Sustainable roll-to-roll manufactured multi-layer smart label

International audienceAbstract Sustainability in electronics has a growing importance due to, e.g. increasing electronic waste, and global and European sustainability goals. Printing technologies and use of paper as a substrate enable manufacturing of sustainable electronic devices for emerging applications, such as the multi-layer anti-counterfeit label presented in this paper. This device consisted of electrochromic display (ECD) element, NFC (near field communication) tag and circuitry, all fully roll-to-roll (R2R) printed and assembled on plastic-free paper substrate, thus leading to a sustainable and recyclable device. Our setup uses harvested energy from HF field of a smartphone or reader, to switch an electrochromic display after rectification to prove authenticity of a product. Our novelty is in upscaling the manufacturing process to be fully printable and R2R processable in high-throughput conditions simulating industrial environment, i.e. in pilot scale. The printing workflow consisted of 11 R2R printed layers, all done in sufficient quality and registration. The printed antennas showed sheet resistance values of 32.9±1.9 mΩ/sq. The final yield was almost 1500 fully printed devices, and in R2R assembly over 1400 labels were integrated with 96.5% yield. All the assembled tags were readable with mobile phone NFC reader. The optical contrast (ΔE*) measured for the ECDs was over 15 for all the printed displays, a progressive switching time with a colour change visible in less than 5 s. The smart tag is ITO-free, plastic-free, fully printed in R2R and has a good stability over 50 cycles and reversible colour change from light to dark blue

Towards industrial development of printed electrochromic displays as anticounterfeiting solutions

