Hydrodynamique de micro-nageurs

Hydrodynamics of microswimmers

• Auteur / Autrice : Michaël Garcia
• Direction : Philippe Peyla
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique pour les sciences du vivant
• Date : Soutenance le 09/07/2013
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de Spectrométrie Physique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Spectrométrie Physique
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Benlahsen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Irina Mihalcescu, Salima Rafaï, Florian Delrue
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anke Lindner, Christophe Ybert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluides complexes

Hydrodynamique

Mots clés libres

Fluides complexes

Suspensions actives

Micro-nageurs

Marche aléatoire

Suivi de particules

Chlamydomonas

Complex fluids

Active suspensions

Microswimmers

Random walk

Particle tracking

Chlamydomonas

Résumé

Les suspensions d'objets microscopiques ayant la faculté de se déplacer par eux-mêmes dans le fluide qui les entoure sont des systèmes qui présentent un intérêt croissant dans la communauté scientifique. Du fait de leur dynamique intrinsèquement hors-équilibre au sens de la physique statistique, ils génèrent des effets particulièrement complexes. Parmi les micro-objets autopropulsés existants, les micro-algues vertes représentent une part importante de la biomasse de la Terre et participent activement au retraitement du CO2 par leur activité photosynthétique. Elles présentent de plus un remarquable potentiel dans les domaines de la production de bio-carburants, du retraitement des déchets, de la fabrication de cosmétiques et de compléments alimentaires. La compréhension de la dynamique de nage de ce type de microorganisme est d'un intérêt primordial d'un point de vue industriel. Cet ouvrage présente l'étude de la dynamique de la micro-algue Chlamydomonas Reinhardtii. En utilisant un système de suivi de particules en imagerie optique que nous avons développé, nous analysons ici le mécanisme fondamental de nage utilisé par cette algue jusqu'à ses implications en terme d'effets collectifs sur la dynamique de nage d'une suspension semi-diluée.

The suspensions of microscopic objects with the ability to propel themselves into the surrounding fluid are systems of growing interest in the scientific community. Due to their intrinsic out-of-equilibrium dynamics in the sense of statistical physics, they generate complex effects. Among the existing self-propelled micro-objects, green micro-algae are an important part of the biomass of Earth and they actively participate to the recycling of CO2 by their photosynthetic activity. Moreover they have remarkable potential for the production of bio-fuels, waste reprocessing, cosmetics and dietary supplements production. From an industrial point of view, understanding the dynamics of this type of swimming microorganism is of primary interest. This work presents the study of the dynamics of microalgae Chlamydomonas Reinhardtii. Using a system of particle tracking with optical imaging that we have developed, we analyze the mechanism of stroke used by the algae up to its implications in terms of collective effects on the dynamics of swimming in a semi-dilute suspension.