Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The presence of biological matter (biofilms) in deep geological sites for storage of, for instance, toxic elements or groundwater in aquifers was clearly proved. That biomass triggers physical and chemical processes which greatly modify the durability and the sustainability of the sites. These processes, mainly from oxidative/reductive reactions, are poorly understood. This is mainly due to the fact that former studies were done at the macroscopic level far away from the micrometric scale where relevant processes induced by bacteria take place. Investigations at microscopic level are needed. Thus, we developed an experimental set-up based on the combined use of optical microscopy (transmission), atomic force microscopy (AFM) and electrical and electro-chemical AFM microscopy (EC_AFM) in order to get simultaneous information on topographic and electro-chemical processes. The first highly sensitive step was to use AFM with biological samples in liquid environment: wepresent here a study about AFM imaging of living, moving or self-immobilized bacteria, in their genuine physiological liquid medium and in true in vivo conditions. No external immobilization protocol, neither chemical nor mechanical was needed. For the first time, the native gliding movements of Gram negative Nostoc cyanobacteria upon the surface were studied by AFM. AFM height and mechanical stiffness data were simultaneously acquired. From these, mechanical parameters, inner turgor pressure and Young modulus, were derived for different bacterial species (Anabaenopsis circularis, Rhodococcus wratislaviensis). Our study revealed that AFM imaging is thus possible on moving living species. These results open a large window on new studies of both dynamical phenomena of practical and fundamental interests such as the formation of biofilms and dynamic properties of bacteria in real physiological conditions. The second delicate step was to combine AFM and optical measurements with electrical ones. We mounted a new experimental set-up coupling real-time (i) monitoring of optical properties as the optical density (OD) evolution related to bulk bacterial growth in liquid or as the counting of number of bacteria adhering on the surface of the sample as well and (ii) electrical and electrochemical measurements. Furthermore, these results will shortly be applied to the optimized monitoring of the in-situ activity of bacteria consuming oil pollutants, following this way, in real-time, the bioremediation of an oilcontaminated soil (ANR ECOTECH_BIOPHY program).
La présence de matière biologique (biofilms) dans les sites de stockage géologique profond, d'éléments toxiques ou encore de l'eau potable des aquifères est maintenant clairement démontrée. Cette biomasse est à l'origine de processus physiques et chimiques qui modifient considérablement la durabilité et la pérennité des sites concernés. Ces processus, principalement de type oxydo-réductif, sont encore mal compris. Ceci est principalement dû aux méthodes d'investigation, principalement macroscopiques, loin de l'échelle micrométrique caractéristique des bactéries. Seules des études, basées sur des méthodes d'investigation locale, peuvent apporter les informations requises. Ainsi, nous avons développé un dispositif expérimental basé sur l'utilisation combinée de la microscopie optique (en transmission), la microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie AFM en mode électrique et électrochimique (EC_AFM) afin d'obtenir des informations simultanées sur la topographie de l'échantillon et sur les processus électrochimiques à l'échelle des bactéries. La première étape sensible consistait à utiliser l'AFM sur des échantillons biologiques en milieu liquide: nous présentons ici les résultats de l'imagerie AFM en milieu liquide de plusieurs types de bactéries dans leurs conditions physiologiques naturelles (conditions in vivo). Aucun protocole d'immobilisation, ni chimique ni mécanique, n'a été nécessaire; et pour la première fois, les mouvements de reptation de cyanobactéries Nostoc ont été étudiés par l'AFM. Les études AFM ont permis d'acquérir des données topographiques mais aussi mécaniques : nous avons pu ainsi mesurer le module d'Young, la pression de turgescence de différentes souches bactériennes (Anabaenopsis circularis, Rhodococcus wratislaviensis). Cette étude complète, a révélé que l'imagerie AFM est donc possible sur des espèces vivantes en mouvement. Ces résultats ouvrent une grande fenêtre sur de nouvelles études d'intérêts tels que la formation de biofilms et les propriétés dynamiques de bactéries dans des conditions physiologiques réelles. La deuxième étape délicate était de combiner l'AFM aux mesures optiques et électriques. Nous avons développé un nouveau dispositif expérimental permettant (i) le suivi de l'évolution de la croissance bactérienne par la mesure des propriétés optiques comme la densité optique DO (pour le développement bactérien en volume - milieu planctonique) , ou l'analyse de l'image du substrat par comptage du nombre de bactéries sur la surface de l'échantillon (biofilm), et (ii) les mesures électriques et électrochimiques. L'ensemble de ces résultats sera prochainement appliqué au développement de nouveaux outils de surveillance d'une biodépollution de terrain contaminé par les hydrocarbures, par le suivi in situ et en temps réel de l'activité de bactéries dépolluantes (ECOTECH_BIOPHY ANR).
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Éditeur(s) : Université des Antilles Études caribéennes
Résumé : L’eau joue un rôle incontournable dans l’Histoire de la Caraïbe. Ainsi que le remarque Aimé Césaire, les premiers colons furent des aventuriers, des pirates qui traversèrent les eaux avec pour mission de violer la terre et ses hommes. L’océan fut ainsi le vecteur qui aboutit au premier génocide de l’histoire. L’eau abonde dans les écrits de Roland Brival qui sont marqués par la mémoire ancestrale liée au « passage du milieu ». Il présente aussi des personnages métis dont la subjectivité est imbibée des composantes de l’eau. Leur corps et leur identité deviennent un prolongement archétypique de l’élément liquide. Ils sont attirés par la mer qui appelle leurs multiples « moi ». L’eau les invite à conjuguer toutes les identités possibles contrairement à la vie terrestre qui leur impose un ancrage identitaire. L’article présente aussi l’eau comme élément complice dans les rencontres Les couples se retrouvent souvent au bord d’une rivière, d’une source, de la mer. L’océanique est ainsi un élément de prédilection pour les héros brivaliens et représente l’espace métis par excellence. L’eau, l’identité et le corps métis partagent la violence de l’histoire, l’entre-deux, le flou, la mouvance et l’impossibilité d’une fin. La métaphore filée de l’eau marque son empreinte dans des textes qui inscrivent la complexité de l’être métis
The water plays an inescapable role in the History of the Caribbean. As Aimé Césaire remarks, the first colons were adventurers, buccaneers who crossed the sea with a mission to rape the earth and its men and women. The ocean was a vector, which lead to the first genocide in history. The imagery of water is abundant in the works of Roland Brival: his novels are infused with the ancestral memory linked to the “middle passage.” He also introduces metis characters whose identity is infused by the components of the liquid element. Their body and identity become an archetypical extension of the water. They are attracted by the sea, which invites the multiplicity of self. The water enables them to “conjugate” all the potential identities unlike the life on earth, which imposes an identitarian anchoring. This article also presents the water as an accomplice in sexual encounters. Characters often meet by the river, the spring water, the sea, and the ocean. The water represents the ideal space par excellence for the metis protagonists. The hybrid body, identity, and the waters share the violence of history, the “third space,” the ever-changing and the unfeasibility of closure. The metaphors of water brand the texts of Roland Brival and reveal the complexity of the hybrid body and identity.
Martinique