L’électrochromisme est la capacité de certains matériaux à pouvoir moduler leurs propriétés optiques grâce à l’application d’une différence de potentiel électrique. Un afficheur électrochrome est constitué de plusieurs couches successives de matériaux avec des fonctionnalités propres : électrode, électrolyte, électrochrome, encapsulation…L’objectif principal de la thèse consiste à fabriquer à l’échelle industrielle des dispositifs électrochromes sur support papier comme solution anti-contrefaçon. Ces dispositifs sont constitués d’un afficheur électrochrome, d’une puce et d’une antenne NFC (communication en champ proche). Le but est d’activer le changement de couleur de l’afficheur en utilisant un téléphone muni de la fonctionnalité NFC.La réflexion de recherche et développement est construite de manière linéaire et empirique : les différents aspects sont intimement liés entre eux. Les essais en laboratoire permettent d’élaborer de nouveaux matériaux et d’en comprendre les mécanismes. S’ensuit l’intégration de ces matériaux en utilisant des techniques de l’électronique imprimée. Ainsi en fonction des résultats, des ajustements de développement sont envisagés en laboratoire. Enfin l’analyse du cycle de vie permet de quantifier l’impact de la construction des dispositifs électrochromes et de réfléchir à des solutions viables environnementalement pour de futurs essais.Le chapitre 1 évoque la bibliographie sur le sujet, les matériaux, les techniques de fabrication et de caractérisation.Au cours du chapitre 2, des matériaux hybrides ont été élaborés en laboratoire en mélangeant d’une part des oxydes sans propriétés électrochromes (α-Fe2O3, α-FeO(OH)…) et d’autre part des oxydes aux propriétés électrochromes (V2O5), à une encre commerciale de PEDOT:PSS. Pour les oxydes sans propriétés électrochromes, différentes couleurs ont pu être obtenues avec des contrastes optiques supérieurs à 18,5 et un changement de couleur en moins de 5 secondes pour des afficheurs électrochromes. Pour l’hybride PEDOT:PSS - V2O5, il a été démontré que 10 %m de V2O5 dans la formulation de PEDOT:PSS donne les meilleures propriétés électrochromes avec un contraste optique de 57 pour un film de 3 μm et un effet mémoire sur plusieurs mois. Le mécanisme de changement de couleur pour ces deux types d’hybride a également été étudié.Dans le chapitre 3, les afficheurs électrochromes ont été élaborés via des techniques d’impression comme la sérigraphie et le jet d’encre pour une fabrication en feuille à feuille. Une nouvelle architecture a été montrée avec des valeurs de contrastes supérieures à 15 et un changement de couleur en moins de 5 secondes pour des systèmes entièrement imprimés. Le matériau hybride PEDOT:PSS + α-Fe2O3 a également été utilisé pour l’impression d’un afficheur avec des résultats prometteurs grâce au passage du rouge à l’état oxydé au bleu foncé à l’état réduit alors qu’initialement seul du bleu clair au bleu foncé avait été obtenu.Au cours du chapitre 4, la fabrication des afficheurs électrochromes avec deux types de production, en feuille à feuille et en rouleau à rouleau, est présentée avec également l’impression de l’antenne en sérigraphie et la pose de la puce NFC en pick-and-place pour former les dispositifs électrochromes. Les caractéristiques et les rendements des deux cadences de production ont été étudiés. L’afficheur électrochrome peut changer de couleur en 5 secondes pour une surface de 1 cm² grâce à un téléphone portable. Une étude des coûts de fabrication a été menée.Enfin dans le chapitre 5, l’analyse du cycle de vie montre que ce sont deux étapes qui ont le plus d’influence sur l’environnement au moment de l’élaboration des dispositifs électrochromes : l’utilisation d’argent et la fabrication des puces NFC. Ces deux étapes représentent plus de 90 % de l’impact environnemental dans les 18 catégories sélectionnées. Des alternatives ont été identifiées et pourront à l’avenir être expérimentées.Electrochromism is the capacity of some materials to change their optical properties based on an electrical potential difference. An electrochromic display is built thanks to several materials deposited as films and with various functionalities: electrode, electrolyte, electrochromic layer, encapsulation…This Ph.D work aims to fabricate at the industrial level, paper-based electrochromic devices which can be used as an anticounterfeiting solution. An electrochromic device is composed of an electrochromic display, a chip and a NFC antenna (Near-Field Communication). Using this device, it is possible to activate the display color change directly using a smartphone with the NFC functionality.Researches and developments thoughts are built in a linear and empirical way: all parts are linked together. Tests at the lab-scale enable to develop new materials and to understand the electrochromic mechanisms. This step is followed by the deposition of these materials using printed electronic techniques and large-scale manufacture. In accordance to the results, new developments could be considered at lab-scale. Finally, the life cycle assessment aims to understand the impact of the device fabrication and to choose new solutions for the future trials.Chapter 1 focuses on the bibliography: materials, fabrications techniques, methods and characterizations are mentioned.In the chapter 2, hybrids materials were developed in laboratory by mixing on one side oxides without any electrochromic properties (α-Fe2O3, α-FeO(OH)…) and on another side, oxide with electrochromic properties (V2O5) to a commercial ink of PEDOT:PSS. For oxides showing no electrochromic properties, several colors could be obtained showing optical contrast above 18.5 and a change of color observable in less than 5 seconds for electrochromic display. For PEDOT:PSS – V2O5 hybrid, it was proven that the hybrid 10 wt% V2O5 has led to the best electrochromic properties with an optical contrast of 57 for a 3 μm thick film and a memory-effect over several months. The change of color mechanisms for the two hybrids has been studied.In the chapter 3, electrochromic displays were manufactured thanks to printing techniques such as screen-printing and inkjet for a discontinuous fabrication in sheet-to-sheet. A new architecture for the electrochromic display has been optimzed with optical contrasts above 15 for entirely printed systems with a color change observable in less than 5 seconds. The hybrid PEDOT:PSS + α-Fe2O3 was employed for printing a display with promising results thanks to the change from a red color to dark blue whereas, initially only a change from light blue to dark blue has been observed.In the chapter 4, the electrochromic devices construction following two productions procedures, sheet-to-sheet and roll-to-roll, is described with the printing of the antenna using screen-printing and the pick-and-place of the NFC chip. Electrochromic performances and the two productions yield were studied. The color switch of the printed electrochromic display is visible in less than 5 seconds for 1 cm² surface when using a smartphone with the NFC function. A cost analysis was also carried out.Eventually, in optimchapter 5, the life cycle analysis proves that two steps are detrimental for the environment when fabricating electrochromic devices the way it is done in this work: the use of silver (antenna and display) and manufacture of the NFC chips. These two steps represent more than 90% of the impact in the 18 selected categories. Alternative materials have been identified and could be experimented in the future

Towards industrial development of printed electrochromic displays as anticounterfeiting solutions

