Commetout pont, le Pont Couvert cherche à relier les gens de la communauté. En tant que blogue, il cherche à le faire d'abord en permettant d’échanger publiquement sur des sujets qui nous concernent tous, notamment au niveau politique, et en faisant partager une information qui ne serait sans doute pas communiquée autrement, ou du moins pas d'une

Afin d'avancer sur les chemins des objets connectés, dans cet article nous allons étudier comment suivre le niveau de charge d'une pile ou d'une batterie avec un microcontrôleur tels que l'ESP8266 ou un Arduino. Et par extension, nous allons regarder comment utiliser le convertisseur analogique-numérique et s'il est possible que ce dernier puisse suivre le niveau de charge de sa propre alimentation électrique afin de nous alerter en cas d'approche d'une panne sèche. 💪 Dans les mondes de la domotique, de l'IoT Internet of Things et des objets connectés, il est fréquent d'avoir besoin de capteurs autonomes, alimentés électriquement sur piles ou accus. Dans le commerce on trouve assez facilement des capteurs de ce genre qui présentent un niveau d'autonomie tout à fait acceptable. Pour ma part j'ai déjà utilisé avec satisfaction des capteurs de température, d'humidité ou d'ouverture de portes comme ceux ci-dessous Exemple de capteurs RF433 du commerce fiable et abordables. si les images et les liens ci-dessus ne s'affichent pas sur votre écran, vous devez désactiver votre bloqueur de publicité sur ce blog. Ne vous faites pas de soucis, vous n'aurez aucun pop-up. Mise à part le capteur de température premier prix qui nécessite de changer les deux piles LR06 environ une fois par an, les autres ont tenu la charge plus de deux ans. Ces capteurs s’appuient tous sur la fréquence 433Mhz, peu énergivore, pour transmettre les données. Ceci sous entend que coté serveur domotique nous disposions d'un équipement capable de capter les messages dans cette bande de fréquence. Typiquement il faudra un boitier RFXCom RFXtrx433XL connecté à une box domotique un Raspberry Pi avec un serveur Domoticz par exemple, comme décrit dans l'article ICI. Ces capteurs, sur cette bande de fréquence sont pratiques, fiables, permettent une bonne durée de vie des piles et s'appuient sur des protocoles de communication standardisés qui les rendent compatibles avec la quasi totalité des systèmes domotiques. Pour ceux d'entre vous qui souhaitent intégrer rapidement, facilement, sans se poser de questions et de manière fiable quelque capteurs à leur solution domotique, alors dirigez vous les yeux fermés vers ces derniers. Par contre, si comme moi, vous avez envie de créer vos propres objets connectés, qui offrent des services plus élaborés, plus personnalisés, plus adaptés à vos besoins spécifiques ou à votre écosystème. Si vous avez envie d'utiliser d'autres fréquences que le 433Mhz, comme le wifi ou le ZWAVE et que vous trouvez que les capteurs du commerce, sur ces longueurs d'ondes sont trop rares ou trop chers. Et surtout, si vous aimez comprendre, apprendre et réaliser les choses par vous même, alors vous aurez à un moment donné besoin de réaliser vos propres objets sur batterie et par conséquent vous aurez besoin de savoir comment en suivre le niveau de charge. Si vous êtes dans ce cas, alors, en lisant cet article, vous êtes exactement là où vous devez être, à faire ce que vous devez faire! 😁 Théorie de la charge Lorsque je parle de suivre la charge d'une pile ou d'un accu et que je réfléchis ensuite c'est souvent dans cet ordre que je procède, je me dis qu'en fait, je ne sais pas vraiment de quoi je parle et c'est souvent la conclusion à laquelle j'aboutis. Je m'explique .... Qu'est-ce que la charge d'un accu ? Est-ce qu'on la mesure en Volt, en Ampères, en Watt ? Est-ce qu'on considère que l'accu est vide lorsque ces mesures sont à zéro ou alors on considère qu'il est vide quand il ne fourni plus assez d'électricité pour alimenter le circuit sur lequel il est raccordé ? Nous allons essayer de trouver des réponses à toutes ces questions et ensuite nous pourrons regarder s'il est possible de suivre cette charge avec un microcontrôleur. Caractéristiques d'un accu Dans cet article je vais essentiellement utiliser le mot "accu" parce que c'est un mot qui me plait! Mais parfois j'utiliserai le terme de "pile", "batterie" ou "générateur". N'étant pas un expert, tous ces termes désignent pour moi des dispositifs équivalents dans le contexte de cet article. Je ne m'occupe que d'une seule fonction qu'ils soient capables d'alimenter électriquement un circuit sans être raccordés au réseau. Si toutefois vous jugez que ce qui va être développé nécessite un vocabulaire plus précis et que vous êtes un expert, n'hésitez pas à m'en faire part et j'en tiendrai compte. Dans ce paragraphe nous allons essayer d'identifier quelles sont les valeurs caractéristiques qu'il faut connaitre lorsque l'on souhaite étudier le comportement des accus. Et comme dans ce blog nous sommes réunis pour cultiver nos connaissances, pour certaines, nous allons essayer de creuser un peu afin d'en comprendre vraiment la signification. Lorsque l'on souhaite caractériser le potentiel d'un accu, voici les grandeurs qu'il va nous falloir connaitre La tension électrique. Exprimée en Volts V. On l’appelle aussi potentiel car c’est elle qui juge la capacité d’un accu à forcer le déplacement d’électrons de la borne négative vers la borne positive. L'intensité. Exprimée en Ampères A, ce qui explique qu'on trouve parfois le nom "ampérage" pour l'évoquer. C’est une valeur qui caractérise la quantité d'électricité soit le nombre et la rapidité des électrons qui débite en un temps donné. La puissance. Exprimée en Watt W. Cette mesure représente la quantité d'énergie qui peut être délivrée en une seconde. C'est en quelque sorte la mesure de la capacité à fournir un travail. Cette puissance peut se calculer avec une des formules les plus connues dans le monde de l'électricité qui est la loi d'Ohm P = Puissance égale Tension multipliée par Intensité. La capacité d'alimentation électrique. Exprimée en Ah Ampère heure. Désigne la capacité d'un accu à fournir une intensité de courant durant une unité de temps. Par exemple un accu d'une capacité de 5Ah pourra en théorie délivrer un courant de 5A durant une heure, ou un courant de 0,5A durant dix heures. L'unité de mesure Ah peut se décliner en mAh milliampères-heures. Cette capacité veut tout simplement renseigner sur l’électricité que peut fournir l’accu depuis sa charge complète jusqu’à son épuisement complet. En électricité / électronique on parle souvent de la capacité des condensateurs qui s'exprime en Farad F. Le Farad se définit comme étant la charge exprimée en coulomb C, accumulée par le condensateur sous une tension de 1 volt. Par exemple, un condensateur ayant une capacité de 2 Farad qui est soumis à une tension de 5 Volt, aura une charge de 2*5 = 10 Coulombs. Par définition, le coulomb représente également une capacité d'alimentation donné par la formule 1 mAh = 3,6C Cette relation permet donc de faire le lien entre la capacité électrique exprimée en Ah et la capacité d'un condensateur exprimée en Farad. Pour reprendre notre exemple je vous laisse faire le calcul, le résultat sera de 2,77 mAh. Donc, lorsque nous parlons de capacité, même s'il ne faut pas confondre celle d'alimentation électrique d'une pile en Ah et la mesure d'un condensateur en F, nous voyons qu'il y a un lien entre les deux et qu'au final nous parlons bien de la capacité d'un composant à délivrer une quantité de courant. L'énergie. Exprimée en Wh. Il s'agit de la puissance délivrée durant un temps donné. L'énergie est égale à la puissance multipliée par le temps. Il est bon de savoir que si la puissance est en watt et le temps en secondes, nous obtiendrons une puissance en Joules J. Un joule est équivalent à un Il faut donc 3 600 000 J pour faire 3 600 000 soit 1 Quelques nuances concernant la tension Dans la réalité nous pouvons caractériser plusieurs formes de tension Tension nominale U Unité le volt, V tension moyenne d'une batterie observée sur la plus grande partie de sa courbe de décharge. Tension à vide tension mesurée aux bornes d'une batterie non connectée à une charge*. Tension en charge tension mesurée aux bornes d'une batterie connectée à sa charge*. C'est-à-dire délivrant un courant. *Dans le jargon des électroniciens/électriciens la charge désigne un composant connecté à la batterie récepteur, moteur, résistance… Caractérisation de la charge d'un accu Maintenant que nous connaissons quelques définitions et que nous avons acquis un vocabulaire suffisant pour nous permettre de comprendre et d'exprimer les différentes caractéristiques d'une batterie, nous allons essayer de définir ce qui nous intéresse qu'est-ce que le niveau de charge et comment le mesurer? En général, lorsque l'on souhaite suivre le niveau d'une batterie, il y a deux caractéristiques qui vont intéresser l'utilisateur que nous sommes La tension car cette dernière diminue au fur et à mesure que la batterie est sollicitée et en dessous d'un certain seuil les composants du circuit qu'elle alimente ne vont plus fonctionner. Chacun d'entre nous sait que tout appareil électronique nécessite une tension déterminée pour fonctionner. Par exemple un Raspberry Pi est prévu pour fonctionner avec une prise USB sous 5V. Si je l'alimente en 3,3V il risque de ne pas fonctionner. Et si je l'alimente en 48V il risque d'exploser! Toutefois, en général, les composants électroniques ont des marges de tolérance. Bien qu'il soit donné pour 3,3V, un ESP8266 va fonctionner avec une tension comprise entre 3V et 3,6V. Au delà cela peut fonctionner mais cela sera à vos risques et périls. La capacité, que j'ai évoqué plus haut sous le nom de "capacité d'alimentation électrique" et qui en simplifiant désigne la quantité de courant contenue dans la batterie. Plus la batterie aura été utilisée, moins elle contiendra de courant quelle logique! Ces deux caractéristiques sont celles qui nous intéressent car utiliser une batterie cela signifie deux choses Mettre un circuit/un appareil/un composant sous tension. C'est cette tension qui, en s'opposant à la résistance du circuit, va engendrer le déplacement des électrons et faire fonctionner ce dernier. Fournir à nos équipements une énergie suffisante sur une période déterminée. Et cette énergie est apportée par la capacité de l'accu à fournir ce courant. Nous allons donc étudier s'il est possible de déterminer et suivre l'évolution de ces deux caractéristiques. Comment déterminer la capacité d'une batterie ? Bon je n'irais pas par 4 chemins a l'heure actuelle de mes recherches je n'ai pas trouvé de méthode simple et fiable qui permette de déterminer la capacité d'un accu. J'ai pu déterminer un certain nombre de possibilités pour arriver à obtenir cette valeur mais elles sont toutes complexes et dépassent le niveau de mes compétences et de cet article qui doit rester dans un cadre où chacun puisse comprendre et mettre en oeuvre les sujets que nous abordons. Pour ceux d'entre vous qui auront envie d'aller plus loin, je vais toutefois lister et dire quelques mots sur les pistes que j'ai pu obtenir. Piste 1 utilisation d'un circuit spécialisé. Apparemment il existe des circuits intégrés spécialisés dans la surveillance des accu et qui sont capables de communiquer à un micro contrôleur la tension, la température, l'intensité et implémentent un compteur de coulomb. Le compteur de coulomb est ce qui va permettre de calculer la quantité de courant consommée et d'en déduire la quantité de courant restante. Parmi ces circuits qui permettent d'indiquer l'état de charge d'un accu SoC en Anglais, on trouve le STC3100. Montage utilisant un STC3100 Le STC3100 Piste 1 bis utilisation du circuit MAX17043 / MAX17044 MAXIM MAX17043 / MAX17044 Li + sont des dispositifs qui déterminent l'état d'une batterie lithium-Ion. Le MAX17043 est configuré pour fonctionner avec une seule pile au lithium et le MAX17044 est configuré pour deux cellules. Ils permettent des mesures de la tension de la batterie et déterminent son état de charge SoC par rapport à sa capacité maximale. Ils sont également en mesure d'émettre un signal d'alerte lorsqu'un seuil critique est atteint. Ce sont des dispositifs utiles dans des situations ou il est impératif de confirmer que les besoins en énergie seront satisfaits. Ce circuit me semble particulièrement intéressant grâce à son prix compétitif moins de 5€ sur Amazon ICI et parce que les données de capacité estimée sont accessibles via une interface I2C. Vous trouverez un tuto en Anglais sur son utilisation ICI. Quand à moi je ferais peut être un tuto sur son utilisation quand je pourrai en commander. MAX17043 module de détection de charge d'un accu Li-ion Piste 2 la méthode OCV Open Circuit Voltage ou Tension en circuit ouvert Cette méthode repose sur le constat que toute batterie diminue en tension au fur et à mesure qu'elle se décharge. On pourrait en conclure que la capacité de la batterie est une fonction de sa tension. Mais ce serait trop simple! Dans la réalité, la courbe de la tension en fonction de la charge de la batterie dépend de nombreux facteurs. Parmi ceux ci il y a la température mais surtout le type de batterie. La batterie au plomb présente une courbe quasiment linéaire et sur ce type de modèle on peut presque en déduire sa capacité restante en