS - Interdisciplinaire Sciences-Santé

Lors d’un traitement par radiothérapie, les patients oto-rhino-laryngé (ORL) passent plusieurs examens à visée diagnostique tels qu’un scanner X (CT) et une IRM (Imagerie à Résonnance Magnétique). Lors du CT le patient est positionné à l’identique au traitement. La dosimétrie est calculée sur les images du CT et l’IRM permet, au-delà du diagnostic, d’ajuster le contour des volumes tumoraux et à risque. Néanmoins, l’IRM pourrait être utilisée pour l’ensemble de la planification afin de réduire les erreurs liées au recalage intermodal et limiter l’examen à une seule imagerie non irradiante. Un CT synthétique (sCT) remplacerait l’actuel CT pour la dosimétrie. Les méthodes les plus récentes permettent de construire ce sCT par apprentissage automatique, mais elles nécessitent des bases de données suffisamment grandes et diversifiées. En effet, elles sont peu sensibles aux variations anatomiques de chaque patient et peuvent donner des résultats biaisés dans le cas de variations non présentes dans la base de données d’apprentissage. De plus, les patients atteints de cancers de la zone ORL montrent des localisations tumorales très variées et sont, en général, âgés de plus de 50 ans avec pour la plupart des plombages, couronnes ou implants dentaires. Ces plombages engendrent des artefacts dont l’impact diffère en fonction de leurs caractéristiques et de leur localisation par rapport à la tumeur et aux organes à risques (OAR) mais aussi en fonction de la modalité d’imagerie utilisée. Leur caractère imprévisible accentue le besoin de méthodes qui se détachent de l’anatomie des patients pour la génération du sCT. Dans ce contexte, cette thèse vise à proposer des méthodes d’IRM quantitative fondées uniquement sur des images paramétriques ou multiparamétriques pour réaliser une radiothérapie ORL à partir d’un examen IRM. La première partie de cette thèse s’intéresse à une nouvelle approche fondée sur la quantité d’hydrogène contenue dans les tissus. Elle s’obtient à partir de la mesure de la densité de protons, estimée avec une séquence IRM à temps d’écho ultra court (UTE). De premières études ont montré un lien entre la quantité d’hydrogène dans les tissus, leur coefficient d’atténuation massique et leur pouvoir d’arrêt massique, qui sont liés à la densité électronique. Ce lien nous a permis de générer un CT synthétique (sCT) pour le calcul de la dosimétrie, qui est comparée à celle du CT de référence. La comparaison, effectuée sur 25 patients, montre des résultats proches de la littérature (différence de doses <2% en moyenne). Néanmoins, l’erreur absolue moyenne (MAE) entre le sCT et le CT reste élevée en raison des difficultés à correctement mesurer le signal de l’os et des implants. La deuxième partie de cette thèse s’intéresse à l’impact de la qualité du sCT sur la dosimétrie. Plusieurs sCT sont comparés en faisant varier le nombre de pixels assignés aux tissus osseux avec une méthode d’assignation de densité. L’étude menée sur 24 patients montre des différences de doses plus faible pour le sCT sans assignation osseuse (<2% pour la plupart des volumes), et des résultats similaires avec une classe de tissus osseux au plus juste et surestimée. Un CT “sans os” est aussi évalué en leur assignant l’intensité de l’eau (0 Unités Hounsfield, UH). La différence de doses est inférieure à 1% pour presque tous les OAR et les volumes tumoraux. L’impact de l’énergie à laquelle le scanner X est effectué sur le contraste entre les tissus a été validé à l’aide d’un fantôme. Comparé au CT à 120kV, à l’énergie de traitement (6MV), la différence d’UH entre les tissus diminue, notamment entre l’os et les tissus mous, se rapprochant du contraste de l’IRM. L’importance de l’attribution correcte des régions osseuses n’est donc pas aussi impactante que le laisserait supposer le contraste sur les images de CT. Ainsi, une conversion directe des images IRM en densités électroniques permettrait un calcul de dose plus proche de la référence.