L’électrochromisme est la capacité de certains matériaux à pouvoir moduler leurs propriétés optiques grâce à l’application d’une différence de potentiel électrique. Un afficheur électrochrome est constitué de plusieurs couches successives de matériaux avec des fonctionnalités propres : électrode, électrolyte, électrochrome, encapsulation…L’objectif principal de la thèse consiste à fabriquer à l’échelle industrielle des dispositifs électrochromes sur support papier comme solution anti-contrefaçon. Ces dispositifs sont constitués d’un afficheur électrochrome, d’une puce et d’une antenne NFC (communication en champ proche). Le but est d’activer le changement de couleur de l’afficheur en utilisant un téléphone muni de la fonctionnalité NFC.La réflexion de recherche et développement est construite de manière linéaire et empirique : les différents aspects sont intimement liés entre eux. Les essais en laboratoire permettent d’élaborer de nouveaux matériaux et d’en comprendre les mécanismes. S’ensuit l’intégration de ces matériaux en utilisant des techniques de l’électronique imprimée. Ainsi en fonction des résultats, des ajustements de développement sont envisagés en laboratoire. Enfin l’analyse du cycle de vie permet de quantifier l’impact de la construction des dispositifs électrochromes et de réfléchir à des solutions viables environnementalement pour de futurs essais.Le chapitre 1 évoque la bibliographie sur le sujet, les matériaux, les techniques de fabrication et de caractérisation.Au cours du chapitre 2, des matériaux hybrides ont été élaborés en laboratoire en mélangeant d’une part des oxydes sans propriétés électrochromes (α-Fe2O3, α-FeO(OH)…) et d’autre part des oxydes aux propriétés électrochromes (V2O5), à une encre commerciale de PEDOT:PSS. Pour les oxydes sans propriétés électrochromes, différentes couleurs ont pu être obtenues avec des contrastes optiques supérieurs à 18,5 et un changement de couleur en moins de 5 secondes pour des afficheurs électrochromes. Pour l’hybride PEDOT:PSS - V2O5, il a été démontré que 10 %m de V2O5 dans la formulation de PEDOT:PSS donne les meilleures propriétés électrochromes avec un contraste optique de 57 pour un film de 3 μm et un effet mémoire sur plusieurs mois. Le mécanisme de changement de couleur pour ces deux types d’hybride a également été étudié.Dans le chapitre 3, les afficheurs électrochromes ont été élaborés via des techniques d’impression comme la sérigraphie et le jet d’encre pour une fabrication en feuille à feuille. Une nouvelle architecture a été montrée avec des valeurs de contrastes supérieures à 15 et un changement de couleur en moins de 5 secondes pour des systèmes entièrement imprimés. Le matériau hybride PEDOT:PSS + α-Fe2O3 a également été utilisé pour l’impression d’un afficheur avec des résultats prometteurs grâce au passage du rouge à l’état oxydé au bleu foncé à l’état réduit alors qu’initialement seul du bleu clair au bleu foncé avait été obtenu.Au cours du chapitre 4, la fabrication des afficheurs électrochromes avec deux types de production, en feuille à feuille et en rouleau à rouleau, est présentée avec également l’impression de l’antenne en sérigraphie et la pose de la puce NFC en pick-and-place pour former les dispositifs électrochromes. Les caractéristiques et les rendements des deux cadences de production ont été étudiés. L’afficheur électrochrome peut changer de couleur en 5 secondes pour une surface de 1 cm² grâce à un téléphone portable. Une étude des coûts de fabrication a été menée.Enfin dans le chapitre 5, l’analyse du cycle de vie montre que ce sont deux étapes qui ont le plus d’influence sur l’environnement au moment de l’élaboration des dispositifs électrochromes : l’utilisation d’argent et la fabrication des puces NFC. Ces deux étapes représentent plus de 90 % de l’impact environnemental dans les 18 catégories sélectionnées. Des alternatives ont été identifiées et pourront à l’avenir être expérimentées.Electrochromism is the capacity of some materials to change their optical properties based on an electrical potential difference. An electrochromic display is built thanks to several materials deposited as films and with various functionalities: electrode, electrolyte, electrochromic layer, encapsulation…This Ph.D work aims to fabricate at the industrial level, paper-based electrochromic devices which can be used as an anticounterfeiting solution. An electrochromic device is composed of an electrochromic display, a chip and a NFC antenna (Near-Field Communication). Using this device, it is possible to activate the display color change directly using a smartphone with the NFC functionality.Researches and developments thoughts are built in a linear and empirical way: all parts are linked together. Tests at the lab-scale enable to develop new materials and to understand the electrochromic mechanisms. This step is followed by the deposition of these materials using printed electronic techniques and large-scale manufacture. In accordance to the results, new developments could be considered at lab-scale. Finally, the life cycle assessment aims to understand the impact of the device fabrication and to choose new solutions for the future trials.Chapter 1 focuses on the bibliography: materials, fabrications techniques, methods and characterizations are mentioned.In the chapter 2, hybrids materials were developed in laboratory by mixing on one side oxides without any electrochromic properties (α-Fe2O3, α-FeO(OH)…) and on another side, oxide with electrochromic properties (V2O5) to a commercial ink of PEDOT:PSS. For oxides showing no electrochromic properties, several colors could be obtained showing optical contrast above 18.5 and a change of color observable in less than 5 seconds for electrochromic display. For PEDOT:PSS – V2O5 hybrid, it was proven that the hybrid 10 wt% V2O5 has led to the best electrochromic properties with an optical contrast of 57 for a 3 μm thick film and a memory-effect over several months. The change of color mechanisms for the two hybrids has been studied.In the chapter 3, electrochromic displays were manufactured thanks to printing techniques such as screen-printing and inkjet for a discontinuous fabrication in sheet-to-sheet. A new architecture for the electrochromic display has been optimzed with optical contrasts above 15 for entirely printed systems with a color change observable in less than 5 seconds. The hybrid PEDOT:PSS + α-Fe2O3 was employed for printing a display with promising results thanks to the change from a red color to dark blue whereas, initially only a change from light blue to dark blue has been observed.In the chapter 4, the electrochromic devices construction following two productions procedures, sheet-to-sheet and roll-to-roll, is described with the printing of the antenna using screen-printing and the pick-and-place of the NFC chip. Electrochromic performances and the two productions yield were studied. The color switch of the printed electrochromic display is visible in less than 5 seconds for 1 cm² surface when using a smartphone with the NFC function. A cost analysis was also carried out.Eventually, in optimchapter 5, the life cycle analysis proves that two steps are detrimental for the environment when fabricating electrochromic devices the way it is done in this work: the use of silver (antenna and display) and manufacture of the NFC chips. These two steps represent more than 90% of the impact in the 18 selected categories. Alternative materials have been identified and could be experimented in the future