fonction de la tension mesurées à ses bornes. Mais les accu que nous utilisons pour nos circuits électroniques sont essentiellement de type NiMH ou Li-ion. Et ce type de batterie présente une chute brutale de la tension arrivée à un certain seuil de décharge. Le schéma ci-dessous est un exemple du type de courbe que l'on va pouvoir rencontrer courbe de la tension en fonction de la décharge sur un Cette courbe nous montre plusieurs choses J'ai identifié des seuils mini et max pour la tension et la charge car pour bien utiliser un accu de type Li-ion il ne faut jamais aller au maximum de sa charge quand on le recharge, ni le vider à 100% de sa capacité. Sinon il est fort probable de l'altérer voir de le détruire. Dans la vraie vie on indique qu'il vaut mieux ne pas dépasser 4,2V en charge en 3V en décharge je travaille avec des accu 18650 à 3,7V comme ICI. En général vous trouvez sur le site marchand les tensions Vmin et Vmax dans la fiche descriptive de l'accu que vous souhaitez acheter. Cmax correspond à la capacité de l'accu lorsque ce dernier est chargé à sa tension max Vmax. Cmini est la capacité de l'accu lorsque la tension est à Vmin. Cmax et Cmini définissent un intervalle d'utilisation dans lequel il convient de rester. On parle de profondeur de charge et de décharge. Approximativement cela correspond à environ [85%-15%]. Ceci signifie que la quantité de courant utilisable dans un accu est de 70% de sa capacité en considérant que la capacité indiquée par le fabriquant soir vraie ... ce qui n'est pas toujours gagné!. Pour finir, nous observons sur ce schéma que l'écart entre Vmax et Vmin noté ΔV comme delta V, peut se révéler assez petit. Et que la valeur de la tension va varier faiblement durant la quasi totalité du temps d'utilisation de l'accu. En résumé, il est possible d'utiliser la méthode OCV pour déduire la quantité de courant disponible dans l'accu. Mais cette méthode nécessite la connaissance de la courbe de décharge de l'accu et de plus se révèle délicate car Il va falloir des mesures précises de la tension. Toutes les tensions mesurées vont varier faiblement dans un intervalle relativement petit. Quand la tension va commencer à chutter brusquement il faudra intervenir rapidement pour ne pas que cette dernière atteigne un seuil qui endommagerait l'accu. Piste 3 la manière empirique. Comme son nom l'indique, cette méthode consiste à faire des expérimentations, prendre des mesures et ensuite se servir de ces dernières afin de générer un suivi. Par exemple, après avoir chargé vos accu au maximum avec un chargeur qui le protège des dépassements de seuil comme CE petit bijou que je me suis offert, vous les placez sur votre circuit cible et vous chronométrez combien de temps il va fonctionner. Vous pouvez ensuite avec une regle de 3 déduire la charge de l'accu en fonction du temps. Si votre circuit à fonctionné 4h, vous pouvez considérer qu'au bout de 2h l'accu dispose de 50% de charge. Ceci n'est qu'un exemple. Il y a plusieurs méthodes pour construire une table d'évolution de la charge de manière empirique. Et si vous avez un chargeur comme le miens, vous pouvez à intervalle régulier replacer les accus un court instant dessus afin de contrôler leur niveau. Pour réaliser des mesures supplémentaires sur votre circuit, vous pouvez également utiliser un circuit qui s'appelle INA219. Ce dernier permet de mesurer simplement la puissance consommée par un appareil mais aussi on peut l'utiliser pour mesurer la puissance délivrée par un panneau solaire ou une batterie. L’INA 219 permet de mesurer un courant continu jusqu’à 26V / Il est équipé d’un bus I2C ce qui permet de récupérer très facilement les mesures à l’aide d’un Arduino, ESP8266 ou d’un Raspberry Pi. Attention car certains modèles présentent des soucis de communication voir ICI. Vous pouvez le trouver ICI. Comment déterminer la tension d'une batterie ? La tension d'un accu peut se caractériser par deux niveau Vmax = Niveau de tension à son maximum lorsque l'accu est chargé au maximum. Vmin = Niveau de tension minimum en dessous duquel il ne faut pas descendre sous peine de dégrader l'accu. Lorsque que l'accu sera utilisé, la tension à ses bornes va diminuer de Vmax jusqu'à Vmin. Mais comme nous l'avons vu à l'occasion dans le chapitre précédent, l'évolution de cette tension ne sera linéaire. Certaines batteries, comme celles au plomb, on une courbe de la tension par rapport à leur niveau de décharge presque linéaire. Par contre les accu que nous utiliserons le plus souvent en électronique Ni-Mh ou Li-Ion présentent une diminution de la tension relativement lente jusqu'à un seuil et une chute brutale au delà de ce seuil. Li-ion en orange et Plomb en vert Ce comportement de la tension dans les accu va nous empêcher de déduire de manière simple le niveau de charge de ce dernier par rapport à sa tension. Pour cela, il nous faudrait connaitre la courbe de décharge et savoir se positionner dessus. Ce qui sera tout à fait possible. Par contre, de manière simple et directe, le suivi de la tension va nous permettre de détecter que l'on approche ou que l'on atteint le seuil Vmin. Et l'approche de ce seuil va nous informer qu'il est temps de recharger notre accu. En fonction des cas, il faudra réagir plus ou moins rapidement En quelques minutes pour un objet fortement consommateur afin d'éviter que la batterie ne soit totalement vidée. En quelques jours pour un objet connecté qui consomme peu. Nous pourrons nous même fixer Vmin pour que l'alerte nous remonte aux environ de 70% de décharge afin de nous laisser plus de temps pour intervenir et recharger ou changer la batterie. Contrairement au niveau de charge, nous allons voir qu'il est très facile de mesurer le niveau de tension aux bornes d'un accu ou aux bornes d'un circuit électrique. Utilisation d'un microcontrôleur pour suivre une tension Pour ceux qui se seraient endormis jusqu'ici, c'est le moment de se réveiller car nous allons passer aux choses sérieuses. Je rappel que notre objectif dans cet article est d'étudier comment nous pouvons suivre l'évolution de la charge de la batterie d'un objet connecté que nous aurions construit nous même avec un microcontrôleur. L'objectif étant bien entendu d'être prévenu avant la panne sèche pour changer la batterie, mais aussi de nous permettre d'optimiser la consommation de nos montages, d'estimer combien d'accu nous aurons besoin et au final peut être même de revoir la faisabilité de notre projet. Et toujours pour rappel à ceux qui s'étaient endormis, nous avons vu dans le chapitre précédent qu'à notre niveau, le moyen le plus simple pour réaliser ces fonctions, serait de se baser sur des mesures de la tension. Et devinez quoi ? Hé bien mesurer une tension, en général, nos chers microcontrôleurs vont savoir le faire trop de bonheur! Et nous allons voir comment. Le convertisseur ADC Certains microcontrôleurs contiennent des Convertisseur Analogique-Numérique CAN en français ou plus souvent appelés ADC pour Analog to Digital Converter dans la langue de Shakespeare. Comme son nom l'indique, l'ADC* est utilisé pour convertir un signal analogique en une représentation numérique. Où autrement dit pour simplifier convertir une tension en un nombre. Et d'emblée, en disant cela, nous comprenons que c'est grâce à ce circuit électronique embarqué dans nos microcontrôleurs que nous allons pouvoir "mesurer" une tension. *Pour comprendre le fonctionnement d'un ADC je vous invite à lire l'excellent article du blog d'Eskimon ICI. Quels microcontrôleurs contiennent un ADC ? Comme notre objectif est de mesurer une tension et que c'est le circuit ADC qui va nous le permettre, nous allons nous intéresser exclusivement aux μC qui en disposent. Je ne vais pas essayer ici de faire une liste exhaustive, mais d'emblée, je peux vous dire que c'est le cas des μC que nous rencontreront le plus dans le monde de la domotique et des objets connectés tels que les ATtiny 25/45/85, les Arduino, les NodeMCU, les Wemos et les ESP8266EX* en disposent. *Pour les ESP8266 il faudra être prudent et bien comprendre de quoi on parle. Je reviendrais sur le sujet un peu plus tard dans cet article. Comment faire pour savoir si un μC contient un ADC ? Si vous utilisez un autre modèle que ceux que je viens d'énumérer, vous devrez regarder le plan de brochage faire une recherche avec le mot clé anglais "pinout" sur votre moteur de recherche préféré. Le plan de brochage montre de manière schématique toutes les broches du microcontrôleur et leur fonction. Par exemple en faisant une recherche sur "arduino nano pinout" je trouve des images qui ressemblent à ça Arduino nano pinout Si le microcontrôleur dispose d'un ADC, vous allez retrouver dans le plan de brochage un ou plusieurs des éléments suivants Un code de couleur comme dans le petit cadre à droite dans l'image ci-dessus qui fait apparaître un type de broche analogique Analog Pin. Sur la partie de gauche toutes les broches qui porteront cette couleur porteront une fonction "ADC". Des broches qui sont identifiées comme "Analog Pin" et qui vont porter un nommage de type A0, A1, A2, ... Des broches qui portent des fonctions nommées "ADC". Comme ici avec les broches vertes ADC0, ADC1, ... Une broche qui porte le nom de TOUT est une broche analogique comme on peut le voir ci-dessous Schéma des broches du ESP8266EX Si vous retrouvez cela dans la description du brochage, c'est que vous pourrez accéder à un convertisseur ADC. Par contre, certains circuits intègrent un microcontrôleur disposant d'une broche analogique mais cette dernière n'est pas toujours soudées et utilisable pour exemple voyez le cas particulier des ESP8266 dans l'encart ci-dessous. Autre exemple, en faisant la recherche sur les fonctions des broches d'un Raspberry PI, on trouve Raspberry PI pinout Ici on ne retrouve aucun des termes énoncés précédemment. Pas de ADC, pas de A0, pas de Analog PIN, ... On va en déduire que le raspberry n'a pas d'ADC. Et effectivement, pour procéder à des lectures de signaux analogiques avec le RPI, il faudra lui adjoindre un petit circuit externe comme ICI ou encore ICI. Ou alors réaliser à montage à base d'un ADC externe comme le MCP3004. Cas particulier des ESP8266 Nous avons vu que l'ESP8266, en tant que microcontrôleur, dispose d'un ADC. Toutefois il ne faut pas confondre l'ESP8266 en tant que μC et la plaque sur laquel il est livré. On ne se procure jamais la puce seule mais toujours sur une plaque telle qu'ESP01, ESP12E, NodeMCU ESP12E, sur lesquelles les broches sont soudés afin de les rendre accéccibles à l'utilisateur. Bien que la puce 8266 dispose d'un ADC, la broche correspondante n'est pas toujours accessible selon le modèle de carte que l'on se procure. Par exemple, sur le NodeMCU ESP12E ci-dessous à gauche, nous voyons tout à fait qu'il est possible d'utiliser une broche ADC nommée A0. Par contre, dans le plan de brochage de l'esp01s à droite, nous voyons que l'utilisateur n'a pas accès à une broche ADC. Et cela même si ces deux circuits embarquent une puce ESP8266. Valeurs retournée par l'ADC en lecture d'une broche analogique Bon là nous commençons à rentrer dans une partie de cet article dans laquelle je vais avoir du mal à généraliser car chaque microcontrôleur va avoir ses spécificités. Il va donc falloir que je m’appuie sur des exemples et je vais choisir l'ESP8266 et en particulier les NodeMCU ESP12E Lolin v3 et les ESP01s. Pourquoi ce choix ? Tout simplement parce que j'en ai un sous la main et que je les aime 💗! Comme nous l'avons évoqué, le circuit ADC permet de convertir un niveau de tension analogique en une représentation numérique. Donc en un nombre. Ce nombre sera accessible au μC dans nos programmes avec une variable. Mais l'ADC ne va pas pouvoir convertir n'importe quelle tension. Comme tout composant il fonctionnera pour un intervalle défini entre une tension minimale presque toujours 0V et une tension maximale. En général et c'est le cas sur le 8266 l'ADC va être capable de lire un niveau de tension allant de 0V à 1V. Et la valeur numérique qui sera retournée va être proportionnelle mais dans un intervalle échantillonné par rapport au nombre de bits de précision de l'ADC. Par exemple, avec 8 bits, nous pouvons modéliser 256 valeurs. Avec 10 bits, nous pouvons avoir 1024 valeurs. Ceci signifie qu'un ADC ayant 10 bits de précision, va pouvoir retourner 1024 valeur pour identifier une tension dans l'intervalle de mesure [0V - 1V] par exemple. La précision dans ce cas sera dans cet exemple de 1 / 1024 Volts soit en arrondissant un peu 1mV. Soyons précis sur l'intervalle d’échantillonnage du convertisseur ADC! On trouve souvent sur internet des articles qui disent que puisque l'ADC fonctionne avec une précision de 10 bits, la valeur retournée sera dans l'intervalle [0 - 1023] ce qui représente effectivement 1024 valeurs possibles. Hors dans la réalité j'ai constaté que la fonction qui va lire la broche analogique, la fonction analogRead, retourne des valeurs jusqu'à 1024 inclus donc 1025 valeurs. Je n'ai pas trouvé de textes sérieux qui expliquent précisément ce fonctionnement. Mais après avoir réalisé de nombreux essais j'ai déduis que l'ADC va mesurer les tensions sur l'intervalle [0 - Vmax] et renvoi des valeurs sur [0 - 1023]. Mais lorsque la tension dépasse la tension maximale de 1/1024 * Vmax volts, la fonction analogRead va retourner 1024 au programme. Ce nombre 