Les convertisseurs électromécaniques d'énergie : des systèmes mécatroniques

International audienceLes actionneurs ou générateurs électriques modernes sont par essence des systèmes mécatroniques, ils sont en effet des objets fondamentalement mécaniques, ils exploitent des principes électromagnétiques pour la conversion d'énergie, de l'électronique de puissance pour son optimisation, des capteurs et de l'électronique de signal pour le contrôle. Après une synthèse du principe de conversion électromagnétique, deux exemples, issus de travaux de recherche effectués en collaboration entre électrotechniciens et mécaniciens, sont présentés. Ces dispositifs, utilisant des nouvelles structures de machines électriques, mettent en évidence l'imbrication forte de compétences nécessaires dès la conception initiale de l'objet pour en faire un produit performant et bien intégré. Modern electric actuators or generators are inherently mechatronic systems. They are mechanical things that exploit electromagnetic principles for energy conversion, power electronics for conversion optimization, sensors and control electronics. We present a synthesis of electromagnetic energy conversion, then we give two examples leading to of research works of electrical engineering and mechanical staffs. These examples are a flywheel energy storage accumulator and an electrical jack. Both are conceived of new electrical machines. They underscore strong interweaving necessary immediately from design step. This interweaving permits to conceive high performance, integrated and cost effective electromechanical products

Characterization of a nucleocapsid-like region and of two distinct primer tRNA(Lys,2) binding sites in the endogenous retrovirus Gypsy

Mobile LTR-retroelements comprising retroviruses and LTR-retrotransposons form a large part of eukaryotic genomes. Their mode of replication and abundance favour the notion that they are major actors in eukaryote evolution. The Gypsy retroelement can spread in the germ line of the fruit fly Drosophila melanogaster via both env-independent and env-dependent processes. Thus, Gypsy is both an active retrotransposon and an infectious retrovirus resembling the gammaretrovirus MuLV. However, unlike gammaretroviruses, the Gypsy Gag structural precursor is not processed into Matrix, Capsid and Nucleocapsid (NC) proteins. In contrast, it has features in common with Gag of the ancient yeast TY1 retroelement. These characteristics of Gypsy make it a very interesting model to study replication of a retroelement at the frontier between ancient retrotransposons and retroviruses. We investigated Gypsy replication using an in vitro model system and transfection of insect cells. Results show that an unstructured domain of Gypsy Gag has all the properties of a retroviral NC. This NC-like peptide forms ribonucleoparticle-like complexes upon binding Gypsy RNA and directs the annealing of primer tRNA(Lys,2) to two distinct primer binding sites (PBS) at the genome 5′ and 3′ ends. Only the 5′ PBS is indispensable for cDNA synthesis in vitro and in Drosophila cells

Evidence for RNA synthesis in the intergenic region between enhancer and promoter and its inhibition by insulators in Drosophila melanogaster

Uncovering the nature of communication between enhancers, promoters and insulators is important for understanding the fundamental mechanisms that ensure appropriate gene expression levels. Here we describe an approach employing transient expression of genetic luciferase reporter gene constructs with quantitative RT–PCR analysis of transcription between an enhancer and Hsp70 promoter. We tested genetic constructs containing gypsy and/or Fab7 insulators in different orientations, and an enhancer from copia LTR-retroelement [(enh)copia]. A single gypsy or Fab7 insulator inserted between the promoter and enhancer in any polarity reduced enhancer action. A pair of insulators flanking the gene in any orientation exhibited increased insulation activity. We detected promoter-independent synthesis of non-coding RNA in the intergenic region of the constructs, which was induced by the enhancer in both directions and repressed by a single insulator or a pair of insulators. These results highlight the involvement of RNA-tracking mechanisms in the communications between enhancers and promoters, which are inhibited by insulators

Contrôle des activités synchrones oscillatoires pathologiques par le récepteur dopaminergique D3 et le transporteur de la dopamine.