Caractérisation de l’activation des cellules dendritiques plasmacytoïdes par les virus HTLV-1 et HTLV-2 et de son importance dans la symptomatologie viro-induite

HTLV-1 (Human T-lymphotropic virus type 1) is the etiological agent of two main diseases: the adult T-cell leukemia/lymphoma (ATLL) and the HTLV-1 associated myelopathy/tropical spastic paraparesis, which are characterized by different immune phenotypes. While the ATLL is linked to an immunosuppressive state, the HAM/TSP is linked to a pro-inflammatory state in patients. The mechanisms contributing to the development of these two diseases in the HTLV-1 infected individuals are poorly understood. Type I interferon (IFN-I) has ambivalent functions in the organism. While this cytokine is an effector of early immune responses, several studies have reported a negative impact of this cytokine during chronic infections. The plasmacytoid dendritic cells (pDCs) are the main producers of IFN-I in vivo, and can produce high amounts of this cytokine after the recognition of virally infected cells. We have shown that pDCs are able to recognize HTLV-1-infected cells, thus leading to the production of IFN-I. pDCs’ triggering is mediated by the accumulated viral particles at the surface of the infected cells, within a carbohydrate-rich structure, previously described as the viral biofilm. The nature of the extracellular matrix itself seems to regulate IFN-I production by pDCs, since the exposition of an asialylated Galβ(1-3)GalNAc glycan at the surface of the HTLV-infected cells reduces the IFN-I production. We also observed that HTLV-2 (a close relative of HTLV-1)-infected cells, in contrast to HTLV-1-infected cells, tend to induce a lower production of IFN-I after being recognized by the pDCs but a greater maturation of the latter. Finally, we have shown that pDCs’ frequency in the blood and their ability to produce IFN-α after an ex vivo stimulation is equivalent in healthy donors, asymptomatic HTLV-1 carriers and HAM/TSP patients. This result contrasts with previous studies which demonstrated that blood circulating pDCs’ frequency is reduced in ATLL patients and that pDCs from HTLV-1 infected individuals have a reduced ability to produce IFN-α after stimulation. Thus, dysregulation of the frequency and functionality of pDCs could contribute to the development of one disease or the other.Le virus T-lymphotrope humain de type 1 (HTLV-1) est l’agent étiologique de deux principales pathologies : la leucémie/lymphome à cellules T de l’adulte (ATLL) et la paraparésie spastique tropicale/myélopathie associée à HTLV-1 (HAM/TSP). Ces deux maladies sont caractérisées par des phénotypes immunitaires opposés, puisque l’ATLL est associée à une immunosuppression et l’HAM/TSP à une réponse pro-inflammatoire. Les mécanismes qui déterminent l’évolution de l’infection chronique vers l’une ou l’autre de ces maladies sont peu connus. L’interféron de type 1 (IFN-I) a une fonction ambiguë dans l’organisme. Si cette cytokine contribue à la réponse immunitaire précoce, elle est également associée au développement de pathogenèses pour des infections virales persistantes. Les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDCs) ont la particularité de produire de grandes quantités d’IFN-I après la reconnaissance de cellules infectées par des virus. Nous avons montré que ceci était également vrai pour HTLV-1, puisque le contact entre une cellule infectée par HTLV-1 et la pDC est nécessaire à la production d’IFN-I. Cette production est induite par la particularité de HTLV-1 à s’accumuler en surface des cellules infectées, au sein d’une structure préalablement définie sous le terme de biofilm viral. La nature de la matrice extracellulaire dans laquelle est accumulée le virus régule la réponse IFN-I par les pDCs, la présence de l’antigène Galβ(1-3)GalNAc désialylé à la surface des cellules infectées contribuant à réduire cette réponse IFN-I. Nous avons également observé que des cellules infectées par le virus HTLV-2, virus phylogénétique proche de HTLV-1 mais peu pathogène, tendent à induire une plus faible production d’IFN-I, mais une meilleure maturation des pDCs. Nous avons enfin montré que la fréquence des pDCs dans le sang et leur capacité à répondre à un stimulus est similaire chez des patients HAM/TSP, des porteurs asymptomatiques et des individus sains. Ces résultats contrastent avec des études antérieures qui montrent une diminution de la fréquence des pDCs chez les patients ATLL et une diminution de leur activité chez les individus infectés. Le nombre et la fonction des pDCs pourraient ainsi contribuer à l’orientation de la pathogenèse vers l’ATLL ou l’HAM/TSP