1024 ne sera pas exploitable pour réaliser une conversion en Volt mais il indique au programme que la tension maximale est dépassée. Conversion en tension de la valeur retournée par l'ADC L'ESP8266 est doté d'un convertisseur analogique-numérique 10 bits intégré avec un seul canal ADC, c'est-à-dire qu'il n'a qu'une seule broche d'entrée ADC, appelée "TOUT" dans les schémas, pour lire la tension analogique externe. Il va lire une tension située entre 0V et 1V et retourner un nombre proportionnel dans l'intervalle [0 - 1023]. La valeur maximale de 1V est appelée la tension maximale de référence théorique de l'ADC. En générale cette valeur est indiquée dans les documentations techniques. Et la valeur que l'on trouve est souvent une valeur théorique que nous serons appelé à corriger dans la réalité pour avoir des mesures précises. Nous détaillerons cela plus loin, mais en attendant, lorsque nous obtenons la valeur retournée par le fonction analogRead, pour en déduire la tension il faudra simplement programmer une règle de trois N étant le nombre décimal retourné par la fonction analogRead. Vx étant la tension que nous essayons de mesurer sur la broche TOUT. Si N = Nmax => Vx = Vmax la tension maximale de référence. Donc ici 1V. Pour N = x => la tension est Vx qu'il faut calculer Nous obtenons donc la formule magique Vx = Vmax * x / Nmax Dans le cas de l'ESP80266, Vmax = 1 et Nmax = 1023. Cette formule devient donc Vx = 1 * x / 1023 x étant la valeur retournée par la fonction analogRead A0 . Cas particulier des NodeMCU et autres Wemos D1 mini C'est le pont pont J'aborde ici un point spécifique concernant des cartes telles que le NodeMCU. On confond souvent le microcontrôleur et la carte sur laquelle il est fourni. Un NodeMCU embarque une puce ESP8266 mais également d'autres composantes comme par exemple un régulateur de tension, une puce de communication UART, des LED, un port USB,..... On confond aussi parfois NodeMCU et le module tel que l'ESP12E. Ce qu'il faut comprendre c'est que le NodeMCU comme le Wemos est une carte qui embarque un module de type ESP12E ou autre ESP qui lui même embarque un microcontrôleur ESP8266. J'ai trouvé l'image ci-dessous qui illustre cela. Composition d'un NodeMCU Par soucis de simplification, on utilise souvent moi le premier le terme de microcontrôleur pour désigner parfois la carte complète NodeMCU ou le module ESP. Et cela n'a pas vraiment d'importance. Mais ici j'ai souhaité préciser cela car c'est important pour bien comprendre quelle tension nous allons pouvoir mesurer. Bien souvent on va lire que l'ESP8266 intègre un circuit ADC qui interprète des tensions entre 0 et 3,3V. Dans d'autres cas on va trouver dans les forums des utilisateurs perdus qui détectent une saturation de l'ADC autours de 1V et ne comprennent pas pourquoi. Et moi je vous parle ci-dessus d'une fenêtre de mesure entre 0 et 1V. En réalité l'ESP8266 mesure des tensions dans la fenêtre [0V - 1V]. Les cartes et les modules fonctionnent en général en 3,3V. Donc avoir un ADC qui ne peut mesurer que du 1V maximum rend l'utilisation plus complexe. Afin de simplifier l'usage, certaines cartes, comme le NodeMCU ajoutent entre l'entrée du microcontrôleur et la broche A0, un pont diviseur de tension. Ce dernier, en divisant la tension appliquée à l'ADC par un nombre donné, va permettre de mesurer des tension plus importantes. Impact sur les mesures Un pont diviseur de tension est un circuit linéaire passif produisant une tension de sortie qui est une fraction donc proportionnelle de sa tension d'entrée. Je vous laisse chercher sur internet pour en savoir plus sur le fonctionnement exact par exemple ICI. Le schéma ci-dessous présente le pont qui est placé derrière la broche A0 et devant l'entrée TOUT de l'ESP8266 dans un NodeMCU ESP12E. Pont ADC NodeMCU Le fonctionnement est simplissime La tension appliqué en A0 est divisée par un coefficient dépendant de la valeur des deux résistances R1 et R2. Ainsi la broche TOUT de l'ESP8266 reçoit une tension moindre. Et comme nous l'avons vu, la tension sur TOUT ne doit pas dépasser 1V. La formule permettant de lier toutes ces mesures est la suivante Vtout = Va0 * R2 / R1 + R2 Dans notre cas nous connaissons R1 220, R2 100. Nous connaissons aussi la formule de Vtout car il s'agit du Vx que nous avons calculé dans le paragraphe précédent à partir de la valeur retournée par analogRead. Ce que nous souhaitons c'est connaitre Va0, la tension appliquée sur la broche analogique. Les mathématiques viennent une nouvelle fois à notre secours Va0 = Vtout * R1 + R2 / R2 En appliquant avec les valeurs des résistances du pont du NodeMCU nous obtenons Va0 = Vtout * 3,2 Vtout étant notre Vx dans la formule précédente. x étant le nombre retourné au programme par l'ADC via analogRead, nous pouvons donc, dans le cas d'un NodeMCU ou Wemos déduire la tension appliquée à la broche A0 par le calcul suivant Va0 = 3,2 * x / 1023 ou en arrondissant Va0 = 0,003128 * N Nous voyons donc que vous déterminer la tension appliquée à la broche analogique, il faut simplement multiplier la valeur numérique retournée par l'ADC par un coefficient que j’appellerais Coef. Ce coefficient que nous venons de calculer est théorique. Et nous savons qu'en électronique il y a souvent pas mal de différences entre la théorie et la mesure réelle. Les résistances du pont ont des précisions qui ne sont pas exactes, l'ADC peut renvoyer des valeurs légèrement différentes en fonction du modèle de microcontrôleur, du montage que vous avez réalisé ou de la tension d'alimentation. Si vous souhaitez mesurer une tension à 5% d'erreur près, la valeur théorique pourrait être suffisante. Et nous allons voir plus tard dans cet article dans quel mesure ce sera la cas. Si vous voulez plus de précision, il faudra que vous calculiez le coefficient correspondant à votre contexte. Nous verrons également comment le réaliser. Tension maximale sur la broche analogique du NodeMU Toutes ces belles formules vont nous permettre de lire une tension en utilisant la broche analogique de notre cher microcontrôleur. Mais nous nous doutons bien que nous allons être soumis à des limites. Si vous pensez pouvoir suivre la décharge d'une batterie de 12V en connectant cette dernière directement sur la broche analogique alors vous risquez d'être déçu. Il faut se demander quelle est cette tension maximale supportée par la broche allons devoir faire la différence entre deux maximum La tension maximale qui pourra être mesurée par l'ADC. C'est à dire la tension pour laquelle la fonction analogRead va retourne 1023. Nous allons appeler cette dernière Vmax comme tension max. La tension maximale qui sera supportée sur la broche. C'est à dire la tension au dessus de laquelle on va endommager les composants. Nous allons appeler cette tension Vcrit comme tension critique. Entre Vmax et Vcrit nous allons pouvoir "supporter" des valeurs de tension qui ne seront pas mesurables car la fonction analogRead retournera toujours calculer la valeur théorique de Vmax sur un NodeMCU, nous allons demander aux maths de nous aider. Nous avons vu que l'ESP8266 ne supporte pas une tension de plus d'1V sur sa broche TOUT. Et nous avons vu que Va0 = Vtout * 3,2. Si Vtout ne doit pas être supérieure à 1V nous déduisons que Va0 ne doit pas être supérieure à 3,2V. CQFD! Bien sur ceci est encore une valeur théorique. Dans la pratique, il faudra calculer cette Vcrit est plus compliqué. Nous nous doutons bien que nous ne pouvons pas augmenter la tension de chaque NodeMCU jusqu'à trouver celle qui le fait griller! De plus, le nodeMCU contient des dispositifs qui protègent les composants en redirigeant du courant vers la masse en cas de surtension. J'ai par exemple par erreur connecté la broche A0 à une tension de 5,5V. J'ai constaté une chute brutale des mesures qui m'indiquait qu'en continuant encore quelques secondes j'allais faire griller ces protections. Pour déterminer Vcrit il faut se baser sur les valeurs données par les constructeurs de l'ESP8266. Partout on trouve que les broche analogiques ne doivent pas dépasser une tension de 3,6V. Nous allons donc prendre en compte cette valeur établir Vcrit = 3,6V. Mesures des tensions réelles Maintenant que nous avons toutes les connaissances théoriques nécessaires, nous allons pouvoir commencer à réaliser nos premiers montages et nos premières mesures. Nous verrons comment calculer les différents coefficients pour calibrer le microcontrôleur et ainsi obtenir des mesures avec un taux d'erreur acceptable. Les informations de ce chapitre sont à priori reproductibles pour tout microcontrôleur disposant d'une broche analogique en adaptant les niveaux de tension aux caractéristiques propres à chaque modèle. Ici j'ai réalisé l'ensemble des montages avec un NodeMCU. Nous allons étudier les deux modes de fonctionnement de l'ADC qui mesurent la tension sur la broche analogique pour le premier et la tension de l'alimentation interne pour le second. Mesure d'une tension externe Dans ce paragraphe nous allons voir de manière concrète comment mesurer la tension d'un accu qui alimente notre microcontrôleur. Nous allons voir quelles sont les niveaux de précision que nous pouvons obtenir en appliquant les formules théoriques, nous verrons comment faire pour améliorer cette précision et nous étudierons s'il y a des différence entre plusieurs microcontrôleurs de même modèle, entre plusieurs tensions d'alimentation et entre plusieurs mode d'alimentation. Tout un programme ... allez on se relève les manches et on met les mains dans le cambouis! Pré requis Pour lire la tension d'alimentation externe il faut utiliser la fonction logicielle "AnalogRead broche " et remplir ces conditions La broche analogique associée à la mesure A0 par exemple doit être connectée forcément!. Dans le cas d'un module ESP8266 qui intègre une connectivité wifi, l'ADC ne peut être utilisé de manière fiable pendant une transmission. Il faudra donc s'assurer que les mesures soient prises en dehors de toute transmission. L'ESP doit reconfigurer l'ADC au démarrage pour qu'il fonctionne en mode lecture externe. Cela se fait en ajoutant la ligne suivante n'importe où mais plutôt tout en haut de votre programme et en dehors de toute fonction ADC_MODE ADC_TOUT; Cette instruction sera appliquée à la compilation, donc vous ne pouvez pas la placer dans une fonction ou dans un "if" conditionnel. Par défaut l'ADC est configuré pour lire la tension sur la broche TOUT mode ADC_TOUT. Donc si vous n'ajoutez pas cette ligne de code cela fonctionnera tout de même. Dans ce mode la fonction getVCC ne fonctionnera pas. Mode opératoire Nous allons réaliser deux montages ayant chacun pour but de nous permettre de mesurer et faire varier la tension appliquée sur la broche A0 du NodeMCU avec un potentiomètre. Nous allons réaliser également un programme qui va, en boucle et toutes les 5 secondes, appeler la fonction analogRead et afficher la valeur N retournée. Nous avons vu dans la partie théorique qu'il faut appliquer la formule Va0 = Coef * N pour déduire la tension. Ici, ce que nous allons chercher à déterminer c'est si ce "Coef" théorique est identique à la réalité. Pour faire cette comparaison, nous allons mesurer la tension réelle en A0 car nous allons placer un multimètre précis entre A0 et GND. Nous pourrons donc calculer le Coef réel avec Coef = Va0 réelle / N. Pour chaque mesure nous comparerons ce Coef réel au Coef théorique. Pour rappel, pour un NodeMCU avec un pond diviseur de tension nous avions un Coef théorique de Coef_theorique = 3,2 / 1023 environ 3,128mV. Pour savoir si votre microcontrôleur contient un pont diviseur de tension devant l'ADC, il faudra débuter les mesures avec le potentiomètre laissant passer une tension légèrement en dessous de 1V 0,95V par exemple. Si l’affichage du programme retourne un nombre proche de 1024 c'est que nous sommes quasiment déjà au maximum et donc qu'il n'y a pas de pont. Par contre si l'ADC retourne une valeur proche de 300, c'est qu'il y a un pont tel que nous l'avons vu sur le NodeMCU. Si la valeur est différente c'est qu'il y a un pont mais les valeurs des résistances qui le constituent ne sont pas identiques à celles du NodeMCU. Comme source d'énergie je vais utiliser un accu 18650 dans un boitier. Tout ce petit montage sera réalisé avec des breadboard, des câbles dupond et des connecteurs. Pour connecter le NodeMCU au PC afin d'afficher les informations sur le moniteur série de l'IDE Arduino ou tout autre moniteur série de votre choix comme Putty, je vais utiliser dans un premier temps un adaptateur FTDI et dans un second un raccordement direct en USB. Passer par l'adaptateur FTDI permet au NodeMCU d'être alimenté sur accu et de ne pas prendre son alimentation sur le câble USB. Comme prérequis je considère que vous avez l'IDE Arduino d'installé et configuré pour l'ESP, que vous savez téléverser un programme et utiliser le moniteur série. Si ce n'est pas le cas, vous trouverez toutes les informations sur l'installation dans mon article ICI, sur la programmation de l'ESP ICI et toutes les informations sur la communication en série entre l'ESP et le PC dans mon article ICI. Si vous souhaitez utiliser Putty comme moniteur série vous trouverez des informations importantes ICI dans le paragraphe qui s'intitule "Tester que l'ESP fonctionne ". Liste du matériel Philosophie commerciale Je ne suis