Étude de l'exocytose vésiculaire par détection couplée électrochimie-microsocopie de fluorescence

Being able to predict the macroscopic response of a material from the knowledge of its constituent at a microscopic or mesoscopic scale has always been the Holy Grail pursued by material science, for it provides building bricks for the understanding of complex structures as well as for the development of tailor-made optimized materials. The homogenization theory constitutes nowadays a well-established theoretical framework to estimate the overall response of composite materials for a broad range of mechanical behaviors. Such a framework is still lacking for brittle fracture, which is a dissipative evolution problem that (ii) localizes at the crack tip and (iii) is related to a structural one. In this work, we propose a theoretical framework based on a perturbative approach of Linear Elastic Fracture Mechanics to model (i) crack propagation in large-scale disordered materials as well (ii) the dissipative processes involved at the crack tip during the interaction of a crack with material heterogeneities. Their ultimate contribution to the macroscopic toughness of the composite is (iii) estimated from the resolution of the structural problem using an approach inspired by statistical physics. The theoretical and numerical inputs presented in the thesis are finally compared to experimental measurements of crack propagation in 3D-printed heterogeneous polymers obtained through digital image correlation.L’exocytose vésiculaire constitue un mécanisme fondamental impliqué dans une multitude de processus biologiques tels que la neurotransmission ou la libération d’hormones dans le sang. Depuis une dizaine d’années, la mise en place d’une détection couplée pour l'étude de ce phénomène a été mise en place au laboratoire PASTEUR de l’ENS. Elle implique notamment le couplage de l'Ampérométrie sur ultramicroélectrodes et de la Microscopie de Fluorescence par Réflexion Totale Interne (TIRFM), à l’aide de l’utilisation d’un matériau d’ITO, transparent et conducteur. Cependant, l’acquisition d’événements couplés s’accompagne de la présence d’événements dit «orphelins», ce qui soulève des interrogations quant au choix des sondes utilisées. Dans le cadre de cette thèse, de nouvelles sondes électro-fluorescentes, de la famille des «Faux Neurotransmetteurs Fluorescents» (FFNs) ont été développées et synthétisées. Une optimisation rationnelle de leur structure a été menée afin d’obtenir une molécule, appelée FFN42, aux caractéristiques électrochimiques et fluorescentes adaptées à la détection couplée. Les propriétés physico-chimiques, électrochimiques et optiques de cette sonde ont été étudiées. Son aptitude à être internalisée par les vésicules sécrétrices de cellules BON N13 a également été attestée. De plus, l’utilisation de FFN42 comme sonde duale unique pour le suivi d’évènements a été validée par ampérométrie sur fibre de carbone et par microscopie TIRFM séparément. Grâce à l'utilisation de cette sonde pour l'étude de l'exocytose par détection couplée et d’un dispositif d’ITO adapté, nous espérons pouvoir mettre en évidence certaines propriétés du phénomène exocytotiqu