Towards industrial development of printed electrochromic displays as anticounterfeiting solutions

L’électrochromisme est la capacité de certains matériaux à pouvoir moduler leurs propriétés optiques grâce à l’application d’une différence de potentiel électrique. Un afficheur électrochrome est constitué de plusieurs couches successives de matériaux avec des fonctionnalités propres : électrode, électrolyte, électrochrome, encapsulation…L’objectif principal de la thèse consiste à fabriquer à l’échelle industrielle des dispositifs électrochromes sur support papier comme solution anti-contrefaçon. Ces dispositifs sont constitués d’un afficheur électrochrome, d’une puce et d’une antenne NFC (communication en champ proche). Le but est d’activer le changement de couleur de l’afficheur en utilisant un téléphone muni de la fonctionnalité NFC.La réflexion de recherche et développement est construite de manière linéaire et empirique : les différents aspects sont intimement liés entre eux. Les essais en laboratoire permettent d’élaborer de nouveaux matériaux et d’en comprendre les mécanismes. S’ensuit l’intégration de ces matériaux en utilisant des techniques de l’électronique imprimée. Ainsi en fonction des résultats, des ajustements de développement sont envisagés en laboratoire. Enfin l’analyse du cycle de vie permet de quantifier l’impact de la construction des dispositifs électrochromes et de réfléchir à des solutions viables environnementalement pour de futurs essais.Le chapitre 1 évoque la bibliographie sur le sujet, les matériaux, les techniques de fabrication et de caractérisation.Au cours du chapitre 2, des matériaux hybrides ont été élaborés en laboratoire en mélangeant d’une part des oxydes sans propriétés électrochromes (α-Fe2O3, α-FeO(OH)…) et d’autre part des oxydes aux propriétés électrochromes (V2O5), à une encre commerciale de PEDOT:PSS. Pour les oxydes sans propriétés électrochromes, différentes couleurs ont pu être obtenues avec des contrastes optiques supérieurs à 18,5 et un changement de couleur en moins de 5 secondes pour des afficheurs électrochromes. Pour l’hybride PEDOT:PSS - V2O5, il a été démontré que 10 %m de V2O5 dans la formulation de PEDOT:PSS donne les meilleures propriétés électrochromes avec un contraste optique de 57 pour un film de 3 μm et un effet mémoire sur plusieurs mois. Le mécanisme de changement de couleur pour ces deux types d’hybride a également été étudié.Dans le chapitre 3, les afficheurs électrochromes ont été élaborés via des techniques d’impression comme la sérigraphie et le jet d’encre pour une fabrication en feuille à feuille. Une nouvelle architecture a été montrée avec des valeurs de contrastes supérieures à 15 et un changement de couleur en moins de 5 secondes pour des systèmes entièrement imprimés. Le matériau hybride PEDOT:PSS + α-Fe2O3 a également été utilisé pour l’impression d’un afficheur avec des résultats prometteurs grâce au passage du rouge à l’état oxydé au bleu foncé à l’état réduit alors qu’initialement seul du bleu clair au bleu foncé avait été obtenu.Au cours du chapitre 4, la fabrication des afficheurs électrochromes avec deux types de production, en feuille à feuille et en rouleau à rouleau, est présentée avec également l’impression de l’antenne en sérigraphie et la pose de la puce NFC en pick-and-place pour former les dispositifs électrochromes. Les caractéristiques et les rendements des deux cadences de production ont été étudiés. L’afficheur électrochrome peut changer de couleur en 5 secondes pour une surface de 1 cm² grâce à un téléphone portable. Une étude des coûts de fabrication a été menée.Enfin dans le chapitre 5, l’analyse du cycle de vie montre que ce sont deux étapes qui ont le plus d’influence sur l’environnement au moment de l’élaboration des dispositifs électrochromes : l’utilisation d’argent et la fabrication des puces NFC. Ces deux étapes représentent plus de 90 % de l’impact environnemental dans les 18 catégories sélectionnées. Des alternatives ont été identifiées et pourront à l’avenir être expérimentées.Electrochromism is the capacity of some materials to change their optical properties based on an electrical potential difference. An electrochromic display is built thanks to several materials deposited as films and with various functionalities: electrode, electrolyte, electrochromic layer, encapsulation…This Ph.D work aims to fabricate at the industrial level, paper-based electrochromic devices which can be used as an anticounterfeiting solution. An electrochromic device is composed of an electrochromic display, a chip and a NFC antenna (Near-Field Communication). Using this device, it is possible to activate the display color change directly using a smartphone with the NFC functionality.Researches and developments thoughts are built in a linear and empirical way: all parts are linked together. Tests at the lab-scale enable to develop new materials and to understand the electrochromic mechanisms. This step is followed by the deposition of these materials using printed electronic techniques and large-scale manufacture. In accordance to the results, new developments could be considered at lab-scale. Finally, the life cycle assessment aims to understand the impact of the device fabrication and to choose new solutions for the future trials.Chapter 1 focuses on the bibliography: materials, fabrications techniques, methods and characterizations are mentioned.In the chapter 2, hybrids materials were developed in laboratory by mixing on one side oxides without any electrochromic properties (α-Fe2O3, α-FeO(OH)…) and on another side, oxide with electrochromic properties (V2O5) to a commercial ink of PEDOT:PSS. For oxides showing no electrochromic properties, several colors could be obtained showing optical contrast above 18.5 and a change of color observable in less than 5 seconds for electrochromic display. For PEDOT:PSS – V2O5 hybrid, it was proven that the hybrid 10 wt% V2O5 has led to the best electrochromic properties with an optical contrast of 57 for a 3 μm thick film and a memory-effect over several months. The change of color mechanisms for the two hybrids has been studied.In the chapter 3, electrochromic displays were manufactured thanks to printing techniques such as screen-printing and inkjet for a discontinuous fabrication in sheet-to-sheet. A new architecture for the electrochromic display has been optimzed with optical contrasts above 15 for entirely printed systems with a color change observable in less than 5 seconds. The hybrid PEDOT:PSS + α-Fe2O3 was employed for printing a display with promising results thanks to the change from a red color to dark blue whereas, initially only a change from light blue to dark blue has been observed.In the chapter 4, the electrochromic devices construction following two productions procedures, sheet-to-sheet and roll-to-roll, is described with the printing of the antenna using screen-printing and the pick-and-place of the NFC chip. Electrochromic performances and the two productions yield were studied. The color switch of the printed electrochromic display is visible in less than 5 seconds for 1 cm² surface when using a smartphone with the NFC function. A cost analysis was also carried out.Eventually, in optimchapter 5, the life cycle analysis proves that two steps are detrimental for the environment when fabricating electrochromic devices the way it is done in this work: the use of silver (antenna and display) and manufacture of the NFC chips. These two steps represent more than 90% of the impact in the 18 selected categories. Alternative materials have been identified and could be experimented in the future