pas actionnaire d'Amazon ou autres eBay. Les liens que je vous donne pointent sur du matériel compatible avec mes montages, que je recommande et que j'ai souvent acheté moi même. Je ne choisi du matériel de bon rapport qualité/prix/service livraison, SAV,... Si vous faites un achat en passant par un de mes liens, la minuscule commission qui me sera versée ne manquera pas dans les bénéfices énormes des sites marchand et m'aidera à investir et rédiger de nouveaux articles. Et si aucun matériel ne vous intéresse, vous pouvez mettre ce lien dans vos favoris et l'utiliser quand vous aurez besoin de quelque chose sur Amazon. Un GRAND merci à tous ceux qui ont joué le jeu. Pour ceux qui le désirent voici des liens pour vous procurer le matériel Les connecteurs pratiques pour faire des montages rapides avec des câbles de diamètre différentes. Ils fonctionnent avec un pince à ressort. ICI. Les NodeMCU v3 ESP12E. Cette carte ne se présente plus. J'en ai plusieurs et je les adore. Vous pouvez les trouver moins chers ICI mais ICI ils arriveront plus rapidement chez vous et compatibles avec le driver PC CH340. Le potentiomètre que j'ai utilisé proviens d'un kit de composants de chez Elegoo comme ICI. Il dispose d'une résistance de 10k. N'importe lequel fera l'affaire mais privilégiez les modèles prévus pour être placés sur breadboard comme ICI. Le multimètre que j'adore et qui ne cesse de m'étonner par toutes ses fonctions et sa précision! Le même modèle est estampillé sous plusieurs marques. Moi j'ai un METERK qui a été remplacé par JANISSA ICI. Franchement il est top et si vous bricolez un peu l'électricité ou l'électronique vous ne serez pas déçu de mettre une trentaine d'euros dans un tel appareil. Si vous voulez voir le test, n'hésitez pas à lire mon article qui lui est dédié ICI. Les câbles Dupont mâle-mâle comme ICI. Les batteries 16850 se trouvent un peu partout. Je n'y connais pas grand chose alors j'ai pris des 2500mAh comme ICI. Et pour les recharger je me suis fait plaisir avec un chargeur vraiment top ICI. L'adaptateur FTDI. Il y en a plusieurs versions. La mienne est ICI. Mais il en existe une plus pratique qui évite d'avoir à souder deux fils ICI. Voici tout ce matériel en image si vous ne les voyez pas c'est surement votre AdBlock qui bloque! Vous pouvez le désactiver sur mon blog car je n'envois aucune pub ou aucun popup Premier montage réalisé Ce premier montage alimente un circuit avec un accu 18650. L'ESP est raccordé au PC uniquement pour le téléversement du programme et afficher les données sur le moniteur série. Pour que ce soit plus clair, je vous ais fait un petit schéma Voici les points particuliers numérotés sur le schéma Le voltmètre est relié à la ligne - et à la sortie centrale du potentiomètre. Lorsque le potentiomètre sera utilisé c'est cette tension qui va varier. Le potentiomètre étant raccordé au + et au - de l'accu, la tension pourra varier de 0 jusqu'à la tension de l'accu. La sortie régulé du potentiomètre est également connectée à la broche A0 du NodeMCU. C'est cette tension qui sera mesurée par le microcontrôleur. Elle sera également affichée sur le voltmètre. La boche D3 du NodeMCU est raccordée GPIO0 du FTDI. Ceci permet de passer le NodeMCU en mode flash au démarrage. Toutefois si vous décidez de téléverser le programme en USB vous n'aurez pas besoin de cette connexion. Les cables orange et vert représentent respectivement les lignes TX et RX de la liaison série. Notez bien Bien que je ne l'ai pas indiqué sur le schéma, j'ai placé un condensateur 1mF sur la ligne d'alimentation entre le + et le - de la breadboard. Ce dernier m'a permis de stabiliser plus facilement les tensions. Les GND sont raccordé entre eux des GND. Ceci est important pour le bon fonctionnement du montage. Le NodeMCU est alimenté sur la broche VIN depuis l'accu. Deuxième montage réalisé Le second montage a pour but de faire des mesures d'une tension sur A0 mais avec le NodeMCU alimenté en USB. Il est quasiment identique au précédent sauf pour la connexion vers le PC. L'idée est de regarder s'il y a des différences de comportement de l'ADC en fonction de la ligne d'alimentation du que ce soit plus clair, je vous ais fait un petit schéma Le matériel utilisé est le même mais la liaison série se fait directement sur l'USB et on n'utilise plus de traducteur FTDI. Programmation L'objectif de cet article n'étant pas de faire un cours de programmation, je ne vais pas commenter outre mesure le code que j'ai écrit. Le but de ce programme n'est que de lire le nombre retourné par l'ADC. Pour réaliser cela nous allons utiliser la fonction analogRead Ax . Ax étant l'identifiant de la broche analogique que nous souhaitons interroger. Dans notre cas, le NodeMCU n'ayant que la broche A0, Ax sera donc égale à A0. Vous trouverez facilement sur internet comme ICI des informations sur cette fonction. Par contre n'oubliez pas que la tension maximale qu'elle mesure dépend du microcontrôleur utilisé en Arduino fonctionnera en 5V alors qu'un NodeMCU en 3,3V. J'ai réalise un petit programme dont l'objectif est de lire la valeur retournée par l'ADC et de l'envoyer pour affichage sur le moniteur série du PC. Etant un ancien développeur, j'ai gardé quelques habitudes d'écriture de code pourquoi faire simple quand on peut faire plus compliqué! Mais je vous livre mon programme tel quel afin que ceux qui le souhaitent puissent y apprendre des petites astuces. /******************************************************************** * Test_ADC * ========= * Ce programme est destiné à tout microcontroleur disposant d'un convertisseur ADC * ainsi que d'une broche de lecture analogique en A0. Il permet de lire en boucle * la valeur en A0 et de l'afficher sur la liaison série. * * Versions * ========== * 29/06/2019 - v1 Création * * c acampeaux *********************************************************************/ /*==================================================================== * CONSTANTES & VARIABLES * ==================================================================*/ String stNomProgramme = "Test_ADC"; String stVersion = "v1"; /* Vitesse de transmission de la liaison série permet de lire les premiers caractères envoyés par l'ESP lorsqu'il démarre. */ long int liBauds = 74880; /* Variable pour compter le nombre de lecture d'A0 réalisé */ int iNombre = 0; /*==================================================================== * Fonction setup * Initialisation de la liaison série * ==================================================================*/ void setup { liBauds ; delay 100 ; String"\nInitialisation liaison serie a " + liBauds + " Bauds OK" ; stNomProgramme + " version " + stVersion ; } /*==================================================================== * Fonction loop * Lecture de la broche analogique A0 et affichage du résultat. * Attente de 5 secondes entre chaque lecture. ====================================================================*/ void loop { /* Lecture de la broche A0 */ int iA0 = analogRead A0 ; String"Mesure num " + iNombre++ + " Valeur AnalogRead A0 " + iA0 ; delay 5000 ; } Série de mesures numéro 1 Cette série de mesure utilise le montage 1 décrit ci-dessus. J'ai réalisé des mesures à intervalle régulier à deux reprises. La première 1 avec un accu chargé à 3,75V et la seconde 2 avec un accu chargé à Pour chaque niveau de tension fixé au potentiomètre Va0 j'ai relevé le nombre Nb donné par analogRead. J'ai augmenté progressivement la tension jusqu'à trouver la valeur réelle pour 1023 Vmax_reel et la première valeur où l'on obtient 1024. Toutes ces données ont été entrées dans un fichier excel. J'ai tout de suite constaté que pour une même tensions appliqué à A0, la valeur retournée par l'ADC est identique dans le cas ou le NodeMCU est alimenté en 3,75 ou 3,98V. J'ai ensuite ajouté une colonne pour calculer le coefficient réel Cr avec tout en bas la valeur moyenne. J'ai ajouté une colonne qui compare la valeur réelle à la valeur que nous aurions du obtenir avec un calcul théorique. Pour chaque ligne nous avons donc un taux d'erreur. Nous constatons que dans les petites tensions en deçà de 0,5V ce taux d'erreur est très important supérieur à 12% ici. Par contre le taux d'erreur se stabilise après 0,5V à un niveau entre 6% et 7%. En moyenne l'erreur est de 7,04%. J'ai ensuite ajouté une nouvelle colonne qui calcul l'erreur que j'aurai eu si au lieu de prendre le coefficient théorique j'avais pris un coefficient obtenu en utilisant la tension Vmax_reel. On constate une diminution immédiate du niveau d'erreur. On obtient même des niveau inférieur à 1%. Ce qui est très satisfaisant. Avec un niveau moyen d'erreur pour toute la série de 0,84%. La dernière colonne que j'ai ajouté est en utilisant le coefficient réel moyen que j'avais calculé en bas de la colonne Cr. On constate également un effet immédiat sur le taux d'erreur qui baisse à moins de 1% avec un niveau moyen à 0,83%. Tableau des mesures Série 1 Conclusions de la série numéro 1 La tension appliquée à la borne VIN du NodeMCU n'a pas d'incidence sur la mesure prise par l'ADC. Le niveau d'imprécision est très important pour les tensions les plus faibles en dessous de 0,5V. Entre 0,5V la tension maximale mesurable le niveau d'erreur est d'environ 6%. De plus, on constate qu'au delà de 0,5V le niveau d'erreur est à peu près constant. Donc on pourra le corriger en appliquant une correction constante. On constate que pour avoir un bon niveau de précision il faut appliquer un coefficient moyen réel ou alors en calculant le coefficient sur la base de la tension max réelle. Cette seconde méthode me semble préférable car elle ne nécessite qu'un peu de mesures. Série de mesures numéro 2 Cette série de mesure utilise le montage 1 décrit ci-dessus. L'objectif de cette seconde série de mesure était de voir si en prenant un autre NodeMCU nous allions avoir des résultats différents. J'ai réalisé les mêmes mesures que précédemment mais en en prenant un peu moins et sans faire une autre série avec une autre tension. On retrouvera les mêmes colonne que dans la série précédente. Les valeurs changent c'est évident mais on peut arriver à des conclusions identiques Le niveau d'erreur est très important en dessous de 0,5V. En appliquant un coefficient calculé sur la base de la tension maximale réelle ou sur la moyenne des coefficients on arrive à faire revenir le niveau de précision sur un niveau acceptable. Ici moins de 3% d'erreur. En plus quand on est au dessus de 0,5V le niveau d'erreur corrigé retombe en dessous de 1%. Ce qui est acceptable. Tableau des mesures Série 2 Conclusions de la série numéro 2 On constate que même avec deux NodeMCU identiques on peut avoir des mesures différentes. On retrouve un taux d'erreur d'environ 6% à 7% pour les valeurs au dela de 0,5V. Série de mesures numéro 3 Cette série de mesure utilise le montage 2 décrit ci-dessus. L'objectif était comme précédemment de calculer le niveau d'erreur et la tension maximale mais en alimentant le NodeMCU différemment que sur la broche VIN. J'ai choisi d'alimenter par USB et j'ai obtenu la série de mesure suivante. Tableau des mesures Série 3 Conclusions de la série numéro 3 On constate cette fois que la source d'alimentation a un impact sur les mesures. Mais on retrouve les mêmes caractéristiques que dans toutes les séries précédentes, sauf pour le niveau d'erreur en dessous de 0,5% qui cette fois est même un peu mieux qu'au delà. En calculant le coefficient à partir de la tension maximum mesurable réelle, on arrive bien à diminuer le taux d'erreur pour le passer de 5,06% en moyenne à moins de 1%. Conclusions sur les mesures de tensions externes De manière théorique nous avions établi que pour mesurer une tension V sur la broche analogique il fallait appliquer la formule suivante V = analogRead A0 * 3,2 / 1023 Toutes ces séries de mesures nous ont permis de constater que la formule théorique présente un niveau d'erreur moyen allant de 5% à 9% . Avec des pics d'erreurs parfois supérieurs à 20% pour des niveaux de tension en dessous de 0,5V. Nous avons constaté que l'ADC remonte des résultats légèrement différents en fonction du microcontrôleur et de la manière choisie pour l'alimenter. Par contre, lorsqu'il est alimenté sur VIN, le régulateur de tension semble faire son travail et l'ADC retourne les mêmes résultats pour une ten,sion données sur A0 quelques soient les variations de tension de l'accu sur VIN. Nous avons réussi à montrer qu'en se basant sur la valeur réelle de la tension maximale mesurable par l'ADC V_reelle_max, nous pouvions corriger la formule théorique et atteindre un niveau de précision de l'ordre de 1%. La formule de calcul de la tension à implanter dans nos programmes sera donc V = analogRead A0 * V_reelle_max / 1023 Pour obtenir V_reelle_max il faudra placer le microcontrôleur tel qu'il sera utilisé dans votre montage définitif même composants, même alimentation et mesurer la tension nécessaire pour que la fonction analogRead A0 retourne 1023. Nous avons aussi remarqué qu'en moyenne, dans tous les cas, les niveau d’imprécision sur les tensions supérieures à 0,5V était entre 6% et 7%. La tension réelle étant quasiment toujours supérieure à la tension théorique, si vous ne pouvez calculer V_reelle_max, vous pouvez appliquer un coefficient correcteur de 6% pour avoir une valeur plus juste. Une formule approximative sera donc