Contrôle interactif du style et de la structure de terrains numériques

Doctorant : Simon PERCHE

Laboratoire INSA : LIRIS - Laboratoire d'lnfoRmatique en Image et Systèmes d'information

École doctorale : ED n°512 lnfoMaths - Informatique et Mathématiques de Lyon

La création et l'édition de terrains numériques constituent une étape fondamentale dans l'élaboration de mondes virtuels pour des domaines variés allant des simulations scientifiques au divertissement. Malgré les progrès des outils d'édition de terrain, répondre pleinement aux exigences expressives des artistes reste un défi dont les principaux aspects sont l'interactivité et le contrôle. Cette thèse est séparée en deux parties. Premièrement, nous explorons une approche basée sur l'apprentissage profond pour apprendre une représentation latente riche des terrains. Ce modèle permet non seulement de générer des terrains aux styles variés mais offre surtout de nouvelles possibilités pour le contrôle du style localisé, l'amplification cohérente de détails, et l'édition guidée par des esquisses ou des terrains basse résolution. La seconde partie introduit une approche basée sur une représentation vectorielle continue, définissant le terrain comme une somme de primitives. Cette méthode inclut un algorithme efficace pour vectoriser des terrains matriciels et propose un système d'édition basé sur un squelette structurel, dérivé des lignes de crêtes. Cette interface permet une manipulation directe, sémantique et intuitive des formes géomorphologiques majeures, offrant un contrôle structurel local et global précis. Ces deux approches offrent des capacités complémentaires, allant du contrôle du style à l'édition structurelle. Un effort particulier a été consacré à leur intégration pratique via le développement d'interfaces utilisateurs dédiées, facilitant leur évaluation et leur potentielle adoption. En enrichissant la palette d'outils à disposition des artistes avec des méthodes spécifiquement conçues pour le contrôle du style ou de la structure, cette thèse contribue à rendre la création et l'édition de terrains plus expressives, efficaces et mieux alignées avec les processus créatifs artistiques.
 

Comment les réarrangements chromosomiques façonnent les génomes : étude par modélisation et simulations

Doctorante : Juliette LUISELLI

Laboratoire INSA : LIRIS - Laboratoire d'lnfoRmatique en Image et Systèmes d'information

École doctorale : ED512 Infomaths (Informatique et Mathématiques de Lyon)

Les origines de la complexité des génomes, ainsi que les déterminants de la taille des génomes, restent largement débattus. Cette thèse montre que les réarrangements chromosomiques sont un facteur clé de l'évolution de l'architecture du génome en termes de taille et de complexité. Elle montre en particulier que la taille et la fraction codante des génomes sont étroitement liées à la sélection de la robustesse aux réarrangements chromosomiques, et que celle-ci est notamment modulée par la taille de la population et le taux de mutation. Dans un premier temps, nous avons étudié l'impact des réarrangements chromosomiques sur l'évolution de l'architecture des génomes bactériens. Pour cela, la thèse s'appuie sur des simulations informatiques et des modélisations mathématiques. En particulier, pour les simulations, elle s'appuie sur Aevol, un logiciel conçu pour étudier l'évolution de la structure des génomes procaryotes, qui permet aux réarrangements chromosomiques d'agir directement sur la séquence génomique des individus. En utilisant Aevol, nous avons pu montrer que les réarrangements chromosomiques sont essentiels pour soutenir l'adaptation à long terme, mais aussi pour stabiliser la taille du génome. Ce résultat nous a permis de montrer, par des campagnes de simulation à grande échelle, que la pression imposée par les réarrangements sur la taille du génome est modulée à la fois par le taux de mutation (qui modifie la robustesse des génomes) et par la taille de la population (qui modifie l'efficacité de la sélection pour la robustesse). Ce résultat a ensuite été confirmé par un modèle mathématique qui met en évidence comment ces deux paramètres déterminent une proportion d'équilibre du génome non codant. La deuxième partie de la thèse se concentre sur la généralisation des résultats précédents aux génomes eucaryotes. Tout d'abord, elle présente une nouvelle version d'Aevol développée spécifiquement pour le projet, qui modélise des organismes diploïdes avec des chromosomes linéaires se reproduisant sexuellement et subissant un événement de recombinaison méiotique obligatoire. Avec ce modèle, nous montrons que les génomes de type eucaryote réagissent aux changements du taux de mutation et de la taille de la population de la même manière que les génomes de type procaryote. Dans le dernier chapitre, nous montrons que le mode de reproduction est également un déterminant important de l'architecture du génome, car l'auto-fécondation conduit à des génomes réduits. En conclusion, cette thèse de doctorat présente un nouveau cadre permettant de comprendre les aspects fondamentaux de l'évolution de la taille des génomes, en se concentrant sur l'impact direct et indirect des mutations, et en particulier des réarrangements chromosomiques, et sur la manière dont elles affectent l'avenir de chaque lignée. Nous montrons également comment d'autres paramètres, tels que la taille de la population et le mode de reproduction (asexué, sexué, autofécondation), interagissent avec ces mutations et modulent leur impact sur l'évolution de la taille du génome. L'ensemble de ces résultats contribue à une vision unifiée de l'évolution de l'architecture et de la complexité des génomes le long de l'arbre de la vie.