Characterization of the plasmacytoid dendritic cells activation by HTLV-1 or HTLV-2 and its importance on the viral-associated pathogenesis

Le virus T-lymphotrope humain de type 1 (HTLV-1) est l’agent étiologique de deux principales pathologies : la leucémie/lymphome à cellules T de l’adulte (ATLL) et la paraparésie spastique tropicale/myélopathie associée à HTLV-1 (HAM/TSP). Ces deux maladies sont caractérisées par des phénotypes immunitaires opposés, puisque l’ATLL est associée à une immunosuppression et l’HAM/TSP à une réponse pro-inflammatoire. Les mécanismes qui déterminent l’évolution de l’infection chronique vers l’une ou l’autre de ces maladies sont peu connus. L’interféron de type 1 (IFN-I) a une fonction ambiguë dans l’organisme. Si cette cytokine contribue à la réponse immunitaire précoce, elle est également associée au développement de pathogenèses pour des infections virales persistantes. Les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDCs) ont la particularité de produire de grandes quantités d’IFN-I après la reconnaissance de cellules infectées par des virus. Nous avons montré que ceci était également vrai pour HTLV-1, puisque le contact entre une cellule infectée par HTLV-1 et la pDC est nécessaire à la production d’IFN-I. Cette production est induite par la particularité de HTLV-1 à s’accumuler en surface des cellules infectées, au sein d’une structure préalablement définie sous le terme de biofilm viral. La nature de la matrice extracellulaire dans laquelle est accumulée le virus régule la réponse IFN-I par les pDCs, la présence de l’antigène Galβ(1-3)GalNAc désialylé à la surface des cellules infectées contribuant à réduire cette réponse IFN-I. Nous avons également observé que des cellules infectées par le virus HTLV-2, virus phylogénétique proche de HTLV-1 mais peu pathogène, tendent à induire une plus faible production d’IFN-I, mais une meilleure maturation des pDCs. Nous avons enfin montré que la fréquence des pDCs dans le sang et leur capacité à répondre à un stimulus est similaire chez des patients HAM/TSP, des porteurs asymptomatiques et des individus sains. Ces résultats contrastent avec des études antérieures qui montrent une diminution de la fréquence des pDCs chez les patients ATLL et une diminution de leur activité chez les individus infectés. Le nombre et la fonction des pDCs pourraient ainsi contribuer à l’orientation de la pathogenèse vers l’ATLL ou l’HAM/TSP.HTLV-1 (Human T-lymphotropic virus type 1) is the etiological agent of two main diseases: the adult T-cell leukemia/lymphoma (ATLL) and the HTLV-1 associated myelopathy/tropical spastic paraparesis, which are characterized by different immune phenotypes. While the ATLL is linked to an immunosuppressive state, the HAM/TSP is linked to a pro-inflammatory state in patients. The mechanisms contributing to the development of these two diseases in the HTLV-1 infected individuals are poorly understood. Type I interferon (IFN-I) has ambivalent functions in the organism. While this cytokine is an effector of early immune responses, several studies have reported a negative impact of this cytokine during chronic infections. The plasmacytoid dendritic cells (pDCs) are the main producers of IFN-I in vivo, and can produce high amounts of this cytokine after the recognition of virally infected cells. We have shown that pDCs are able to recognize HTLV-1-infected cells, thus leading to the production of IFN-I. pDCs’ triggering is mediated by the accumulated viral particles at the surface of the infected cells, within a carbohydrate-rich structure, previously described as the viral biofilm. The nature of the extracellular matrix itself seems to regulate IFN-I production by pDCs, since the exposition of an asialylated Galβ(1-3)GalNAc glycan at the surface of the HTLV-infected cells reduces the IFN-I production. We also observed that HTLV-2 (a close relative of HTLV-1)-infected cells, in contrast to HTLV-1-infected cells, tend to induce a lower production of IFN-I after being recognized by the pDCs but a greater maturation of the latter. Finally, we have shown that pDCs’ frequency in the blood and their ability to produce IFN-α after an ex vivo stimulation is equivalent in healthy donors, asymptomatic HTLV-1 carriers and HAM/TSP patients. This result contrasts with previous studies which demonstrated that blood circulating pDCs’ frequency is reduced in ATLL patients and that pDCs from HTLV-1 infected individuals have a reduced ability to produce IFN-α after stimulation. Thus, dysregulation of the frequency and functionality of pDCs could contribute to the development of one disease or the other