V = analogRead A0 * 3,2 * 1,07 / 1023 ou V = analogRead A0 * 0,003347 Mesure de la tension interne Jusqu'ici nous avons vu que le convertisseur analogique-numérique l'ADC que l'on appelle CAN en Français, nous permettait de lire une tension externe sur la broche analogique du μC. Mais l'ADC peut aussi fonctionner dans un mode où il va lire la tension interne, sans connecter quoi que ce soit à une broche analogique! Et ça c'est fort! Il faut toutefois être vigilant et savoir ce que l'on mesure. En mesurant la tension externe de l'accu connecté à la borne A0, nous avons mesuré la tension de charge de la batterie. En mesurant la tension interne, nous allons mesurer une tension interne au microcontrôleur qui est prise après avoir subie une chute de tension due à des composants tels que des résistances internes ou au régulateur de tension!. Cette tension n'est donc pas la tension de la pile, de l'accu ou de l'alimentation aux bornes VIN/VCC. Toutefois, comme ce que nous cherchons à superviser c'est le niveau de charge de l'accu qui alimente notre montage, nous allons voir qu'il est possible d'établir un rapport entre cette tension interne et la tension réelle de la batterie. Nous allons étudier comment réussir à déterminer ce rapport. Mode opératoire Afin de déterminer le rapport entre tension d'alimentation et tension interne, nous allons réaliser une série de mesure dans des contextes différents et ensuite essayer de déduire des résultats de ces expérimentations. Pour lire la tension d'alimentation interne il faut utiliser la fonction logicielle " et remplir ces conditions La broche physique vers l'ADC A0 ou TOUT doit être non connectée on dit flottante. TRÈS important ça! Dans le cas d'un module ESP8266 qui intègre une connectivité wifi, l'ADC ne peut être utilisé de manière fiable pendant une transmission. L'ESP doit reconfigurer l'ADC au démarrage pour qu'il fonctionne en mode lecture interne. Cela se fait en ajoutant la ligne suivante n'importe où dans votre programme mais plutôt tout en haut de votre programme et en dehors de toute fonction ADC_MODE ADC_VCC; De plus il faut savoir que cette instruction sera appliquée à la compilation, donc vous ne pouvez pas non plus l'encadrer par un "if" conditionnel. Par défaut l'ADC est configuré pour lire la tension sur la broche TOUT mode ADC_TOUT avec la fonction analogRead. Dans ce mode la fonction getVCC ne fonctionnera pas. La fonction getVcc retourne un entier qui correspond à la tension mesurée en mV. Il faudra donc diviser par 1000 pour avoir la tension équivalente en V. Mais rappelez vous bien que la tension obtenue n'est pas la tension de l'accu, ni celle de VIN ou VCC. Il s'agit seulement d'une tension interne au microcontrôleur et qui va dépendre de la manière dont ce dernier est construit. Astuce si les chiffres que vous récupérez en utilisant la fonction getVcc sont trop variables, il peut s'agir soit d'un problème de connexion de câbles. Dans ce cas vérifiez que tous vos câbles et connexions sont réalisées avec soins. Soit d'un problème de stabilité de votre alimentation. Dans ce cas il faudra la réguler en utilisant un condensateur 1000uF ou même plus à raccorder entre VCC et GND. Cas des microcontrôleurs avec pont diviseur de tension devant l'ADC Comme nous l'avions vu précédemment, certains microcontrôleurs tels que les Wemos mini et les NodeMCU ESP12E intègrent entre la broche A0 et TOUT un pont diviseur de tension. Hors nous venons de dire que pour utiliser la fonction getVCC il faut que la broche A0 soit flottante. La figure à droite montre que cela ne sera pas possible s'il y a un pont car une connexion d'A0 vers GND sera toujours présente. La fonction getVCC sera donc théoriquement inexploitable sur ce type de microcontrôleurs. Dans la suite de ce chapitre tous les tests seront réalisés sur la base d'une carte ESP-01s qui ne dispose pas de pont régulateur de tension. Sur cette carte la broche A0 est libre car non soudée et non accessible à l'utilisateur. Liste du matériel Philosophie commerciale Je ne suis actionnaire d'aucun site marchand tels qu'Amazon ou eBay. Les liens que je vous donne pointent sur du matériel compatible avec mes montages, que je recommande et que j'ai souvent acheté moi même. Je du matériel de bon rapport qualité/prix/service livraison, SAV,... Si vous faites un achat en passant par un de mes liens, la petite commission qui me sera versée ne manquera pas dans les gros bénéfices des sites marchand et m'aidera à investir pour rédiger de nouveaux articles. Et si aucun matériel ne vous intéresse, vous pouvez mettre ce lien dans vos favoris et l'utiliser quand vous aurez besoin de quelque chose sur Amazon. Un GRAND merci à tous ceux qui ont joué le jeu. Pour ceux qui le désirent voici des liens pour vous procurer le matériel Les connecteurs pratiques pour faire des montages rapides avec des câbles de diamètre différentes. Ils fonctionnent avec une pince à ressort. ICI. Les ESP01s qui sont les cartes microcontrôleurs à base de 8266. N'hésitez pas à en prendre un lot car il arrive que par erreur on en grille quelques uns. On peut les trouver pas très chers ICI. Mais si vous êtes pressé de recevoir vous trouverez un lot de 5 ICI. La diode 1N4007 que j'ai utilisé est là uniquement pour la chute de tension qu'elle présente. Je vous conseille de prendre un coffret comme ICI pour avoir différents modèles. Le multimètre que j'adore et qui ne cesse de m'étonner par toutes ses fonctions et sa précision! On trouve le même modèle estampillé sous plusieurs marques. Moi j'ai un METERK qui a été remplacé par JANISSA ICI. Franchement il est top et si vous bricolez un peu l'électricité ou l'électronique vous ne serez pas déçu de mettre une trentaine d'euros dans un tel appareil. Si vous voulez voir le test, n'hésitez pas à lire mon article qui lui est dédié ICI. Les câbles Dupont mâle-mâle comme ICI. Les batteries 16850 se trouvent un peu partout. Je n'y connais pas grand chose alors j'ai pris des modèles de base comme ICI. Et pour les recharger je me suis fait plaisir avec un chargeur universel vraiment top ICI. L'adaptateur FTDI. Il y en a plusieurs versions. La mienne est ICI. Mais il en existe une plus pratique qui évite d'avoir à souder deux fils ICI. Voici tout ce matériel en image si vous ne les voyez pas c'est surement votre AdBlock qui bloque! Vous pouvez le désactiver sur mon blog car je n'envois aucune pub ou aucun popup Montage Pour prendre des mesures j'ai réalisé le montage tel que ci-dessous. Montage pour mesures sur ESP01s Si vous souhaitez plus d'informations concernant la câblage et la programmation de l'ESP01s je vous invite à lire avec attention mon article qui parle de ce microcontrôleur et c'est ICI. J'ai placé une diode 1N4007 ici car elle présente une chute de tension de 0,8V. Bien que l'ESP01s et le 8266 semblent supporter des tensions d'alimentation de 4,2V pas sur les broches digitales qui elles sont limitées à 3,6V sans problèmes, j'ai préféré ici lui fournir un courant plus proche des spécifications officielles. L'ESP01s est réputé pour fonctionner jusqu'à une tension basse de 2,5V. La diode permet donc une baisse de tension de l'accu 18650 jusqu'à environ 3,4V 4,2 - 0,8. Elle va me permettre également de faire des séries de mesures avec des tensions différentes car faire varier la tension d'alimentation avec un potentiomètre et/ou un transistor ne fonctionne pas. Le condensateur 1mF permet de stabiliser la tension de l'alimentation. Ce dernier est important sinon les mesures que nous allons relever seront tellement variables qu'elles deviennent inexploitables. Rapport entre tension mesurée et tension lue avec getVcc Nous allons regarder si nous pouvons faire un lien entre la tension mesurée sur la broche VIN et la tension retournée par le fonction getVcc. Pour cela j'ai réalisé une série de mesures durant tout le cycle de décharge de l'accu, en notant le résultat de la fonction getVcc ainsi que la mesure au voltmètre de la tension de la broche VIN. Ensuite, pour chaque mesure, j'ai calculé la différence des deux VIN - getVcc et le ratio VIN/getVcc. Et pour finir, j'ai réalisé ces mesures avec deux types de microcontrôleurs Avec un ESP01s dont la broche A0 est libre. Avec un NodeMCU ESP12e, dont la broche A0 est raccordée à un pont diviseur de tension. Ce qui signifie qu'elle n'est pas "libre" et donc que les résultats de la fonction getVcc seront faussés. Mais malgré tout, il se peut qu'une proportionnalité soit conservée et dans ce cas, en trouvant le bon coefficient, nous puissions retrouver la bonne valeur de VIN. L'ESP est alimenté par un accu 18650 chargé avec une tension à vide de 4,08V dans un premier temps j'ai enlevé la diode 1N4007. Une fois en charge la tension aux bornes de VIN est d'environ 3,94V nous verrons plus bas dans cet article pourquoi il y a cette différence entre tension à vide et tension de charge. Afin de stabiliser un peu la tension, j'ai placé un condensateur 1000µF entre les bornes VIN et GND. Tableau de mesures avec l'ESP01 Différence et ratio entre tension lue sur VIN et retournée par getVcc sur ESP01s En dessous de 1,93V sur la broche VIN, l'ESP a commencé à devenir instable. Ce qui est déjà remarquable car comme nous l'avons déjà évoqué, l'ESP8266 n'est reconnu pour fonctionner que jusqu'à une tension minimale de 2,5V. Nous pouvons constater que la différence de tension entre les deux mesures n'est pas stable. Par contre le ratio lui, reste plutôt constant. En faisant une moyenne des valeurs arrondies on obtient une valeur de 1,07. Ce qui signifie qu'en multipliant la valeur lue par getVcc par 1,07, nous pourrons avoir une bonne estimation de la tension VIN. Tableau de mesures avec le NodeMCU Différence et ratio entre tension sur VIN et retournée par getVcc sur NodeMCU Cette fois c'est en dessous de 2,65V sur la broche VIN, que l'ESP a commencé à devenir instable. La différence de tension entre les deux mesures VIN - getVcc n'est pas linéaire. Par contre le ratio lui, reste plutôt constant. En faisant une moyenne des valeurs arrondies on obtient une valeur de 1,42. Ce qui signifie qu'en multipliant la valeur lue par getVcc par 1,42, nous pourrons avoir une bonne estimation de la tension VIN. Toutefois il faudra prendre des précautions car étant donné la présence du pont diviseur de tension, je ne sais pas si ce ration sera généralisable. De plus, selon les mesures, il existe des différences importantes sur ce ratio. Il est de 1,51 pour 2,65V sur VIN et de 1,37 pour 3,585V. Ce qui signifie que même en appliquant un coefficient moyen de 1,42, nous aurons encore une imprécision de 5%. Programme utilisant getVcc Pour finir ce chapitre sur la mesure de la tension interne, voici un exemple de code tout simple qui réalise une lecture de la tension interne avec la fonction getVcc. Toutefois, vous remarquerez que si votre alimentation n'est pas parfaitement stabilisée, la fonction getVcc va présenter des sauts qui peuvent vite rendre toute utilisation difficile. Afin de lisser les lectures de la tension interne, j'ai réalisé un programme qui réalise plusieurs lectures et déduis une moyenne ainsi qu'une valeur médiane. Vous trouverez ce programme amélioré à la fin de l'article. /******************************************************************** * Test_ADC_getVCC * ================= * Ce programme est destiné à tout microcontroleur disposant d'un convertisseur ADC. * Il interroge l'ADC avec la fonction getVCC qui retourne la tension d'alimentation VCC * * Versions * ========== * 02/07/2019 - v1 Création * * c acampeaux *********************************************************************/ /*==================================================================== * Place de convertisseur ADC dans un mode de lecture interne * plutot que lecture d'une broche analogique. * ==================================================================*/ ADC_MODEADC_VCC; /*==================================================================== * CONSTANTES & VARIABLES * ==================================================================*/ String stNomProgramme = "Test_ADC_getVCC"; String stVersion = "v1"; /* Vitesse de transmission de la liaison série permet de lire les premiers caractères envoyés par l'ESP lorsqu'il démarre. */ long int liBauds = 74880; /* Variable pour compter le nombre d'affichage réalisé */ int iNombre = 0; /*==================================================================== * Fonction setup * Initialisation de la liaison série * ==================================================================*/ void setup { liBauds ; delay 100 ; String"\nInitialisation liaison serie a " + liBauds + " Bauds OK" ; stNomProgramme + " version " + stVersion ; } /*==================================================================== * Fonction loop * Appel de la fonction getVCC et affichage du résultat. * Attente de 5 secondes entre chaque lecture. ====================================================================*/ void loop { /* Lecture de la broche A0 */ int iVcc = String"Mesure num " + iNombre++ + " Valeur getVCC " + iVcc ; delay 5000 ; } Conclusions Nous avons vu dans ce chapitre comment lire la tension interne au microcontrôleur en utilisant la fonction getVcc. Nous avons vu que pour en déduire ma tension d'alimentation réelle aux bornes VIN, il fallait calibrer le composant afin d’obtenir un coefficient. Nous aurons donc la formuleTension_VIN = getVCC * Coef Sur les modèles ayant la broche A0 libre, comme les ESP01/ESP01s, ce coefficient est d'environ 7% Coef = Il est de 1,42 sur les NodeMCU. Toutefois, sur ces derniers, nous avons mesurer certains sauts dans ce coefficients qui génèrent pour certaines tensions des imprécisions de l'ordre de 5%. Ce niveau d’imprécision peut se révéler pénalisant pour une mesure fine de la tension. J'ai mesuré ce coeficient sur plusieurs modèles de microcontrôleurs à base d'ESP8266. Vous pouvez les utiliser tels quels mais n'hésitez pas à vérifier leur niveau de précision dans votre propre montage. Si vous obtenez une erreur de plus de 2% je vous conseille de refaire votre propre étalonnage en suivant la méthodologie que j'ai utilisé. Questions et réponses et trucs et astuces Ce dernier paragraphe va être l'occasion d'évoquer quelques petites choses diverses et variées dont un beau programme et une FAQ que je compléterai au fil du temps. Tension à vide et tension de charge Lorsqu'un microcontrôleur est alimenté par une pile, on pense souvent que sa tension de fonctionnement est celle que l'on a mesuré sur la pile à vide. J'ai fait cette erreur et j'ai du me creuser la tête pour comprendre. Je m'explique. J'ai pris un accu 18650 chargé et avant de l'utiliser j'ai mesuré la tension avec mon magnifique multimètre PM18C. J'ai mesuré une tension de 4,03V. Ensuite je réalise un montage tout simple j'alimente un NodeMCU ESP12E avec l'accu et je place le multimètre aux bornes VIN et GND. Et là à mon grand étonnement je ne retrouve pas les 4,03V mais je lis 3,96V. Je débranche et je retrouve une tension aux bornes de la pile lorsqu'elle n'est pas utilisée de 4,03V. A quoi est due cette différence ? En réalité toute pile ou accu contient un effet de résistance interne. Un peu comme s'il y avait une petite résistance dans l'accu entre les bornes qui induit une chute de tension. De plus, tout câble et toute connexion entre câbles peut présenter plus ou moins de résistance qui également produit une chute de tension. Nous pouvons donc dire que la tension délivrée par la pile quand elle est alimente un circuit est de V = Vp - Vr. Avec V = tension délivrée réellement Vp = tension de la pile hors montage. Vr = Tension de résistance du montage qui en réalité est la somme de la chute de tension due à la résistance interne de l'accu et la perte de tension du aux câblage. Pourquoi la chute de tension a lieu uniquement lorsque la pile est sollicitée ? Comme nous l'avons vu au début de cet article U = RI. Donc pour calculer Vr nous pouvons écrire Vr = R*I. Avec R = la résistance interne avec la résistance des câbles. I = le courant qui traverse le circuit. Nous voyons tout de suite que si I = 0 alors Vr = 0 => il n'y a pas de chute de résistance et donc la tension qui alimente le circuit est la tension aux bornes de la pile à vide. Mais si le microcontrôleur fonctionne, I ≠ 0 et dans ce cas Vr ≠ 0. Combien représente cette chute de tension ? La résistance interne d'un accu ou d'une pile dépend beaucoup du modèle. Dans mon cas, après avoir mesuré un courant de 68mA qui passait dans le circuit, j'ai pu calculer combien elle représente avec la formule R = V - Vp / I. Ce qui me donne environ 1,03 ce qui représente une perte de 0,07V. Dans un premier temps j'avais des mesures qui faisaient apparaître 10. Ce qui n'est pas "normal" pour un accu 18650. J'ai constaté que l'anomalie venait de connexions qui étaient mal réalisées. En rebranchant tout proprement j'ai pu arriver à ce résultat. Qu'est-ce que cela implique pour nos mesures ? Cette chute de tension est à connaitre lorsque l'on souhaite suivre la décharge d'un accu. Si nous partons d'une tension de pile mesurée hors montage, les premières mesures en fonctionnement vont faire apparaître une différence qui en réalité ne sera pas une anomalie mais bien un phénomène normal. Programme améliorer pour l'utilisation de getVcc Etant un ancien développeur j'aime bien écrire des programmes qui soient à la fois beaux à voir et en même temps qui ajoutent plein de fonctionnalités parfois inutiles. Mais dans le cas du programme ci-dessous, nous allons améliorer grandement l'utilisation de la fonction getVCC et cela va être très utile. La fonction getVCC présente parfois des sauts dans les valeurs qu'elle retourne. Par exemple sur 5 lectures successives nous pouvons lire 2500, 2502, 2700, 2500 et 2498. On voit tout de suite que la valeur 2700 est disproportionnée par rapport aux autres valeurs. Et si l'on fait une moyenne cette dernière va même modifier à elle seule cette moyenne de manière à fausser la mesure. Ainsi, si par exemple vous souhaitez déclencher une alerte sur la passage d'un seuil, ce saut de mesure peut déclencher l'alerte alors qu'il n'aurait pas lieu. Le programme ci-dessous donne un exemple de comment lisser les mesures prises pour avoir quelque chose d'acceptable. Il consiste à prendre plusieurs mesures et d'en calculer la moyenne en ayant exclus les deux extrêmes ainsi qu'extraire une valeur médiane. Dans mon expérience j'ai constaté que la médiane est en générale la valeur la plus proche de la réalité. /******************************************************************** * Test_ADC_getVCC-v3 * ================== * Ce programme est destiné à tout microcontroleur disposant d'un convertisseur ADC. * Il interroge l'ADC avec la fonction getVCC qui retourne la tension d'alimentation interne * * Versions * ========== * 02/07/2019 - v1 Création * 13/07/2019 - V2 Calcul d'une moyenne de plusieurs mesures pour chaque cycle. * 14/07/2019 - v3 Renomage et refonte du programme pour utiliser un tableau * afin de stocker, classer les valeurs de la tension et ne prendre que les valeurs * medianes. * * c acampeaux *********************************************************************/ /*==================================================================== * Place le convertisseur ADC dans un mode de lecture interne * plutot que lecture d'une broche analogique. * ==================================================================*/ ADC_MODEADC_VCC; /*==================================================================== * CONSTANTES & VARIABLES * ==================================================================*/ String stNomProgramme = "Test_ADC_getVCC"; String stVersion = "v2"; /* Constantes & variables pour le tableau de valeurs doit être supérieur à 3 */ define NB_VAL 11 int tiMesures[ NB_VAL ]; /* Constantes pour définir les temps d'attente entre deux mesures et deux cybles en ms */ define MESURE_DELAIS 50 define CYCLE_DELAIS 4000 int iNombreCycle = 0; /* Vitesse de transmission de la liaison série permet de lire les premiers caractères envoyés par l'ESP lorsqu'il démarre. */ long int liBauds = 74880; /*==================================================================== * Fonction setup * Initialisation de la liaison série * ==================================================================*/ void setup { liBauds ; delay 100 ; String"\nInitialisation liaison serie a " + liBauds + " Bauds OK" ; stNomProgramme + " version " + stVersion ; } /*==================================================================== * Fonction loop * Appel de la fonction getVCC pour NB_VAL lectures * Classe le tableau * Supprime les extreme * Calcul la moyenne. Affiche la moyenne et la mediane. * Attente entre chaque cycle. ====================================================================*/ void loop { /* realise le nb de mesures demandees avec delais entre chaque */ for int iCompteur = 0; iCompteur tiMesures[ j ]{ int iMem = tiMesures[ i ]; tiMesures[ i ] = tiMesures[ j ]; tiMesures[ j ] = iMem; } } /* recherche la médiane */ int iMediane = tiMesures[ int NB_VAL / + - 1 ]; /* calcul la moyenne sans les deux extremes */ float fMoyenne = for int i = 1; i < NB_VAL - 1; i++{ fMoyenne += tiMesures[ i ]; } fMoyenne = fMoyenne / NB_VAL - 2; /* Affichage et attente nouveau cycle */ String "Valeurs exclues " + tiMesures[ 0 ] + " " + tiMesures[ NB_VAL - 1 ] ; String"Mesure num " + iNombreCycle++ ; String" Valeur Mediane " + iMediane + " Valeur Moyenne " + intfMoyenne ; delay CYCLE_DELAIS ; } FAQ ou le petit jeu des questions Q et réponses R Q Est-ce que la connexion du microcontrôleur en USB au pont UART liaison série consomme de l'énergie ? R Oui. Un accu qui alimente le microcontrôleur se déchargera plus rapidement si ce dernier est connecté en liaison série. Q Quelle est la tension maximum applicable à VIN sur un ESP01? R L'ESP01 et ESP01s ne disposent pas de régulateurs de tension. Il est prévu pour fonctionner avec une tension entre [3V et 3,6V]. Mais il existe des marges de tolérance qui sont assez importantes. En ce qui me concerne, j'alimente avec des accu 4,2V et cela fonctionne parfaitement. Je déconseille d'aller au delà en 5V par exemple. Q Quelle est la tension maximum applicable à VIN sur un NodeMCU ? R Le NodeMCU ESP12e dispose d'un régulateur de tension NCP1117 sur la broche VIN capable de supporter jusqu'à 20V. Toutefois étant donné la quantité de chaleur qui serait à dissiper avec un tel niveau de tension, la puce va rapidement chauffer et brûler. Ce régulateur génère une chute de tension de 1,2V. Donc pour la stabilité du microcontrôleur évitez d'alimenter le NodeMCU en seulement 3,3V sur l'entrée VIN. Q Est-ce que les broches I/O des ESP8266 sont tolérantes à des tensions supérieures à 3,3V ? R Cette question anime de nombreux débats dans les forums. Un des plus actifs que j'ai trouvé est ICI. La réponse n'est pas encore tranchée de manière définitive. Le PDG d'Espressif, le constructeur de l'ESP, indique sur Facebook que "Je peux répondre officiellement ici il est 5V tolérant à l'IO si la tension d'alimentation est à 3,3 V". Malgré tout de nombreux utilisateurs ont montré des problèmes et des destructions de puces à cette tension. Pour ma part je dirais qu'il est préférable de se cantonner à la tension indiquée dans les spécifications techniques et qui vont de 1,8V à 3,6V pour un état "High" de la broche digitale. Les broches analogiques sont données pour une tolérance allant jusqu'à 3,6V. Q Est-ce que la consommation de courant augmente avec la tension? R Oui. Et cela peut devenir problématique en mode sommeil car cette augmentation est exponentielle à partir de 3,8V. Dans un ESP01, lorsque la tension approche 4,5V, le courant de veille augmente à environ 2,5 mA, soit environ 100 fois moins plus qu'a 3,3V où il est à 30µA. Soutenez la blogoculture ... Le plus simplement du monde, si vous avez un achat à faire sur Amazon, accédez au site à partir de ce lien que vous pouvez ajouter dans vos favoris Soutenez la blogoculture ... Le plus simplement du monde, si vous avez un achat à faire sur Amazon, accédez au site à partir de ce lien que vous pouvez ajouter dans vos favoris Vous appréciez les articles frais et vitaminés de ce blog et vous voulez faire un geste pour encourager ce partage, saluer le travail, ou parce que vous y avez trouvé des choses utiles et que vous êtes sympa ? ... c'est possible et vous avez le choix ! Si vous avez un compte Paypal et quelques euros à offrir sans vous mettre sur la paille, subventionnez la culture domotique à l'ancienne ! Economisez du blé avec Amazon Prime ! Offre d'essais 1 mois gratuit et renouvelable. 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Maisles cyclistes ne pourront emprunter le pont lui-même. "Cela n'a pas de sens, explique Vincent Sabatier, adjoint en charge du pôle