Effets de la troncature sur l'épaisseur de film dans les contacts ponctuels elastohydrodynamiques pivotants

Doctorant : Tristan PATRIGEON

Laboratoire INSA : LAMCOS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures
École doctorale : ED n°162 MEGA - Mécanique, Énergétique, Génie Civil, Acoustique

Cette thèse est consacrée à l'étude des contacts pivotants situés à l'interface entre l'extrémité du rouleau et la collerette des roulements à rouleaux. Le but de cette étude est d'analyser l'influence de la proximité et de la forme du bord d'un solide sur l'épaisseur de film dans un contact élastohydrodynamique. De plus on étudie comment un mouvement de rotation peut affecter un contact tronqué. Afin d'approcher des mécanismes réalistes, l'importance de la géométrie au bord du solide est prise en compte. Une double approche numérique-expérimentale est proposée. L'épaisseur du film est calculée numériquement à l'aide d'une méthode d'Eléments Finis et est validée à l'aide de deux bancs d'essais dédiés: Jerotrib et Tribogyr. Une comparaison de l'épaisseur centrale et minimale du film est effectuée pour une arête vive, un chanfrein et un congé pour différentes distances entre le bord du solide et le centre de la zone de contact théorique. L'analyse montre une diminution exponentielle de l'épaisseur minimale du film lorsque le contact s'approche du bord, et notamment lorsque le bord entre dans la zone théorique de contact. L'influence de l'angle du chanfrein et du rayon du congé sur l'épaisseur du film est déterminée.

 

Raisonnement embarqué pour le Web des Objets

Doctorant : Alexandre BENTO

Laboratoire INSA : LIRIS - Laboratoire d'lnfoRmatique en Image et Systèmes d'information

École doctorale : n°512 lnfoMaths - Informatique et Mathématiques de Lyon

Le Web des Objets étend l'Internet des Objets avec des standards du Web, tels que des graphes de connaissances et des capacités de raisonnement. Les raisonneurs traditionnels sont optimisés pour la performance et nécessitent trop de ressources matérielles, notamment de mémoire, pour être exécutés sur les objets contraints typiquement utilisés dans les applications loT. Dans cette thèse, nous proposons des optimisations d'un algorithme de raisonnement couramment utilisé pour rendre son implémentation possible sur des objets contraints, en nous concentrant sur la réduction de l'empreinte mémoire du raisonnement. Ces optimisations sont (i) algorithmiques, tirant profit des caractéristiques des jeux de règles utilisés pour le raisonnement, et (ii) axées sur la représentation des connaissances en mémoire au sein du raisonneur. Nous proposons également LiRoT, l'implémentation d'un raisonneur léger et incrémental pouvant être embarqué sur des objets contraints, résultat de ces optimisations. Nous évaluons expérimentalement l'impact des diverses optimisations, et nous montrons qu'elles permettent de réduire significativement l'empreinte mémoire du raisonnement, tout en ayant un impact minimal sur le temps de calcul. Nous comparons également LiRoT à plusieurs raisonneurs de référence, et nous montrons qu'il est plus adapté pour traiter des jeux de données d'une taille typique des applications loT. Enfin, nous évaluons l'usage de LiRoT sur des plateformes telles qu'ESP32 et Arduino Due et montrons qu'il est possible de faire du raisonnement sur des plateformes aussi contraintes. Cette thèse a été financée par le projet CoSWoT (ANR-19-CE23-0012).

