Sur les effets non-hydrostatiques en eaux profondes : application à la simulation de tsunamis

International audienceDans ce travail, on s’intéresse à la modélisation de la propagation d’une vague et plus précisément, on aimerait savoir ce qui se passe quand l’hypothèse d'eaux peu profondes n’est plus vérifiée. Souvent des modèles hydrostatiques sont utilisés dans lesquels la pression en un point est définie comme l’accélération de la pesanteur multiplié par la hauteur d’eau au dessus de ce point. Ces modèles simplifiés négligent la partie non-hydrostatique de la pression, définie comme la différence entre la pression hydrostatique et la pression réelle. On compare un modèle non-hydrostatique à un modèle classique de type Saint-Venant. En eaux profondes, des effets non-hydrostatiques apparaissent et on cherche à en décrire l’impact sur l’amplitude et la forme des vagues. Nous présenterons la dérivation du modèle à partir des équations de Navier-Stokes puis nous identifierons une solution analytique. Enfin, nous présenterons des résultats numériques afin de comparer le modèle au modèle de Saint-Venant

Sur les effets non-hydrostatiques en eaux profondes : application à la simulation de tsunamis

International audienceDans ce travail, on s’intéresse à la modélisation de la propagation d’une vague et plus précisément, on aimerait savoir ce qui se passe quand l’hypothèse d'eaux peu profondes n’est plus vérifiée. Souvent des modèles hydrostatiques sont utilisés dans lesquels la pression en un point est définie comme l’accélération de la pesanteur multiplié par la hauteur d’eau au dessus de ce point. Ces modèles simplifiés négligent la partie non-hydrostatique de la pression, définie comme la différence entre la pression hydrostatique et la pression réelle. On compare un modèle non-hydrostatique à un modèle classique de type Saint-Venant. En eaux profondes, des effets non-hydrostatiques apparaissent et on cherche à en décrire l’impact sur l’amplitude et la forme des vagues. Nous présenterons la dérivation du modèle à partir des équations de Navier-Stokes puis nous identifierons une solution analytique. Enfin, nous présenterons des résultats numériques afin de comparer le modèle au modèle de Saint-Venant

Congested shallow water model: on floating body

International audienceWe consider the floating body problem in the vertical plane on a large space scale. More precisely, we are interested in the numerical modeling of body floating freely on the water such as icebergs or wave energy converters.The fluid-solid interaction is formulated using a congested shallow water model for the fluid and Newton's second law of motion for the solid. We make a particular focus on the energy transfer between the solid and the water since it is of major interest for energy production. A numerical approximation based on the coupling of a nite volume scheme for the fluid and a Newmark scheme for the solid is presented. An entropy correction based on an adapted choice of discretization for the coupling terms is made in order to ensure a dissipation law at the discrete level. Simulations are presented to verify the method and to show the feasibility of extending it to more complex cases

Congested shallow water model: roof modelling in free surface flow

International audienceWe are interested in the modeling and the numerical approximation of flows in the presence of a roof, for example flows in sewers or under an ice floe. A shallow water model with a supplementary congestion constraint describing the roof is derived from the Navier-Stokes equations. The congestion constraint is a challenging problem for the numerical resolution of hyperbolic equations. To overcome this difficulty, we follow a pseudo-compressibility relaxation approach. Eventually, a numerical scheme based on a Finite Volume method is proposed. The well-balanced property and the dissipation of the mechanical energy, acting as a mathematical entropy, are ensured under a non-restrictive condition on the time step in spite of the large celerity of the potential waves in the congested areas. Simulations in one dimension for transcritical steady flow are carried out and numerical solutions are compared to several analytical (stationary and non-stationary) solutions for validation

Bitter taste cells in the ventricular walls of the murine brain regulate glucose homeostasis

The median eminence (ME) is a circumventricular organ at the base of the brain that controls body homeostasis. Tanycytes are its specialized glial cells that constitute the ventricular walls and regulate different physiological states, however individual signaling pathways in these cells are incompletely understood. Here, we identify a functional tanycyte subpopulation that expresses key taste transduction genes including bitter taste receptors, the G protein gustducin and the gustatory ion channel TRPM5 (M5). M5 tanycytes have access to blood-borne cues via processes extended towards diaphragmed endothelial fenestrations in the ME and mediate bidirectional communication between the cerebrospinal fluid and blood. This subpopulation responds to metabolic signals including leptin and other hormonal cues and is transcriptionally reprogrammed upon fasting. Acute M5 tanycyte activation induces insulin secretion and acute diphtheria toxin-mediated M5 tanycyte depletion results in impaired glucose tolerance in diet-induced obese mice. We provide a cellular and molecular framework that defines how bitter taste cells in the ME integrate chemosensation with metabolism