Vers l'industrialisation d'afficheurs électrochromes imprimés comme solution anti-contrefaçon

Electrochromism is the capacity of some materials to change their optical properties based on an electrical potential difference. An electrochromic display is built thanks to several materials deposited as films and with various functionalities: electrode, electrolyte, electrochromic layer, encapsulation…This Ph.D work aims to fabricate at the industrial level, paper-based electrochromic devices which can be used as an anticounterfeiting solution. An electrochromic device is composed of an electrochromic display, a chip and a NFC antenna (Near-Field Communication). Using this device, it is possible to activate the display color change directly using a smartphone with the NFC functionality.Researches and developments thoughts are built in a linear and empirical way: all parts are linked together. Tests at the lab-scale enable to develop new materials and to understand the electrochromic mechanisms. This step is followed by the deposition of these materials using printed electronic techniques and large-scale manufacture. In accordance to the results, new developments could be considered at lab-scale. Finally, the life cycle assessment aims to understand the impact of the device fabrication and to choose new solutions for the future trials.Chapter 1 focuses on the bibliography: materials, fabrications techniques, methods and characterizations are mentioned.In the chapter 2, hybrids materials were developed in laboratory by mixing on one side oxides without any electrochromic properties (α-Fe2O3, α-FeO(OH)…) and on another side, oxide with electrochromic properties (V2O5) to a commercial ink of PEDOT:PSS. For oxides showing no electrochromic properties, several colors could be obtained showing optical contrast above 18.5 and a change of color observable in less than 5 seconds for electrochromic display. For PEDOT:PSS – V2O5 hybrid, it was proven that the hybrid 10 wt% V2O5 has led to the best electrochromic properties with an optical contrast of 57 for a 3 μm thick film and a memory-effect over several months. The change of color mechanisms for the two hybrids has been studied.In the chapter 3, electrochromic displays were manufactured thanks to printing techniques such as screen-printing and inkjet for a discontinuous fabrication in sheet-to-sheet. A new architecture for the electrochromic display has been optimzed with optical contrasts above 15 for entirely printed systems with a color change observable in less than 5 seconds. The hybrid PEDOT:PSS + α-Fe2O3 was employed for printing a display with promising results thanks to the change from a red color to dark blue whereas, initially only a change from light blue to dark blue has been observed.In the chapter 4, the electrochromic devices construction following two productions procedures, sheet-to-sheet and roll-to-roll, is described with the printing of the antenna using screen-printing and the pick-and-place of the NFC chip. Electrochromic performances and the two productions yield were studied. The color switch of the printed electrochromic display is visible in less than 5 seconds for 1 cm² surface when using a smartphone with the NFC function. A cost analysis was also carried out.Eventually, in optimchapter 5, the life cycle analysis proves that two steps are detrimental for the environment when fabricating electrochromic devices the way it is done in this work: the use of silver (antenna and display) and manufacture of the NFC chips. These two steps represent more than 90% of the impact in the 18 selected categories. Alternative materials have been identified and could be experimented in the future.L’électrochromisme est la capacité de certains matériaux à pouvoir moduler leurs propriétés optiques grâce à l’application d’une différence de potentiel électrique. Un afficheur électrochrome est constitué de plusieurs couches successives de matériaux avec des fonctionnalités propres : électrode, électrolyte, électrochrome, encapsulation…L’objectif principal de la thèse consiste à fabriquer à l’échelle industrielle des dispositifs électrochromes sur support papier comme solution anti-contrefaçon. Ces dispositifs sont constitués d’un afficheur électrochrome, d’une puce et d’une antenne NFC (communication en champ proche). Le but est d’activer le changement de couleur de l’afficheur en utilisant un téléphone muni de la fonctionnalité NFC.La réflexion de recherche et développement est construite de manière linéaire et empirique : les différents aspects sont