Cadre méthodologique couplant données et connaissances pour la maintenance prédictive en contexte nucléaire

Doctorante : Amaratou MAHAMADOU SALEY

Laboratoire INSA : DISP - Décision et Information pour les Systèmes de Production

École doctorale : ED512 lnfoMaths - Informatique et Mathématiques de Lyon

L'émergence des technologies numériques, des systèmes connectés et de l'IA ouvre de nouvelles perspectives pour faire évoluer les pratiques de maintenance, surtout dans une industrie comme le nucléaire. La surveillance peut devenir plus continue, plus intelligente et plus prédictive. Cette thèse CIFRE avec INEO Nucléaire vise à intégrer les nouvelles possibilités offertes par l'industrie 4.0 sans remettre en cause les pratiques de terrain éprouvées.C'est dans ce contexte que s'inscrit notre question de recherche centrale: Comment exploiter conjointement les données disponibles et les connaissances capitalisées du domaine nucléaire pour améliorer la maintenance d'un système en production, en tenant compte de l'hétérogénéité et de la complémentarité des sources d'information? Nous proposons une méthodologie globale, structurée autour du PHM (Prognostics and Health Management) et conçue pour articuler données et connaissances à chaque étape. Dans chacune de ces étapes, les connaissances issues de l'expertise terrain, des documents techniques ou des historiques de maintenance jouent un rôle actif pour guider l'analyse
des données, enrichir les modèles, ou interpréter les résultats. À partir de cette contribution méthodologique, 3 des phases du PHM sont explorées en détail: détection, diagnostic et pronostic. La première spécialisation vise à l'amélioration de la détection précoce des défauts sur des équipements nucléaires fonctionnant selon un cycle de production. Nous y spécialisons notre méthodologie globale en une méthodologie pour la détection originale basée sur un clustering multi-échelle permettant de détecter les signaux faibles annonciateurs de défaillances. La deuxième spécialisation se concentre sur l'amélioration du diagnostic dans le cas de machines tournantes au sein des installations nucléaires. Nous spécialisons notre méthodologie globale pour proposer une méthodologie hybride qui combine les données hétérogènes obtenues par augmentation des données, les connaissances explicites et tacites du domaine et les techniques d'apprentissage automatiques pour isoler les anomalies détectées et identifier leurs
causes probables. Enfin, la troisième spécialisation porte sur le pronostic. Elle explore comment les connaissances peuvent être exploitées pour améliorer la prédiction des défaillances sur des équipements nucléaires critiques selon un horizon défini. L'ensemble de ces contributions vise à faire progresser la maintenance prédictive en alimentant le PHM avec des connaissances pour intégrer durablement données et expertises dans une même méthodologie rigoureuse, outillée et opérationnelle et testée sur des équipements de l'industrie nucléaire. Nos résultats confirment la valeur ajoutée de l'hybridation des approches à bases des données et celles à bases de connaissances dans un environnement industriel exigeant.
 

Développement de matrices alcali-activées pour la stabilisation, la solidification et le stockage des déchets dangereux