Bitter taste cells in the ventricular walls of the murine brain regulate glucose homeostasis.

peer reviewedThe median eminence (ME) is a circumventricular organ at the base of the brain that controls body homeostasis. Tanycytes are its specialized glial cells that constitute the ventricular walls and regulate different physiological states, however individual signaling pathways in these cells are incompletely understood. Here, we identify a functional tanycyte subpopulation that expresses key taste transduction genes including bitter taste receptors, the G protein gustducin and the gustatory ion channel TRPM5 (M5). M5 tanycytes have access to blood-borne cues via processes extended towards diaphragmed endothelial fenestrations in the ME and mediate bidirectional communication between the cerebrospinal fluid and blood. This subpopulation responds to metabolic signals including leptin and other hormonal cues and is transcriptionally reprogrammed upon fasting. Acute M5 tanycyte activation induces insulin secretion and acute diphtheria toxin-mediated M5 tanycyte depletion results in impaired glucose tolerance in diet-induced obese mice. We provide a cellular and molecular framework that defines how bitter taste cells in the ME integrate chemosensation with metabolism

A Human TREK-1/HEK Cell Line: A Highly Efficient Screening Tool for Drug Development in Neurological Diseases

TREK-1 potassium channels are involved in a number of physiopathological processes such as neuroprotection, pain and depression. Molecules able to open or to block these channels can be clinically important. Having a cell model for screening such molecules is of particular interest. Here, we describe the development of the first available cell line that constituvely expresses the TREK-1 channel. The TREK-1 channel expressed by the h-TREK-1/HEK cell line has conserved all its modulation properties. It is opened by stretch, pH, polyunsaturated fatty acids and by the neuroprotective molecule, riluzole and it is blocked by spadin or fluoxetine. We also demonstrate that the h-TREK-1/HEK cell line is protected against ischemia by using the oxygen-glucose deprivation model

Lung emphysema and impaired macrophage elastase clearance in mucolipin 3 deficient mice

Lung emphysema and chronic bronchitis are the two most common causes of chronic obstructive pulmonary disease. Excess macrophage elastase MMP-12, which is predominantly secreted from alveolar macrophages, is known to mediate the development of lung injury and emphysema. Here, we discovered the endolysosomal cation channel mucolipin 3 (TRPML3) as a regulator of MMP-12 reuptake from broncho-alveolar fluid, driving in two independently generated Trpml3-/- mouse models enlarged lung injury, which is further exacerbated after elastase or tobacco smoke treatment. Mechanistically, using a Trpml3IRES-Cre/eR26-τGFP reporter mouse model, transcriptomics, and endolysosomal patch-clamp experiments, we show that in the lung TRPML3 is almost exclusively expressed in alveolar macrophages, where its loss leads to defects in early endosomal trafficking and endocytosis of MMP-12. Our findings suggest that TRPML3 represents a key regulator of MMP-12 clearance by alveolar macrophages and may serve as therapeutic target for emphysema and chronic obstructive pulmonary disease

Modélisation et analyse des interactions entre écoulements à surface libre et objets flottants

