À : Amphi Curie, 11 rue Pierre et Marie Curie - pavillon Curie, 75005, Paris, France , à 14:00

This PhD work pioneers novel magnetic techniques to anisotropically organize skeletal muscle tissues and stimulate them remotely. A first magnetic platform was developed for generating small spheroids at high throughput, aligning them in a perfectly homogeneous magnetic field, and ultimately revealing a transition from a linear arrangement of spheroids to a continuous fiber. Control over tissue shape and function was further improved by engineering an innovative tissue design that can be clipped onto two magnetic attractors and be mechanically stretched. This novel stretcher enabled the rapid differentiation of functional human muscle tissue from iPSC-derived myoblasts within just a few days. We then further advanced magnetic bioprinting techniques to create tissues of any arbitrary shape—triangles, droplets, squares, and crosses. The cross-shaped tissues, in particular, allowed for a clear demonstration of the relationship between tissue geometry, mechanical constraints, and differentiation. Additionally, this work established the feasibility of co-culturing fibroblasts, using magnetism to precisely control the spatial segregation of different cell types.

À : Amphithéâtre Darboux 11 Rue Pierre et Marie Curie, 75005 Paris , à 14:00

À : Campus Jussieu , 4 place Jussieu Paris 5 Bat.Esclangon ,Amphi.Astier , à 14:00

Le Dark Tracking est une nouvelle technologie de super-résolution en microscopie de fluorescence qui fait partie d’un ensemble de modalités de Tracking qui ont émergées récemment tel que le Minflux et le Rastmin. Cette technologie traque les positions successives nanométriques d’une cible fluorescente pour établir sa trajectoire. En termes de performance, le système Dark tracking pourrait atteindre une résolution spatiale latérale de quelques nanomètres pour une résolution temporel de quelques centaines de microsecondes avec seulement quelques centaines de photons. Ce système est destiné à évoluer vers un système tridimensionnel offrant également une résolution axiale nanométrique. Pour pouvoir atteindre ces performances, il est nécessaire de stabiliser l’échantillon en temps réel. En effet sous l’effet des vibrations, de la relaxation des composants mécaniques et de fluctuation environnementale tel que la température l’échantillon bouge avec une amplitude de l’ordre de 20 nm en l’espace 1s. Afin de traquer les mouvements de l’échantillon, nous greffons à celui-ci des nanoparticules d’or, qui, grâce à leur fort pouvoir de diffusion, constituent d’excellentes cibles pour la mesure de la dérive latérale et axiale. Atteindre la résolution axiale nanométriques représente un défi majeur, car la diffraction impose une grande profondeur de champ. Ici nous présentons une preuve de concept de la super localisation axiale nanométrique de nanoparticules en or par la mesure de la variation de la fréquence spatial des motifs de franges linéaires générés par les nanoparticules grâce au phénomène d’holographie conoscopique linéaire. La caractérisation théorique de ce phénomène nous à permis de déterminer la coupe des cristaux adaptée à notre application. L’architecture du système a ensuite été optimisé afin d’atteindre la meilleure résolution axiale possible pour cette coupe. Ainsi dans la présente thèse nous avons démontré qu’en combinant l’imagerie en champ large de nanoparticules en or et le conoscope linéaire, il est possible d’atteindre une résolution axiale instantanée de 20 à 30 nm par mesure avec une seule nanoparticule en or. Cette résolution sera améliorée avec la mesure de la dérive axiale simultanée de plusieurs nanoparticules d’or au cours du temps en moyennant temporellement.

À : Salle Itzykson, IPhT Saclay , à 14:00

À : Amphi Charpak , à 14:00

Le transport dans le tube digestif est important pour l’absorption des nutriments, ainsi que pour la dynamique du microbiote intestinal. Cependant, le transport dans le tube digestif est mal caractérisé. Cette thèse modélise plusieurs aspects de ce transport. Dans une première partie, la densité de structures comme les villosités et les cryptes intestinales qui maximisent l’absorption est calculée analytiquement, en supposant que le transport est diffusif à leur proximité. Alors qu’on pense souvent que davantage de surface permet forcément d’augmenter l’absorption, des structures trop proches limitent la diffusion. Il y a donc une distance optimale finie entre ces structures. Dans une deuxième partie, on se focalise sur l’effet inverse: comme les parois du tube digestif sur lesquelles sont les villis bougent, l’espace entre villi peut varier, ce qui entraîne un écoulement. Des simulations de dynamique computationnelle des fluides permettent d’explorer systématiquement l’impact de la période spatiale de la vague de contraction sur l’épaisseur de la couche où le mouvement des villi entraîne un mélange, et sur l’écoulement net résultant dans la lumière intestinale. Ce dernier correspond à ce qu’une approximation analytique prédit. La troisième partie est le résultat d’une collaboration avec des expérimentateurs. L’analyse d’images du duodenum permet d’en déduire des conditions aux bords réalistes, qui sont ensuite implémentées dans des simulations numériques d’écoulements. Dans ces simulations, les trajectoires de particules sont suivies, analysées, et comparées à des approximations analytiques. Le but est d’obtenir une meilleure description approchée du transport dans le système digestif. Dans une dernière partie, on regarde l’impact du transport sur la compétition entre souches bactérienne. Ce travail contribue à une meilleure compréhension des mécanismes physiques impliqués dans les fonctions digestives et la dynamique du microbiote.