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
urn:doi:10.4000/etudescaribeennes.6348
http://journals.openedition.org/etudescaribeennes/6348

Éditeur(s) : HAL CCSD American Physical Society
Résumé : We study the equilibrium properties of a liquid phase condensed at the nanoscale between the surfaces of a sharp crack in fused silica in a moist controlled atmosphere. The extension of the condensed phase along the fracture is measured by in situ atomic force microscopy phase imaging and it is shown to be determined by a critical distance between the opposite crack surfaces, which is an increasing function of humidity. The present technique is very promising for measuring the properties of confined liquids at the nanoscale as well as for modeling the physics and chemistry of slow crack propagation in glasses.
ISSN: 0031-9007

hal-00411946
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00411946
DOI : 10.1103/PhysRevLett.100.165505

Éditeur(s) : HAL CCSD Public Library of Science
Résumé : 51 pages; 15figures; 3 tables, accepted for publication in PloS ONE
International audience
We present a study about AFM imaging of living, moving or self-immobilized, bacteria in their genuine physiological liquid medium. No external immobilization protocol, neither chemical nor mechanical, was needed. For the first time, the native gliding movements of Gram-negative Nostoc cyanobacteria upon the surface, at speeds up to 900microns/h, were studied by AFM. This was possible thanks to an improved combination of a gentle sample preparation process and an AFM procedure based on fast and complete force-distance curves made at every pixel, drastically reducing lateral forces. No limitation in spatial resolution or imaging rate was detected. Gram-positive and non-motile R. wratislaviensis bacteria were studied as well. From the approach curves, Young modulus and turgor pressure were measured for both strains at different gliding speeds and are ranging from 20±3 to 105±5MPa and 40±5 to 310±30kPa depending on the bacterium and the gliding speed. For Nostoc, spatially limited zones with higher values of stiffness were observed. The related spatial period is much higher than the mean length of Nostoc nodules. This was explained by an inhomogeneous mechanical activation of nodules in the Nostoc. We also observed the presence of a soft extra cellular matrix (ECM) around the Nostoc. Both strains left a track of polymeric slime with variable thicknesses. For R. wratislaviensis, it is equal to few hundreds of nanometers, likely to promote its adhesion to the sample. While gliding, the Nostoc secretes a slime layer the thickness of which is in the nanometer range and increases with the gliding speed.
ISSN: 1932-6203