Genetic Absence Epilepsy Rats from Strasbourg (GAERS) and Non-Epileptic-Control rats (NEC) derive from an original Wistar-Hannover rat strain (WH). The onset age of spike-and-waves discharges in GAERS is about 25 days post-natal (P25). In adult GAERS with fully developed epilepsy, dopamine plays a modulatory role in seizure expression. Adult GAERS display an over-expression of dopaminergic D3-receptors (D3R) mRNA as compared to NEC. Expression and function of D3R and dopamine transporter (DAT) are closely related. The aim of this work was to investigate the putative involvement of D3R and DAT during epileptogenesis by measuring their expression and functionality in GAERS before the onset of epilepsy (P25). D3R expression and functionality was investigated by [125I]-PIPAT autoradiography and quinpirole-induced yawning, respectively, in the three strains of rats (GAERS, NEC and WH) in adults, P14 and P21. DAT expression was investigated in GAERS and NEC by [123I]-Ioflupane SPECT imaging in adults and [3H]-GBR12935 autoradiography in adults, P14 and P21 rats. Furthermore, DAT activity was assessed by 3H-dopamine reuptake in synaptosomal living fractions of striatum, cortex and hippocampus of adult rats in the three strains. The involvement of the D3R was further investigated by video-EEG recording following systemic injections of either D3R agonist (quinpirole and PD128907) or antagonists (SB277011 and SR21502). Autoradiography showed an over-expression of D3R in GAERS in structures known to be involved in seizure initiation (somato-sensory cortex), seizure control (nucleus accumbens,) as well as in other structures (anterior thalamus, olfactory tubercles and islands of Calleja) at P14 and P21, as compared to age-matched NEC and WH. As in adults, this over-expression was associated with a higher number of quinpirole-induced yawns in GAERS at P14 and P21. Neither SPECT imaging nor autoradiographic data revealed any modification in DAT expression between the three strains in adults, however at P14 and P21 DAT is overexpressed in the striatum of GAERS rats. However, we found a consistent increase in 3H-dopamine reuptake in adult GAERS as compared to NEC and WH in the functional assay supporting an increase in dopamine translocation velocity. Administrations of D3R agonists increased spike-and-wave discharges, whereas antagonists had no effect. Furthermore, the chronic injection of aripiprazole (an atypical neuroleptic known to stabilize dopamine release) to GAERS pups reduced the number of seizures in adults along with a decreased expression of D3R. Preliminary data using lentiviral infection with shRNA anti-D3R also support reduced seizure number in adult GAERS rats. Our results suggest that an over-expression of functional D3R already exists before the onset of seizures in GAERS and that, despite a lack of changes in DAT expression, functional changes in this transporter occur in adults. They further support that a profound modification in basal ganglia function together with changes in D3R could be a conditional factor for epileptogenesis. The dopaminergic system appears persistently altered in spontaneous epileptic rats, which could contribute to the development of the chronic epileptic state and may represent a potential new target for antiepileptic therapies and/or improvement of quality of life of epileptic patients.Les rats GAERS (Genetic Absence Epilepsy Rats from Strasbourg) et NEC (Non-Epileptic-Control rats) dérivent de la lignée de rats Wistar-Hannover (WH). Chez les GAERS les premières crises d’épilepsies apparaissent vers l’âge de 25 jours puis leur nombre et leur durée augmentent pour se maintenir à l’âge adulte à raison d’une crise de 20 secondes en moyenne par minute lorsque l’animal est en veille calme. Ce développement spontané des crises d’épilepsies permet d’étudier la période silencieuse avant les premières crises ainsi que la survenue de ces premières crises (l’épileptogènese). De nombreuses études pharmacologiques et électrophysiologiques dans des modèles animaux d’épilepsie révèlent un rôle critique de la transmission dopaminergique dans la susceptibilité aux crises. Les GAERS adultes présentent une surexpression de l’ARNm des récepteurs dopaminergiques D3 comparé aux rats NEC. L’expression ainsi que la fonction du récepteur D3 et celles du transporteur de la dopamine (DAT) sont liées. Le but de ce travail a été de déterminer l’implication du RD3 et du DAT dans le développement de l’épilepsie en mesurant leur expression et fonction chez les GAERS avant l’apparition des premières crises. L’expression et la fonction du RD3 ont été mesurées par autoradiographie au [125I]-PIPAT et induction de bâillement par injection de quinpirole respectivement, dans les 3 lignées de rats (GAERS, NEC and WH) chez des rats adultes, à P14 et P21. L’expression du DAT a été analysée par imagerie SPECT à [123I]-Ioflupane chez les adultes et par autoradiographie au [3H]-GBR12935 chez les adultes, P14 et P21. Par ailleurs l’activité du DAT a été mesurée par capture de dopamine tritiée sur des synaptosomes de striatum, cortex et hippocampe de rats adultes des 3 lignées. La participation du RD3 dans les crises a été évaluée par EEG vidéo après l’injection d’agoniste D3 (quinpirole et PD128907) ou d’antagoniste (SB277011 et SR21502). Les expériences de radiographie ont révélé une surexpression des RD3 chez les GAERS dans les structures connues pour participer à l’initiation des crises (cortex somatosensoriel), à leur contrôle (noyaux accumbens) ainsi que dans d’autres structures (thalamus antérieur, tubercules olfactifs et ilots de calleja), à P14 et P21 comparé aux autres lignées. Ni le SPECT ni l’autoradiographie n’a relevé de modification d’expression du DAT chez les rats adultes, cependant à P14 et P21 le DAT est surexprimé au niveau du striatum. Ces résultats sont accompagnés d’une augmentation de la fonctionnalité du DAT aux 3 âges chez les GAERS compares aux autres lignées. Les agonistes D3 induisent une augmentation des décharges de pointes-ondes sans que les antagonistes aient un effet. De plus l’injection chronique d’aripiprazole (un neuroleptique connu pour sa capacité à stabiliser la libération de dopamine) chez les rats GAERS dès la naissance entraine une diminution des crises associée à une diminution d’expression des RD3. L’utilisation de lentivirus contenant une séquence shRNA anti-RD3 chez les GAERS adultes entraine aussi une diminution du nombre de crises d’épilepsie. Nos résultats suggèrent ainsi que l’augmentation du nombre de RD3 chez le GAERS est concomitante à une augmentation de la sensibilité du système dopaminergique, et cela avant l’apparition des premières crises épileptiques. Cette augmentation au cours de la maturation pourrait participer à l’aggravation progressive des crises d’épilepsie qui est la base de l’épileptogenèse et expliquer le déséquilibre de la tonicité dopaminergique que nous avons démontré chez l’adult