À : , à 14:00

À : amphithéâtre Bloch, IPhT Saclay, CEA, Orme des Merisiers – Bâtiment 774, 91191 Gif‑sur‑Yvette, France , à 14:00

À : IV Conf IV, 24 rue Lhomond, 75005, Paris , à 14:00

À : , à 14:00

À : Salle Itzykson Orme des meresiers, Bât. 774 - Point courrier 136 F-91191 Gif-sur-Yvette Cédex. , à 14:00

À : Amphithéâtre Charpak , à 15:00

La communication cellule-cellule participe à la régulation et à la synchronisation des fonctions cellulaires. Dans les tissus, le transport des ions et des molécules d’une cellule à l’autre s’effectue notamment à travers des pores protéiques nanométriques inclus dans la membrane cellulaire. De tels nanopores peuvent être inertes (simples nano-trous) ou mécanosensibles avec une perméabilité ionique/moléculaire qui dépend de la contrainte agissant sur la membrane. Ce projet propose une approche biomimétique de la communication cellule-cellule dans les tissus. Les tissus sont mimés avec des réseaux 2D de gouttelettes aqueuses reliées par des membranes lipidiques décorées de protéines transmembranaires, inertes ou mécanosensibles. Les protéines mécanosensibles sont synthétisées directement dans les gouttelettes à l’aide d’outils de biologie synthétique. Pour les réseaux inertes, nous étudions par microscopie à épifluorescence comment la diffusion des molécules de calcéine dépend de la topologie du réseau et de la concentration des pores. Nos résultats sont directement confrontés à des modèles de physique statistique du transport moléculaire basés sur des marches aléatoires en temps continu.Nous présentons également un système d’excitation mécanique mis en place pour déformer des réseaux de gouttes et les méthodes de biologie synthétique utilisées. Nous développons ces dernières dans le but d’insérer des protéines mécanosensibles dans la membrane DIB, afin d’obtenir une perméabilité moléculaire dépendante du stress, comme observée dans certains types de jonctions communicantes.

À : , à 16:00

Current classical simulations of physical phenomena face many limitations, particularly when dealing with complex systems such as turbulent fluids, plasmas or strongly correlated quantum materials. These simulations often struggle with high computational costs, limited scalability across multiple dimensions and time scales, and difficulties in capturing inherently non-linear or chaotic behaviors. Even with access to powerful high performance computing (HPC) resources, accurately resolving fine-scale dynamics or long time evolutions remains a significant challenge. The development of novel numerical methods is therefore essential for both academic research and industrial applications. Quantum computers emerge as novel numerical tools for studying such systems and solving the partial differential equations that model them. Thanks to the superposition and entanglement properties of qubits, digital computations can be performed in novel ways, offering promising theoretical speedups for certain problems. In this context, this thesis contributes to the development and understanding of quantum algorithms, ranging from the design of quantum circuits to the numerical solutions of partial and ordinary differential equations. First, efficient quantum circuits are presented for the implementation of crucial routines that are prevalent in quantum algorithms (multi-controlled operations, quantum state preparation, diagonal operations), and for a novel routine: the quantum Laplace transform. These routines limited the efficiency of quantum algorithms due to generic implementations that required complexities scaling exponentially with the number of qubits. Now, these tasks can be performed with tailored quantum circuits that leverage the structure of the physical problems. In the second part, quantum numerical schemes are introduced to address anisotropic transport equations and non-linear Hamiltonian ODEs. These schemes are composed of three steps (initialization, evolution, and measurement) and are based on high-ordered finite-difference and product formula approximations, also known as Trotterization. Efficient protocols to measure quantities of interest are presented, and a novel numerical analysis based on the vector norm instead of the generic operator norm is introduced, proving that the number of time-steps can be reduced by a factor that scales exponentially with the number of qubits while reaching similar accuracy. Additionally, non-linear Madelung transforms are studied to solve fluid equations on quantum computers. The various results of this thesis are illustrated with classical simulations of the quantum algorithms and simulations on real quantum hardware. This work lays the foundations for the practical simulations of classical physical systems on both current noisy-intermediate-scale quantum devices and future fault-tolerant quantum computers.

À : Amphi Bloch - CEA Paris-Saclay Orme des Merisiers Bât 774 PC 136 F-91191 Gif-sur-Yvette Cedex , à 14:00