hal-00769765
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00769765
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00769765v3/document
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00769765/file/REsubmission_In-situ_determination_Dhahri_Plos_One_R2_Hal.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD Wiley
Résumé : International audience
Due to shallow penetration of millimeter waves (MMW) and convection in liquid medium surrounding cells, the problem of accurate assessment of local MMW heating in in vitro experiments remains unsolved. Conventional dosimetric MMW techniques, such as infrared imaging or fiber optic (FO) sensors, face several inherent limits. Here we propose a methodology for accurate local temperature measurement and subsequent specific absorption rate (SAR) retrieval using microscale thermocouples (TC). SAR was retrieved by fitting the measured initial temperature rise to the numerical solution of an equivalent thermal model. It was found that the accuracy of temperature measurement depends on thermosensor size, that is, the smaller TC, the more accurate the temperature measurement. SAR determined using TC with lead diameters of 25 and 75m demonstrated 98.5% and 80.4% match with computed SAR, respectively. However, both TC provided the same temperature rises in long run (>10min). FO probe failed to measure adequately local heating both for short and long exposures due to the relatively large size of the probe sensor (400m) and time constant (0.6s). Calculated SAR in the cell monolayer was almost two times lower than that in the surrounding liquid. It was shown that the impact of the cell monolayer on heating due to its small thickness (5 to 10m) can be considered as negligible. Moreover, we demonstrated the possibility of accurate measurement of MMW-induced thermal pulses (up to 10 degrees C) using 25m TC. Bioelectromagnetics. 38:11-21, 2017. (c) 2016 Wiley Periodicals, Inc.
ISSN: 0197-8462

hal-01436768
https://hal-univ-rennes1.archives-ouvertes.fr/hal-01436768
DOI : 10.1002/bem.21999
PUBMED : 27571392

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : Water molecules play a fundamental role in the physics of slow crack propagation in glasses. It is commonly understood that, during stress-corrosion, water molecules that move in the crack cavity effectively reduce the bond strength at the strained crack tip and, thus, support crack propagation. Yet the details of the environmental condition at the crack tip in moist air are not well determined. In a previous work, we reported direct evidence of the presence of a 100 nm long liquid condensate at the crack tip in fused silica glass during very slow crack propagation (10(-9)-10(-10) m/s). These observations are based on in situ AFM phase imaging techniques applied on DCDC glass specimens in controlled atmosphere. Here, we discuss the physical origin of the AFM phase contrast between the liquid condensate and the glass surface in relation to tip-sample adhesion induced by capillary bridges. We then report new experimental data on the water condensation length increase with relative humidity in the atmosphere. The measured condensation lengths were much larger than what predicted using the Kelvin equation and expected geometry of the crack tip.
ISSN: 0022-3093

hal-00412153
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00412153
DOI : 10.1016/j.jnoncrysol.2007.06.090