Design and Study of Passive Localisation Protocols Using Commercial UWB Radios

The need of accurate positioning systems arose in modern society as systems like GPS and Base Station aided mobile user localization struggle to provide accurate enough ranging accuracy for indoor positioning. UWB devices, since they have potential for centimeter precision, are good candidates in order toperform accurate positioning in indoor scenarios. Schedule Based Positioning has been introduced as a method that uses delayed transmissions between asynchronous anchors as per a schedule. It has been shown that under small restrictions on the schedule, a node can find its own location by listening to the messages emitted by the anchors. Such routine has been designed to work on cheap UWB sensors but as of now had not been implemented on actual hardware. The main goal of this master thesis has been to implement such systemon commercial devices, namely the Decawave DW1000, and to design error mitigation protocols in order to compensate for hardware flaws. This thesis’ contribution is to propose a comprehensive measurement model of real devices performing scheduled based self localization, to present the implementation work flow and particularities relative to the implementation on EVK1000. Then it presents an extension for schedule based positioning inNLOS context where low power sensors cannot communicate. In a last partan analysis of the experimental results is carried and compared to simulated data and Hybrid-Cramér Rao Bound.Behovet av noggranna positioneringssystem har uppkommit moderna samhället efterssom system såsom GPS och basstationsstödd lokalisering av mobilerin klarar att ge tillräckligt god noggrannhet för inomhuspositionering. Ultrabredbandig radio (UWB) är en god kandidat för inomhuspositioneringssystemeftersom det potentiellt ger en noggrannhet ned på centimeternivå. Schemabaserad positionering är en nyligen introducerad metod som baseraspå meddelanden som sänds mellan asynkrona referensnoder enligt ett givetschema, med specifika fördröjningar.  Det har visats att en nod kan lokalisera sig själv genom att lyssna på meddelandena från referensnoderna, undervissa antaganden om sändschemat. Metoden har varit utformad för att fungerapå billiga UWB-enheter, men har fram tills nu inte implementerats på riktighårdvara. Huvudsyftet med detta projekt har varit att implementera ett sådan sys-tem mha kommersiellt tillgängliga UWB-enheter (Decawave DW100) och attutforma protokoll som kan kompensera för hårdvarufel och -begränsningar. Denna avhandling föreslår en utförlig mätmodel för schemabaserad positionering med riktiga enheter och presenterar de utmaningar som behövde hanterasi implementeringen på EVK1000-enheter. Dessutom presenteras en utökning avschemabaserad positionering för scenarior där kommunikationen mellan vissanoder är blockerad. Slutligen ger vi en experimentell resultatanalys och jäm-förelse med simuleringar och hybrida Cramér Rao-gränser

Design of global coil multi-airgap actuator : application to a multi-rods linear actuator