Les polémiques vont bon train sur les responsabilités dans l'écroulement du pont Morandi à Gênes, le symbole du "miracle économique" italien des années 1960. Avec une authentique fuite en avant du gouvernement populiste italien, aussi bien du côté du Mouvement 5 Etoiles M5S que de la Ligue. Le premier se concentre sur la menace de faire révoquer les concessions faites par l'Etat italien à des sociétés privées pour la gestion des autoroutes, ponts, viaducs et échangeurs qui constellent la péninsule et furent longtemps le symbole d'un "miracle" que le reste de l'Europe enviait à l'Italie. La seconde pointe de son côté Bruxelles et sa politique d'austérité, accusée d'empêcher les suite après la publicité Viaduc écroulé à Gênes la fuite en avant du Mouvement 5 Etoiles et de la Ligue "Cette fois, Matteo Salvini ne peut pas accuser les migrants. Alors il s'en prend à l'Europe", plaisantait un dessinateur humoristique ce vendredi matin. Le gouvernement populiste a-t-il raison de se défausser sur les acteurs privés et Bruxelles ? L'analyse de Marcello Clarich, professeur de droit administratif à l'université La Sapienza, à Rome. L'Etat italien, qui est propriétaire des autoroutes, a décidé à partir de 1999, d'en privatiser la gestion. Il menace aujourd'hui, par la voix du vice-président Luigi Di Maio de révoquer la concession qui fut faite à la société Autostrade per l'Italia, propriété de la famille Benetton. Est-ce possible ? Disons d'emblée que toute révocation implique une procédure longue et complexe qui ne se résout pas en quelques déclarations à la télévision. Et que si elle est possible, ce n'est pas pour demain. Parce qu'elle serait consécutive à une vérification attentive réalisée par les experts, ingénieurs et spécialistes en sécurité de l'Etat italien, soumise ensuite à l'examen contradictoire des experts de la société Autostrade per l' suite après la publicité Ce n'est qu'au terme de ce double contrôle qu'une révocation deviendrait possible, lorsqu'il aura été établi s'il s'est agi d'un défaut structurel auquel cas, c'est l'Etat qui est responsable, puisqu'il est propriétaire ou d'un défaut de manutention et alors ce sont les gestionnaires qui portent la responsabilité du désastre. On pourrait même arriver à la conclusion qu'ils sont tous les deux responsables, l'un par manque de manutention, l'autre par manque de contrôle sur la manutention car le ministère des Transports est chargé de vérifier que tout procède selon les règles. N'oublions pas non plus qu'une révocation, c'est extrêmement coûteux. Dans le cas de Autostrade per l'Italia, on estime qu'elle pourrait atteindre 18 à 20 milliards d'euros. Ma conclusion est que l'exécutif au pouvoir n'a aucun intérêt à aller dans ce sens, et que le scénario imaginé par le M5S n'est pas réaliste. Que conviendrait-il de faire en priorité après cette catastrophe ? Il faudrait que le ministère se lance dans une vérification approfondie de l'ensemble des concessions faites à des sociétés privées depuis près de vingt ans il n'y a pas que Autostrade per l'Italia sur le marché. Avec une armée de techniciens, ingénieurs, experts en sécurité et avec le concours des sociétés qui ont obtenu ces concessions. Cela requiert du temps, des investissements, et un vrai engagement. Loin des formules à l' suite après la publicité L'impression qu'ont de nombreux observateurs est que les réactions gouvernementales, surtout celles du Mouvement 5 Etoiles, laissent entrevoir une phase de désindustrialisation, de rejet de la modernité pour ce pays. Oui, c'est la triste impression que nous avons tous ce gouvernement risque de freiner l'industrialisation et le développement du pays. Car il n'y a pas que Autostrade per l'Italia, mais aussi le site d'Ilva, à Tarente, la plus grande aciérie d'Europe, que le Mouvement 5 Etoiles pourrait préférer fermer, mettant au chômage personnes, au nom de la lutte contre la pollution. Il y a le TAV, train à grande vitesse entre Lyon et Turin, sur lequel il freine, et le gazoduc depuis l'Azerbaïdjan, et enfin la compagnie aérienne Alitalia, que le M5S pourrait vouloir renationaliser avec des coûts stratosphériques… Mais pour le moment, ce ne sont que des paroles en l'air. Attendons de voir les faits avant de juger. Il y a enfin l'autre grand bouc émissaire de l'accident de Gênes, pointé du doigt par Matteo Salvini cette fois il ne s'agit plus des concessions, mais de l'Europe. Bruxelles qui selon lui, en voulant contenir à l'extrême le déficit du budget de l'Etat, a empêché d'investir dans les contrôles des infrastructures… Et de réclamer un "plan Marshall européen" pour faire face à de possibles nouveaux désastres… Ce n'est pas sérieux. Il suffit de lire la réponse du commissaire Günther Oettinger, qui a rappelé qu'en sept ans, l'Union européenne a versé à l'Italie 14,5 milliards d'euros de contributions pour l'aider à moderniser son réseau… Je pense personnellement que pour l'UE, les limitations des budgets nationaux ne s'appliquent pas aux investissements dans les infrastructures. Je me répète tout cela n'est pas suite après la publicité Quelle peut être la crédibilité internationale d'un exécutif de ce genre ? Le bond du "spread", cette différence entre les bons du Trésor italien et ceux du Trésor allemand, nous a déjà donné la réponse au niveau international, les marchés n'ont pas confiance dans l'exécutif. Propos recueillis par Marcelle Padovani

Par Patrick Pla, Université Paris-Saclay Développement des organes génitaux ; Développement des cellules germinales *Cellules somatiques et cellules germinales chez l’être humain. Le concept d’hérédité est au cœur de la logique du vivant et ce sont les cellules germinales qui permettent de transmettre l’information génétique à la génération suivante. Quel que soit l’organisme concerné, les cellules germinales ne naissent pas dans les gonades mais sont spécifiées très tôt dans le développement embryonnaire bien avant que les gonades ne se forment. Elles sont mises à part rapidement et ne participent pas aux feuillets embryonnaires, ectoderme/mésoderme/endoderme. Elles migrent ensuite pour atteindre les gonades Richardson et Lehmann, 2010. Bien que les mécanismes de détermination des cellules germinales ont varié au cours de l’évolution, certains acteurs sont remarquablement conservés tels que les protéines Vasa et Nanos qui lient des ARN Tanaka et al., 2000; Juliano et al., 2010. De même, le dimorphisme sexuel est sous le contrôle des gènes de la famille Dmrt Double sex/mab3-related dans tout le règne animal Kopp, 2012. Le développement des organes génitaux *Du sexe génotypique au sexe phénotypique chez l’être humain. Le développement des organes génitaux est en grande partie déterminé par les gènes, même si l’environnement peut jouer un rôle plus ou marqué selon les cas. Chez les Mammifères, les organes génitaux sont déterminés par les chromosomes sexuels XX = femelle; XY = mâle et c’est la présence du chromosome Y qui est déterminante, même s’il n’est pas le seul à intervenir. Les oiseaux ont un système opposé les mâles ont deux chromosomes sexuels similaires ZZ, le nom des chromosomes est pure convention et les femelles ont deux chromosomes sexuels différents ZW. Dans ce cas, le sexe est déterminé par la quantité produite de DMRT1 dont le gène est porté par le chromosome Z Smith et al., 2009. Chez la drosophile, le chromosome Y est présent en unique exemplaire chez le mâle mais il ne joue pas de rôle dans la détermination du sexe et ce qui compte, c’est le nombre de chromosome X un chez les mâles, deux chez les femelles. Chez d’autres insectes, notamment les abeilles Hyménoptères, c’est la ploïdie générale qui compte les mâles sont haploïdes, issus d’une parthénogenèse alors que les femelles sont diploïdes. Signalons que dans certains cas, le sexe peut être déterminé par l’environnement, notamment la température pendant le développement des œufs chez les tortues. Chez eux, l’expression de l’histone H3 déméthylase KDM6B est activée par les températures qui aboutissent à la formation de mâles. L’inhibition forcée de son expression aboutit à la formation de femelles, même si ce n’est pas la bonne température pour leur développement. L’activité de KDM6B permet l’activation de l’expression de Dmrt1 dont le produit dirige le développement des organes génitaux mâles Ge et al., 2018. Chez les Mammifères RAPPEL Vidéo sur la dissection de l’appareil génital mâle et femelle chez la souris. Les crêtes génitales sont une structure mésodermique originaire du mésoderme dit intermédiaire et associée au mésonéphros à partir de laquelle les gonades ovaires ou testicules se développent. Des cellules y prolifèrent chez la souris à partir de E10,5 et chez l’Homme à partir de la 4ème semaine depuis la fécondation. Les cellules germinales qui ont été générées à un autre endroit migrent vers ces structures voir plus loin. C’est après E10,5 que cette gonade bi-potentielle se différencie en testicule ou en ovaire. Les cellules de soutien deviennent soit des cellules de Sertoli, soit des cellules folliculaires. Les cellules endocrines produisant des hormones stéroïdes deviennent soit des cellules de Leydig, soit des cellules de la thèque. *Développement embryonnaire du testicule chez la souris Entre le jour embryonnaire E 8,75 et E9,5, les cellules germinales migrent dorsalement vers la crête génitale en développement. Le facteur de transcription SRY active l’expression de Sox9 ce qui entraîne la détermination des cellules de Sertoli en bleu à partir de Les cellules de Sertoli en prolifération commencent à se compartimenter pour former des cordons testiculaires autour de Après la prolifération des cellules de Sertoli, les cellules de Leydig fœtales violet et les cellules myoïdes péritubulaires vert se différencient. À la majorité des cellules testiculaires se sont différenciées. Les cellules de Sertoli et les cellules myoïdes péritubulaires sécrètent diverses protéines de la matrice extracellulaire pour former la lame basale, qui entoure les cordons testiculaires et maintient leur structure. Les cordons testiculaires sont composés de cellules germinales en quiescence entourées de cellules de Sertoli, avec une couche externe de cellules myoïdes péritubulaires et de matrice extracellulaire. L’espace interstitiel comprend des cellules de Leydig fœtales stéroïdogènes, du mésenchyme et une vascularisation sanguine importante. D’après La détermination des cellules de Sertoli dépend du gène SRY pour Sex-determining Region of Y chromosome qui code un facteur de transcription qui active l’expression de Sox9. SRY maintient l’expression de Dmrt1 qui était jusque là exprimé dans la gonade bipotentielle et dont l’expression s’éteint dans les ovaires en absence de SRY Kopp, 2012. Dmrt1 réprime l’expression de Foxl2 qui dirige le développement des ovaires et l’inhibition forcée de Dmrt1 aboutit au développement de cellules folliculaires ovariennes malgré l’expression de SRY Matson et al., 2011. SRY provoque la production de prostaglandine D2 qui est nécessaire pour qu’un nombre suffisant de cellules soit déterminé en cellules de Sertoli Wilhelm et al., 2005. Ces cellules prolifèrent abondamment, faisant quadrupler de volume la gonade jusqu’à E13,5. Les cellules de Sertoli s’aggrègent ensuite pour former les cordons séminifères à 7 semaines de développement chez l’Homme Ungewitter et Yao, 2013. Elles sécrètent en coopération avec les cellules myoïdes péritubulaires une lame basale autour des cordons séminifères, créant une compartimentation essentielle à l’intérieur du testicule. *La suppression de l’enhancer Enh13 contrôlant l’expression de Sox9 conduit à une inversion complète du sexe chez une souris XY.A Schéma de l’emplacement de Enh13 en amont de Sox9. Les flèches turquoises et violettes représentent les sgRNA externes et internes utilisés pour supprimer Enh13 par la technique CRISPR/Cas9. Les flèches noires représentent les amorces PCR utilisées pour génotyper les embryons. B Images en fond clair et sections colorées à l’hématoxyline et à l’éosine H&E des gonades XY Enh13+/+, Enh13+/- et Enh13-/- et XX Enh13+/+. On voit les tubes séminifères en développement dans les gonades qui ont un phénotype mâle les deux à gauche C Immunomarquage des gonades de type sauvage XY, Enh13+/-, Enh13-/- et XX de type sauvage. Les gonades ont été colorées pour le marqueur de cellules de Sertoli présentes normalement que chez un mâle SOX9 vert, le marqueur des cellules de la granulosa présentes normalement que chez une femelle FOXL2 rouge et le DAPI bleu. Les gonades à inversion sexuelle ne peuvent être distinguées des gonades WT XX, tandis que la délétion hétérozygote n’altère pas la morphogenèse des testicules. Barres d’échelle = 100 µm. Source Les cordons restent pleins jusqu’à la puberté. Ils se creusent alors d’une lumière et deviennent des tubes séminifères. En dehors des gonades, se développent les canaux nécessaires au fonctionnement de l’appareil génital. Le canal de Wolff est initialement le canal du mésonéphros qui constitue le rein embryonnaire. **Position du canal de Wolff ici écrit Wolf sur une coupe transversale d’embryon de poulet à 4 jours de développement. Source Christian Champy, Manuel d’embryologie, Ed. Masson 1921 Ce rein disparaît à la fin du 2ème mois du développement embryonnaire chez l’Homme, ne laissant qu’une partie du canal de Wolff qui donne naissance à l’épididyme, aux canaux déférents et aux vésicules séminales sous l’influence de la testostérone produite par les cellules de Leydig dans les testicules. Par ailleurs, la testostérone fait différencier la partie pelvienne du sinus urogénital en prostate. *Développement des voies génitales mâles et femelles chez les Mammifères. D’après Les expériences de Jost réalisées dans les années 1940 ont été une étape importante pour comprendre les mécanismes mis en jeu *Expériences de Jost. Elles ont été réalisées sur des foetus de lapin de 20 jours. A Si on enlève les gonades que ce soit chez un foetus mâle ou un foetus femelle, les canaux de Wolff régressent, les canaux de Müller se maintiennent. B Si on greffe un testicule sur un foetus femelle, les canaux de Müller régressent et les canaux de Wolff se maintiennent => ce sont les testicules qui sont responsables de la régression des canaux de Müller et du maintien des canaux de Wolff chez les mâles. C Ajout d’un cristal de testostérone dans un foetus femelle qui diffuse de la testostérone dans le sang. La testostérone seule permet le maintien des canaux de Wolff mais n’est pas responsable de la régression des canaux de Müller. Une autre hormone produite par le testicule cf. expérience B doit avoir ce rôle. Source Chez le mâle, le canal de Müller régresse sous l’action de l’hormone anti-Müllerienne AMH produite par les cellules de Sertoli. Sox9 se fixe directement sur le promoteur du gène codant AMH et active sa transcription De Santa Barbara et al., 1998. L’AMH est une protéine de la famille des ligands TGFβ et elle agit non pas directement sur les canaux de Müller mais sur le mésenchyme autour qui envoie ensuite des signaux aux canaux qui induisent leur apoptose. La migration des testicules de l’abdomen vers le scrotum se fait entre le 7ème et le 8ème mois de grossesse. L’absence de descente testiculaire appelée cryptorchidie 2% des naissances provoque une stérilité car