intimement liés entre eux. Les essais en laboratoire permettent d’élaborer de nouveaux matériaux et d’en comprendre les mécanismes. S’ensuit l’intégration de ces matériaux en utilisant des techniques de l’électronique imprimée. Ainsi en fonction des résultats, des ajustements de développement sont envisagés en laboratoire. Enfin l’analyse du cycle de vie permet de quantifier l’impact de la construction des dispositifs électrochromes et de réfléchir à des solutions viables environnementalement pour de futurs essais.Le chapitre 1 évoque la bibliographie sur le sujet, les matériaux, les techniques de fabrication et de caractérisation.Au cours du chapitre 2, des matériaux hybrides ont été élaborés en laboratoire en mélangeant d’une part des oxydes sans propriétés électrochromes (α-Fe2O3, α-FeO(OH)…) et d’autre part des oxydes aux propriétés électrochromes (V2O5), à une encre commerciale de PEDOT:PSS. Pour les oxydes sans propriétés électrochromes, différentes couleurs ont pu être obtenues avec des contrastes optiques supérieurs à 18,5 et un changement de couleur en moins de 5 secondes pour des afficheurs électrochromes. Pour l’hybride PEDOT:PSS - V2O5, il a été démontré que 10 %m de V2O5 dans la formulation de PEDOT:PSS donne les meilleures propriétés électrochromes avec un contraste optique de 57 pour un film de 3 μm et un effet mémoire sur plusieurs mois. Le mécanisme de changement de couleur pour ces deux types d’hybride a également été étudié.Dans le chapitre 3, les afficheurs électrochromes ont été élaborés via des techniques d’impression comme la sérigraphie et le jet d’encre pour une fabrication en feuille à feuille. Une nouvelle architecture a été montrée avec des valeurs de contrastes supérieures à 15 et un changement de couleur en moins de 5 secondes pour des systèmes entièrement imprimés. Le matériau hybride PEDOT:PSS + α-Fe2O3 a également été utilisé pour l’impression d’un afficheur avec des résultats prometteurs grâce au passage du rouge à l’état oxydé au bleu foncé à l’état réduit alors qu’initialement seul du bleu clair au bleu foncé avait été obtenu.Au cours du chapitre 4, la fabrication des afficheurs électrochromes avec deux types de production, en feuille à feuille et en rouleau à rouleau, est présentée avec également l’impression de l’antenne en sérigraphie et la pose de la puce NFC en pick-and-place pour former les dispositifs électrochromes. Les caractéristiques et les rendements des deux cadences de production ont été étudiés. L’afficheur électrochrome peut changer de couleur en 5 secondes pour une surface de 1 cm² grâce à un téléphone portable. Une étude des coûts de fabrication a été menée.Enfin dans le chapitre 5, l’analyse du cycle de vie montre que ce sont deux étapes qui ont le plus d’influence sur l’environnement au moment de l’élaboration des dispositifs électrochromes : l’utilisation d’argent et la fabrication des puces NFC. Ces deux étapes représentent plus de 90 % de l’impact environnemental dans les 18 catégories sélectionnées. Des alternatives ont été identifiées et pourront à l’avenir être expérimentées

HTLV-1 et cellules dendritiques

International audienc

HTLV-1, the Other Pathogenic Yet Neglected Human Retrovirus: From Transmission to Therapeutic Treatment

Going back to their discovery in the early 1980s, both the Human T-cell Leukemia virus type-1 (HTLV-1) and the Human Immunodeficiency Virus type-1 (HIV-1) greatly fascinated the virology scene, not only because they were the first human retroviruses discovered, but also because they were associated with fatal diseases in the human population. In almost four decades of scientific research, both viruses have had different fates, HTLV-1 being often upstaged by HIV-1. However, although being very close in terms of genome organization, cellular tropism, and viral replication, HIV-1 and HTLV-1 are not completely commutable in terms of treatment, especially because of the opposite fate of the cells they infect: death versus immortalization, respectively. Nowadays, the antiretroviral therapies developed to treat HIV-1 infected individuals and to limit HIV-1 spread among the human population have a poor or no effect on HTLV-1 infected individuals, and thus, do not prevent the development of HTLV-1-associated diseases, which still lack highly efficient treatments. The present review mainly focuses on the course of HTLV-1 infection, from the initial infection of the host to diseases development and associated treatments, but also investigates HIV-1/HTLV-1 co-infection events and their impact on diseases development