Doctorant : Timothée JALLOUX

Laboratoire INSA : MATEIS - Matériaux Ingénierie et Sciences

École doctorale : ED n°34 ML - Matériaux

Les Résidus d'Epuration de Fumée d'incinération d'Ordures Ménagères (REFIOM) constituent une part importante des déchets traités par les Installations de Stockage de Déchets Dangereux (ISDD). En raison de leur fraction soluble élevée et de la présence de métaux lourds facilement lixiviables, ces déchets nécessitent une étape de solidification/stabilisation (S/5) avant stockage, habituellement réalisée par l'ajout de ciment Portland. Cependant, les évolutions de disponibilité des matières premières, la production de nouveaux déchets plus difficiles à stabiliser et la dégradation de l'image du ciment en raison de son impact carbone sont autant de raisons pour SARPI MINERAL FRANCE d'explorer de nouveaux procédés de solidification/stabilisation. Cette thèse s'est donc penchée sur le développement de matrices alcali-activées pour la stabilisation et le stockage des déchets dangereux. Du laitier moulu de hauts fourneaux est ajouté aux REFIOMs en tant qu'aluminosilicate réactif et activé par une solution de soude et de silicates de sodium. Après une caractérisation fine des REFIOMs utilisés, trois axes d'étude ont été explorés: - l'influence de la concentration en activateur, - l'influence de la concentration en silicates de sodium, - l'optimisation de la formulation par l'utilisation d'un co­ produit industriel (calcin) et d'un inhibiteur de corrosion Ca(N03)2. Les caractérisations s'étalent sur des échéances allant jusqu'à 91 jours et ont porté sur la prise des matériaux (appareil de Vicat, étalement à la table à choc), ainsi que sur leur propriétés physiques et mécaniques (masse volumique, porosité et contrainte à rupture en compression). L'évaluation de la stabilisation des polluants a été réalisée par des essais de lixiviation de durée variable (24 h et 64 jours) avec des mesures de la fraction soluble, de la concentration en anions par chromatographie ionique et de la concentration en métaux lourds par ICP. L'identification et l'évolution des phases produites en fonction du temps par l'activation alcaline ont été étudiées par diffraction des rayons X (ORX), spectrométrie infrarouge (FTIR), analyses thermiques différentielles et thermogravimétriques (ATD­ ATG) et microscopie électronique à balayage (MEB). Cette étude a permis, dans un premier temps, de prouver la faisabilité de la 5/5 par activation alcaline dans des conditions cohérentes avec la pratique industrielle. L'efficacité des produits de réaction issus de cette activation sur la stabilisation des ions chlorure et la plupart des métaux lourds a été démontrée. La forte dégradation des propriétés mécaniques et de la stabilisation en présence de macroporosité générée par un dégagement de H2 au cours de la prise des déchets stabilisés a été clairement mise en évidence aux fortes concentrations en activateur. Cette étude a également permis d'approfondir les connaissances sur la dissolution et la précipitation des laitiers en conditions alcalines dans une matrice de déchets fortement salins. Finalement, des conditions de préparation d'une solution de silicates à partir d'un déchet riche en silice, le calcin, ont pu être mises au point et l'usage des nitrates de calcium en temps qu'inhibiteur de corrosion a démontré son efficacité pour résoudre les problèmes de lixiviation engendrés par le dégagement de H2.

Eco-conception de polymères biosourcés, biodégradables et bio-insectifuges comme alternative aux pesticides chimiques conventionnels

Doctorante : Virginie LACOTTE

Laboratoire INSA : IMP - Ingénierie des Matériaux Polymères

École doctorale : ED n°34 ML - Matériaux

Les ravageurs des cultures entraînent d'importantes pertes de rendement à l'échelle mondiale. Leur lutte repose principalement sur l'utilisation de pesticides chimiques de synthèse ou de films et filets plastiques, une pratique appelée plasticulture. Toutefois, les pesticides chimiques présentent des risques pour la santé et l'environnement, tandis que les biopesticides manquent souvent de stabilité. Par ailleurs, la plasticulture, reposant sur des polymères fossiles non biodégradables, n'assure pas une protection totale contre les insectes. Bien que des alternatives à base de biopolymères émergent, leurs propriétés physiques doivent encore être améliorées. Les plastiques fonctionnalisés avec des pesticides offrent une solution prometteuse, agissant à la fois comme barrière physique et chimique contre les ravageurs, garantissant la stabilité des pesticides et leur libération contrôlée, et améliorant les propriétés des polymères. Cette thèse explore le potentiel de cette approche innovante en développant un polymère biosourcé, biodégradable et bio-insectifuge. Des huiles essentielles (HEs) ont été incorporées au polybutylène succinate-co-adipate (PBSA) par extrusion à basse température afin de préserver leur stabilité et de créer des films agricoles actifs. La libération contrôlée des HEs dans la matrice PBSA a permis de repousser efficacement les pucerons pendant plus d'un an dans des conditions simulant un environnement agricole. De plus, les HEs ont amélioré l'hydrophobicité et la ductilité des films, réduisant leur sensibilité à l'hydrolyse et au déchirement. Après un an d'exposition, la plupart des formulations ont conservé de bonnes propriétés. Enfin, les films se sont biodégradés rapidement dans le sol, notamment en présence d'HE, atteignant une dégradation quasi complète en quelques mois. La prochaine étape consistera à tester ces films en conditions réelles et contre d'autres ravageurs, tout en s'assurant qu'ils n'aient aucun impact négatif sur les espèces non ciblées. Dans un contexte où des solutions durables pour la protection des cultures sont essentielles à la sécurité alimentaire et à la préservation de l'environnement, ce polymère biosourcé, biodégradable et bio-insectifuge représente une alternative prometteuse et innovante.