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : This study provides additional constraints on the relations between deformation, hydration and percolation of fluids and melts in the subcontinental lithospheric mantle beneath a craton and a rift, as well as their implication on its geodynamical behaviour. I have analysed the microstructures, the CPOs, and the hydrogen content of mantle xenoliths from the Kaapvaal craton, and two sets of xenoliths from different localities along the East African Rift (North Tanzanian Divergence and SE Ethiopia).The coarse-granular microstructures and the well-defined CPOs in Kaapvaal peridotites suggest a deformation followed by a long quiescence time. Orthorhombic olivine CPOs predominates, but axial-[100] and axial-[010] are also measured. Cratonic peridotites record multiple metasomatic episodes, leading to a significant compositional heterogeneity, which cannot be imaged by seismic studies. Olivine hydrogen contents are variable, but tend to increase until 150 km depth, reaching up to 50 ppm wt. H2O. The deeper samples are almost dry. Piston-cylinder experiments on hydrogen diffusion between a volatile-rich kimberlitic melt and forsterite suggest that the presence of CO2 in the system could significantly decrease water fugacity and thus forsterite hydration. These experimental results indicate that the hydrogen contents measured in olivine were acquired during a metasomatic event rather than during xenolith extraction by kimberlites. However, this metasomatism was not followed by remobilization of the cratonic root.In the North Tanzanian Divergence, localities within the rift axis and the volcanic transverse belt (Lashaine and Olmani) show significant differences in microstructures and olivine CPO patterns. In Lashaine, coarse-granular microstructures and orthorhombic to axial-[100] CPO patterns in olivine can be explained by transpressional deformation during the formation of the Mozambique belt, or by the occurrence of a remnant of a cratonic domain embedded within the Mozambique belt. Within the rift axis, porphyroclastic to mylonitic microstructures suggest a recent rift-related deformation accompanied by syn-kinematic melt-rock reactions, and followed by variable annealing. The strong heterogeneity in microstructures and olivine CPO suggests that this deformation was acquired during multiple tectonic events probably linked to episodic magma percolation, separated by quiescence episodes. The axial-[100] patterns in olivine and the oblique fast directions reported by SKS studies are coherent with transtensional deformation within the lithospheric mantle beneath the rift.The peridotites from SE Ethiopia are less recrystallized than the rift-axis Tanzanian peridotites, displaying coarse-porphyroclastic microstructures. Microstructures and orthorhombic CPOs in olivine suggest syn- to post-metasomatic deformation. S-waves polarization anisotropies calculated for these samples cannot explain alone the delay times reported by SKS studies in this part of the East-African Rift.
Les travaux réalisés durant cette thèse apportent de nouvelles contraintes sur les relations entre déformation, hydratation et percolation de fluides et/ou de magmas dans le manteau subcontinental sous un craton et sous un rift, et leurs implications sur son comportement rhéologique. Il repose sur l'analyse des microstructures, des OPRs et des teneurs en hydrogène de xénolites mantelliques du craton du Kaapvaal, et sur deux séries de xénolites provenant de différentes localités le long du rift Est-Africain (Divergence Nord Tanzanienne et SE de l'Ethiopie). Les microstructures granulaires à gros grains et les OPRs bien définies des péridotites du craton du Kaapvaal sont cohérentes avec un épisode de déformation suivi d'une longue période de quiescence. Les OPRs de l'olivine sont majoritairement à symétrie orthorhombique, mais des symétries axiale-[100] et axiale-[010] sont aussi mesurées. Les péridotites cratoniques enregistrent de multiples épisodes métasomatiques, ayant entraîné une hétérogénéité de compositions à petite échelle ne pouvant être détectée par les études sismiques. Les teneurs en hydrogène mesurées dans l'olivine sont variables, mais ont tendance à augmenter jusqu'à 150 km de profondeur, atteignant alors jusqu'à 50 ppm wt. H2O. En dessous de cette profondeur, les échantillons montrent des teneurs en hydrogène très faibles. Les expériences réalisées en piston-cylindre sur la diffusion de l'hydrogène issue d'un liquide kimberlitique vers de la forstérite suggèrent que la fugacité en eau pourrait fortement être diminuée par la présence de CO2, empêchant l'hydratation de l'olivine durant extraction des xénolites par les kimberlites. Ces résultats expérimentaux suggèrent que les teneurs en hydrogène dans l'olivine des péridotites du craton du Kaapvaal ont été acquises durant un épisode métasomatique en profondeur et non pendant leur extraction par les kimberlites. Ces teneurs n'ont toutefois pas à ce jour entraîné de remobilisation de la racine cratonique. Enfin, le calcul des propriétés sismiques des péridotites cratoniques révèle que les anisotropies générées par les OPRs de ces échantillons sont suffisantes pour expliquer les anisotropies mesurées par les ondes SKS et les ondes de surface.Les xénolites de la Divergence Nord-Tanzanienne, montrent des variations significatives de microstructures et d'OPR de l'olivine entre les péridotites des localités dans l'axe du rift et celles de la chaîne volcanique transverse (Lashaine et Olmani). A Lashaine, les microstructures granulaires à gros grains et les OPRs de type orthorhombique et axial-[010] peuvent être expliquée par une déformation en transpression liée à la formation de la chaîne Mozambique ou par la présence d'une relique d'un domaine cratonique à l'intérieur de la chaîne Mozambique. Dans l'axe du rift, les microstructures porphyroclastiques à mylonitiques suggèrent une déformation plus récente, accompagnée de réactions magma-roche sous des conditions proches du solidus, suivie d'un recuit variable. L'hétérogénéité des microstructures enregistrées par les échantillons du rift suggère de multiples épisodes de déformation localisée, probablement liés à l'injection percolation épisodique de magmas, espacés de périodes d'accalmie. Les OPRs de l'olivine de type axial-[100] et l'orientation des directions de polarisation des ondes SKS suggère que le rift s'est formé en régime de transtension Les péridotites du Sud-Est de l’Éthiopie présentent des microstructures porphyroclastiques à gros grains moins recristallisées qu'en Tanzanie. Les microstructures et les OPRs principalement de type orthorhombique suggèrent une déformation syn- à post-métasomatisme. Les anisotropies de polarisation des ondes S calculées pour ces échantillons sont insuffisantes pour expliquer à elles seules les déphasages des ondes SKS dans cette partie du rift.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01684759

Droits : info:eu-repo/semantics/OpenAccess
NNT : 2014MON20139
tel-01684759
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