The aim of this thesis is the study and the conception of splited structures of global coil synchronous machines for the maximisation of specific torque or thrust. This concept of machine, called multi-airgap, is more precisely applied to the elaboration of a new linear multi-rods actuator. It is clearly connected to the context of direct drive solutions. First, a classification of different electromagnetic actuator families gives the particular place of multi-airgaps actuators. Then, a study, based on geometrical parameters optimisations, underlines the interest of that kind of topology for reaching very high specific forces and mechanical dynamics. A similitude law, governing those actuators, is then extracted. A study of mechanical behaviour, taking into account mechanic (tolerance) and normal forces (guidance), is carried out. Hence, methods for filtering the ripple force, and decreasing the parasitic forces without affecting the usefull force are presented. This approach drives to the multi-rods structures. A prototype is then tested and validates the feasibility of that kind of devices, and the accuracy of the magnetic models. This motor, having only eight rods for an active volume of one litre, reaches an electromagnetic force of 1000 N in static conditions. A method for estimate optimal performances of multi-rods actuators under several mechanical stresses is presented.polyentrefers (ou fractionnées) synchrones à bobinage global permettant la maximisation du couple ou de l'effort volumique. Le concept de machine polyentrefer est plus précisément appliqué à l'élaboration d'actionneurs linéaires multi-tiges, nouvelle architecture bien adaptée aux entraînements directs. Tout d'abord, une classification des différents actionneurs électromagnétiques permet de situer la place particulière occupée par les actionneurs polyentrefers, notamment ceux à bobinages globaux. Ensuite, une étude, basée sur des optimisations des paramètres géométriques, permet de mettre en évidence l'intérêt de ce type de topologie pour l'obtention de forces spécifiques et de dynamiques mécaniques très élevées. Une analyse aux lois de similitude, régissant les performances de ces actionneurs, est ensuite menée pour dégager leurs caractéristiques fondamentales. Puis, une étude des comportements mécaniques, prenant en compte, entre autres, les tolérances mécaniques (montage) et les efforts normaux (guidage), est ensuite effectuée. Ainsi, la possibilité de filtrer les ondulations d'efforts et de diminuer les forces parasites (composante normale) sans affecter l'effort utile est montrée. Cette approche aboutit à la structure multi-tiges. Enfin, un prototype est testé et permet de valider la faisabilité de cette technologie, ainsi que la justesse des modèles utilisés. Ce moteur, ne comportant que huit tiges pour un volume actif d'un litre, atteint un effort électromagnétique de 1000N en fonctionnement statique. Des abaques permettent d'estimer simplement les performances optimales d'actionneurs multi-tiges sous diverses contraintes mécaniques

Design of global coil multi-airgap actuator : application to a multi-rods linear actuator

The aim of this thesis is the study and the conception of splited structures of global coil synchronous machines for the maximisation of specific torque or thrust. This concept of machine, called multi-airgap, is more precisely applied to the elaboration of a new linear multi-rods actuator. It is clearly connected to the context of direct drive solutions. First, a classification of different electromagnetic actuator families gives the particular place of multi-airgaps actuators. Then, a study, based on geometrical parameters optimisations, underlines the interest of that kind of topology for reaching very high specific forces and mechanical dynamics. A similitude law, governing those actuators, is then extracted. A study of mechanical behaviour, taking into account mechanic (tolerance) and normal forces (guidance), is carried out. Hence, methods for filtering the ripple force, and decreasing the parasitic forces without affecting the usefull force are presented. This approach drives to the multi-rods structures. A prototype is then tested and validates the feasibility of that kind of devices, and the accuracy of the magnetic models. This motor, having only eight rods for an active volume of one litre, reaches an electromagnetic force of 1000 N in static conditions. A method for estimate optimal performances of multi-rods actuators under several mechanical stresses is presented.polyentrefers (ou fractionnées) synchrones à bobinage global permettant la maximisation du couple ou de l'effort volumique. Le concept de machine polyentrefer est plus précisément appliqué à l'élaboration d'actionneurs linéaires multi-tiges, nouvelle architecture bien adaptée aux entraînements directs. Tout d'abord, une classification des différents actionneurs électromagnétiques permet de situer la place particulière occupée par les actionneurs polyentrefers, notamment ceux à bobinages globaux. Ensuite, une étude, basée sur des optimisations des paramètres géométriques, permet de mettre en évidence l'intérêt de ce type de topologie pour l'obtention de forces spécifiques et de dynamiques mécaniques très élevées. Une analyse aux lois de similitude, régissant les performances de ces actionneurs, est ensuite menée pour dégager leurs caractéristiques fondamentales. Puis, une étude des comportements mécaniques, prenant en compte, entre autres, les tolérances mécaniques (montage) et les efforts normaux (guidage), est ensuite effectuée. Ainsi, la possibilité de filtrer les ondulations d'efforts et de diminuer les forces parasites (composante normale) sans affecter l'effort utile est montrée. Cette approche aboutit à la structure multi-tiges. Enfin, un prototype est testé et permet de valider la faisabilité de cette technologie, ainsi que la justesse des modèles utilisés. Ce moteur, ne comportant que huit tiges pour un volume actif d'un litre, atteint un effort électromagnétique de 1000N en fonctionnement statique. Des abaques permettent d'estimer simplement les performances optimales d'actionneurs multi-tiges sous diverses contraintes mécaniques