This thesis is about the modeling and the numerical approximation of flows in the presence of a structure at the surface. We consider the floating body problem on a large space scale. It is motivated by applications for geophysical phenomena such as flows under the ice floe and renewable energy production using wave energy converters. We derive a shallow water model with a supplementary congestion constraint. The congestion constraint is a challenging problem for the numerical approximation of hyperbolic equations. Thus we propose a unified model based on a pseudo-compressible relaxation for the resolution. We identify the mandatory properties for the numerical scheme and describe the adaptation of a numerical scheme based on a finite volume method. The well-balanced property and the dissipation of mechanical energy are ensured under a non-restrictive condition on the time step. To take into account freely floating objects, we introduce a coupling between the congested shallow water model and the equations given by Newton's second law of motion and focus on the energy of the coupled system. Indeed, the latter is of major interest for energy production. A Newmark scheme is used to solve the solid dynamics and coupled to the fluid scheme. We propose an entropy correction based on an adapted choice of discretization for the coupling terms in order to ensure a dissipation law at the discrete level. A validation is established in the one dimensional case using stationary and non-stationary analytical solutions.Cette thèse traite de la modélisation et de la résolution numérique d'écoulements en présence d'une structure à la surface. On considère la problématique d'un objet flottant sur un grand domaine. Les écoulements sous la banquise et la production d'énergie renouvelable grâce à des bouées sont des applications potentielles de ce travail. Nous dérivons un modèle de type Saint-Venant avec une contrainte de congestion supplémentaire. La contrainte de congestion est un défi pour la résolution numérique d'équations hyperboliques. Nous proposons alors un modèle unifié basé sur une relaxation pseudo-compressible pour la résolution. Nous identifions les propriétés nécessaires à la résolution numérique et décrivons l'adaptation d'un schéma volumes finis. La préservation de l'état d'équilibre du lac au repos ainsi qu'une loi de dissipation pour l'énergie mécanique sont démontrées sous une condition non-restrictive sur le pas de temps. Pour prendre en compte un objet flottant librement, nous introduisons un couplage entre le modèle de Saint-Venant congestionné et les équations du mouvement données par le principe fondamental de la dynamique en nous concentrant sur l'énergie du système couplé. Cet aspect est en effet d'un intérêt majeur dans la production d'énergie. Un schéma de Newmark est utilisé pour le solide et couplé à la résolution numérique pour le fluide. Nous proposons une correction entropique basée sur un choix de discrétisation particulier des termes de couplage pour assurer une loi de dissipation au niveau discret. La méthode est validée en dimension un sur des solutions analytiques stationnaires et non-stationnaires

Modeling and analysis of interactions between free surface flows and floating structures

Cette thèse traite de la modélisation et de la résolution numérique d'écoulements en présence d'une structure à la surface. On considère la problématique d'un objet flottant sur un grand domaine. Les écoulements sous la banquise et la production d'énergie renouvelable grâce à des bouées sont des applications potentielles de ce travail. Nous dérivons un modèle de type Saint-Venant avec une contrainte de congestion supplémentaire. La contrainte de congestion est un défi pour la résolution numérique d'équations hyperboliques. Nous proposons alors un modèle unifié basé sur une relaxation pseudo-compressible pour la résolution. Nous identifions les propriétés nécessaires à la résolution numérique et décrivons l'adaptation d'un schéma volumes finis. La préservation de l'état d'équilibre du lac au repos ainsi qu'une loi de dissipation pour l'énergie mécanique sont démontrées sous une condition non-restrictive sur le pas de temps. Pour prendre en compte un objet flottant librement, nous introduisons un couplage entre le modèle de Saint-Venant congestionné et les équations du mouvement données par le principe fondamental de la dynamique en nous concentrant sur l'énergie du système couplé. Cet aspect est en effet d'un intérêt majeur dans la production d'énergie. Un schéma de Newmark est utilisé pour le solide et couplé à la résolution numérique pour le fluide. Nous proposons une correction entropique basée sur un choix de discrétisation particulier des termes de couplage pour assurer une loi de dissipation au niveau discret. La méthode est validée en dimension un sur des solutions analytiques stationnaires et non-stationnaires.This thesis is about the modeling and the numerical approximation of flows in the presence of a structure at the surface. We consider the floating body problem on a large space scale. It is motivated by applications for geophysical phenomena such as flows under the ice floe and renewable energy production using wave energy converters. We derive a shallow water model with a supplementary congestion constraint. The congestion constraint is a challenging problem for the numerical approximation of hyperbolic equations. Thus we propose a unified model based on a pseudo-compressible relaxation for the resolution. We identify the mandatory properties for the numerical scheme and describe the adaptation of a numerical scheme based on a finite volume method. The well-balanced property and the dissipation of mechanical energy are ensured under a non-restrictive condition on the time step. To take into account freely floating objects, we introduce a coupling between the congested shallow water model and the equations given by Newton's second law of motion and focus on the energy of the coupled system. Indeed, the latter is of major interest for energy production. A Newmark scheme is used to solve the solid dynamics and coupled to the fluid scheme. We propose an entropy correction based on an adapted choice of discretization for the coupling terms in order to ensure a dissipation law at the discrete level. A validation is established in the one dimensional case using stationary and non-stationary analytical solutions