Etude des processus de concentration et de dispersion d'une suspension de micro-algues : effet des interactions hydrodynamiques sur la dynamique de la suspension

Study of processes of concentration and dispersion of micro-algae suspensions : effect of hydrodynamic interactions on the suspension dynamics

• Auteur / Autrice : Matthieu Martin
• Direction : Salima Rafaï, Philippe Peyla
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique pour les sciences du vivant
• Date : Soutenance le 15/03/2017
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Éric Climent
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Chaouqi Misbah, Bloen Metzger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cécile Cottin-Bizonne, Christian Wagner

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrodynamique

Phototaxie

Mots clés libres

Micronageur

Phototactisme

Interactions hydrodynamiques

Microswimmer

Photototaxis

Hydrodynamic interactions

Résumé

Le sujet de cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude de la matière active. Ces systèmes sont composés de "particules actives" capables de s'organiser spontanément (transition de phase), et de manière autonome (sans application d'un champs extérieur), créant ainsi des dynamiques complexes comme les transition de phase dynamiques, synchronisation, instabilités etc...De nombreuses études tendent à montrer le rôle important des interactions entre particules active dans l'émergence de ces dynamiques. Nous avons abordé ces questions à travers l'étude d'une suspension de micro-algues Chlamydomonas reinhardtii. Il s'agit d'un système modèle de micro-nageur couramment utilisé pour l'étude des suspensions actives. Nous avons notamment étudié un phénomène de migration spontanée de la suspension, permettant de concentrer des micro-algues grâce à une source de lumière. Puis nous avons étudié le processus de dispersion d'un amas concentré de micro-algues. Nous avons notamment mis en évidence le rôle des interactions hydrodynamiques entre micro-algues dans cette dynamique de dispersion.

The subject of this thesis is part of the study of the active matter. These systems are composed of "active particles" capable of organizing themselves spontaneously (phase transition), and autonomously (without application of an external field), thus creating complex dynamics such as dynamical phase transition, synchronization, instabilities etc ...Numerous studies tend to show the important role of interactions between active particles in the emergence of these dynamics. We have addressed these issues through the study of a suspension of microalgae Chlamydomonas reinhardtii. It is a model system of micro-swimmer commonly used for the study of active suspensions. We studied in particular a phenomenon of spontaneous migration of the suspension, allowing to concentrate micro-algae thanks to a light source. We then studied the dispersal process of a concentrated bloom of microalgae. In particular, we have highlighted the role of hydrodynamic interactions between micro-algae in this dispersion dynamics.