la spermatogenèse ne peut se faire à la température du corps mais à une température légèrement inférieure. Les mécanismes à l’oeuvre sont en cours d’étude. Par exemple, le microARN miR-210 qui a son expression augmentée chez les patients atteints de défauts de maturation de spermatozoïdes a aussi son expression fortement augmentée chez des patients atteints de cryptorchidie Duan et al., 2016. Signalons que la migration testiculaire définitive dans le scrotum ne concerne que les Primates, les Ongulés et les Marsupiaux. Chez les Rongeurs, les Insectivores et les chauve-souris, les testicules peuvent remonter dans la cavité abdominale. On voit que l’expression du gène SRY induit une cascade d’évènements qui aboutit au phénotype génital mâle. Il n’y a pas d’effets de dosage comme chez d’autres organismes. Les patients atteints du syndrome de Klinefelter sont XXY. Malgré la présence de 2 chromosomes X, le chromosome Y assure que les patients ont des organes génitaux mâles normaux jusqu’à la puberté où les testicules deviennent plus petits que la normale et où la spermatogénèse ne se fait pas correctement. Les patients sont stériles. Mais en ce qui concerne le développement embryonnaire, tout se passe bien. *Caryotype d’un patient atteint du syndrome de Klinefelter. Source À partir de la gonade bipotentielle, les ovaires se développent avec un programme génétique précis chez les embryons sans chromosome Y. Les cordons de cellules en formation au centre de la gonade dégénèrent et ce sont des cordons de cellules à la périphérie qui se développent, donnant les cellules folliculaires. Les cellules les plus proches des ovocytes deviennent les cellules de la granulosa tandis que les cellules les plus éloignées deviennent les cellules de la thèque. Ces processus de développement dépendent de l’expression de Wnt4 et la R-spondine qui accentue son effet ensemble, ils activent fortement la voie canonique Wnt/β-caténine Boyer et al., 2010, Chassot et al., 2014. Cette voie aboutit à l’inhibition de l’expression de Sox9 qui ne peut plus agir pour faire produire des testicules Kim et al., 2006. **Une quantité normale de Wnt4 est nécessaire pour éviter que FGF9 induise l’expression de SOX9 dans des gonades de souris XX. L’immunofluorescence de SOX9 rouge montre que l’ajout de FGF9 active l’expression de SOX9 dans les gonades hétérozygotes des Wnt4+/− XX G, mais pas dans les gonades Wnt4+/+ XX F. L’immunofluorescence anti-PECAM vert marque les cellules germinales et les cellules endothéliales. Barres d’échelle = 50 um. Source Une quantité trop forte de la voie de signalisation canonique Wnt/β-caténine peut aboutir à un développement d’ovaires chez des patients XY. Cela peut être provoqué par une duplication d’une région du chromosome 1 qui contient les gènes WNT4 et R-SPONDINE Jordan et al., 2001. En parallèle de la voie Wnt/β-caténine, le gène Foxl2 codant un facteur de transcription à boîte Forkhead voit son expression activée dans les ovaires et il est essentiel pour la mise en place de l’organisation des cellules folliculaires autour des ovocytes. Si on le délète chez l’adulte, les cellules folliculaires changent d’aspect et présentent des caractères rappelant les cellules de Sertoli avec l’expression de Sox9 qui est activée Uhlenhaut et al., 2009. Foxl4 est donc un facteur essentiel au maintien de l’identité féminine des structures ovariennes car il empêche leur transdifférenciation en structures masculines Georges et al., 2014. La répression qu’exerce Foxl2 sur l’expression de Sox9 se fait de manière conjointe avec le récepteur alpha aux œstrogènes ESR1. Foxl2 a aussi d’autres actions qui potentialisent les œstrogènes. Il augmente la transcription d’un gène codant une enzyme impliquée dans la synthèse des œstrogènes, l’aromatase Cyp19a1. Il stimule aussi la transcription du récepteur aux œstrogènes ESR2 Georges et al., 2014. **Multiples rôles de FOXL2 dans l’ovaire en relation avec la signalisation oestrogénique. Source *Séquence consensus reconnue par les récepteurs aux oestrogènes ESR sur les promoteurs et/ou enhancers de leurs gènes-cibles. Cette séquence s’appelle un ERE = estrogen response element. Source Les canaux de Müller sont maintenus car, en absence de cellules de Sertoli, il n’y a pas de production d’hormone anti-müllerienne. Sous l’action des œstrogènes, les canaux de Müller donnent les oviductes, l’utérus et la partie haute du vagin. Les canaux de Wolff qui ont besoin de recevoir de la testostérone pour survivre meurent par apoptose. *Appareil génital de la femme Alors que pour le développement des ovaires, la voie Wnt/beta-caténine est cruciale, elle est en revanche inhibée lors du développement des autres organes génitaux femelles. Dickkopf, un inhibiteur de la voie Wnt est exprimé dans le tubercule génital qui finit par donner le clitoris et les grandes lèvres sous l’influence des œstrogènes. Chez le mâle, un dérivé de la testostérone la DHT inhibe l’expression de Dickkopf ce qui permet à la voie Wnt d’agir et de transformer le tubercule génital en pénis et en scrotum Miyagawa et al., 2009. *Développement des organes génitaux externes. Le tubercule génital donne le gland et le prépuce du pénis ou du clitoris. Le renflement labio-scrotal donne le scrotum et les grandes lèvres. Le bourrelet latéral donne le corps du pénis ou du clitoris. Signalons que le corps du clitoris est interne et nettement plus grand que ce qu’on pensait il y a quelques décennies. Le sillon uro-génital donne les petites lèvres et le raphé. D’après Olin E. Nelsen, Comparative Embryology of the Vertebrates. Le développement et notamment la croissance des organes génitaux mâles se termine à la puberté. A partir de 10 ans, la kisspeptine dans l’hypothalamus augmente la sécrétion de GnRH ce qui induit en cascade l’augmentation de la production de LH, de FSH puis de testostérone Terasawa et al., 2013. Le développement des cellules germinales *Dessin par Anton von Leeuwenhoek 1632-1723 de spermatozoïdes de lapin et de chien. Grâce à ses travaux pionniers d’observations avec un microscope rudimentaire, von Leeuwenhoek a été le premier humain à observer des spermatozoïdes. Source A la fin du XIXème siècle, Auguste Weissmann proposa sa théorie du plasma germinatif où il distingue les cellules germinales, qui assurent la pérennité de l’espèce à travers la continuité de la descendance des individus, des cellules somatiques, responsables de la construction d’un individu mais par définition mortelles ». Les cellules germinales gardent aussi leur totipotence, contrairement aux cellules somatiques qui la perdent au cours de leur différenciation. En règle générale, cette totipotence ne peut s’exprimer qu’en cas de fécondation mais des cas de parthénogenèse où l’ovocyte se développe seul en embryon existent dans divers groupes de Métazoaires. Dans de nombreux organismes, la lignée germinale est parmi les premiers types de cellules à être mis de côté. Une lignée germinale séparée tôt du reste des cellules empêche la transmission de mutations somatiques aux générations futures, ce qui peut être un avantage. Les cellules germinales précoces, appelées cellules germinales primordiales PGC, sont spécifiées par des facteurs maternels ou par des signaux inductifs Lawson et al., 1999. Une fois spécifiées, les PGC ignorent les programmes de différenciation somatique et migrent vers le site dans lequel se forme la gonade Braat et al., 1999; Gross-Thebing et al., 2017; Extavour et Akam, 2003; Marlow, 2015. Là, les PGC prolifèrent, entrent en méiose avec un délai plus ou moins long et se différencient pour produire les gamètes spermatozoïdes chez les mâles et ovocytes chez les femelles. Les animaux dit clonaux tels que les Cnidaires ne séparent pas une lignée germinale pendant l’embryogenèse. Au lieu de cela, ils possèdent des cellules souches adultes qui contribuent aux tissus somatiques, mais aussi aux gamètes. Ce sont des animaux qui ont en général de très bonnes capacités de régénération. Ainsi, toute partie du corps possédant ces cellules souches peut régénérer un individu qui pourra produire des cellules germinales et transmettre ses gènes à une nouvelle génération. Le facteur de transcription AP2 Tfap2, un régulateur de la lignée germinale chez les Mammifères, est nécessaire et suffisant pour engager les cellules souches adultes, appelées cellules i, à devenir des cellules germinales chez le cnidaire Hydractinia symbiolongicarpus. On pense qu’une lignée germinale non séparée à l’état embryonnaire est un trait ancestral chez les Métazoaires. Dans cette hypothèse, un évènement clé dans l’évolution des lignées germinales aura été le décalage du programme d’induction de cellules germinales depuis les adultes vers l’embryon. La définition clinique de l’infertilité est définie comme l’incapacité des couples à concevoir un enfant après 18 mois de rapports sexuels réguliers non protégés. Selon les statistiques de l’Organisation Mondiale de la Santé, l’infertilité affecte environ 12 à 15 % des couples dans le monde American Society for Reproductive Medicine, 2015. Les facteurs masculins sont responsables de 50 % des cas d’infertilité, parmi lesquels 20 % à 30 % sont dus uniquement à des facteurs masculins et 20 à 30 % sont dus à des facteurs affectant les deux partenaires Tournaye et al., 2017. La prévalence de l’infertilité masculine a augmenté de 0,291 % par an de 1990 à 2017 dans le monde, et pourrait approcher la limite de 50 %. L’étude du développement des cellules germinales et de leur physiologie sert aussi à trouver des solutions pour les infertiles. Chez Caenorhabditis elegans Chez le nématode, la lignée germinale est mise en place à la fin de la quatrième division de clivage. Toutes les cellules germinales sont dérivées du blastomère P1. L’ovocyte contient des granules P dans son cytoplasme qui au cours de divisions asymétriques successives finissent dans les cellules P. Un composant de granule P, le produit du gène pgl est nécessaire pour le développement des cellules germinales, et régule certains aspects du métabolisme des ARNm. Le facteur de transcription à doigts de zinc PIE-1, produit par la mère, est impliqué dans le maintien des propriétés de cellules germinales dans les blastomères dérivés de P. En effet, chez les mutants pie-1, la lignée germinale se différencie en cellules intestinales surnuméraires Mello et al., 1992. Alors que la transcription est activée dans les cellules somatiques au stade 3-4 cellules, PIE-1 réprime la nouvelle transcription des gènes zygotiques dans les blastomères dérivés de P jusqu’à ce qu’il disparaisse aux alentours du stade 100 cellules. Cette répression générale protège les cellules germinales des actions de facteurs de transcription qui favorisent le développement en cellules somatiques Nakamura et Seydoux, 2008. **Répression généralisée de la transcription par PIE-1 dans les cellules germinales lors des premiers stades du développement de C. elegans. Dans les blastomères P2, P3 et P4, PIE-1 interagit avec la sous-unité Cycline T de P-TEFb, bloquant son interaction avec le domaine CTD de l’ARNpolymérase II et la phosphorylation sur la sérine 2 qui est nécessaire au passage à la phase d’élongation de la transcription. PIE-1 inhibe également la phosphorylation d’autres sérines sur le CTD par un mécanisme inconnu. Source Une caractéristique commune des cellules germinales est la présence de granules germinaux nous venons de voir les granules P chez C. elegans. Il s’agit de compartiments cytoplasmiques sans membrane qui se forment par séparation en phase liquide-liquide LLPS à partir du cytoplasme Brangwynne et al., 2009. Riches à la fois en ARN et en protéines de liaison à l’ARN, les granules germinaux contiennent un grand nombre de molécules ayant des rôles dans la régulation post-transcriptionnelle de l’ARN et la préservation de l’intégrité du génome. Ces assemblages complexes de ribonucléoprotéines RNP sont importants pour la spécification, la maintenance et le développement normal de la lignée germinale Knutson et al., 2017. ***La protéine PIWI est ségrégée très tôt dans les cellules qui vont donner la lignée germinale chez Caenorhabditis elegans. Immunofluorescence contre la protéine PIWI vert qui est une protéine de la famille Argonaute qui se fixe aux ARN. On la voit, dès le stade zygotique, se localiser à une extrémité le futur côté postérieur. Elle sera héritée uniquement par le blastomère P. Ensuite, elle est ségrégée uniquement dans une cellule. Au stade 100 cellules, elle est héritée par 2 cellules pour la première fois. Immunofluorescence contre la protéine CSR-1 qui fait partie de la même famille Argonaute et qui finit par être présente uniquement dans la lignée germinale, mais avant, elle a une répartition plus généralisée que PIWI. Source La spécification des PGC nécessite l’activité de régulateurs de la chromatine qui induisent des changements à l’échelle du génome dans l’expression des gènes. Chez C. elegans, la méthyltransférase MES-4 et le Polycomb Repressive Complex PRC2, comprenant MES-2, 3 et 6 coopèrent pour ajouter desmodifications épigénétiques sur les histones favorables à la transcription sur les gènes spécifiques de la lignée germinale pour MES-4 et répressives pour les gènes de la lignée somatique pour PRC2 Gaydos et al., 2012. L’activation dépendante de MES-4 des gènes de la lignée germinale est antagonisée dans les lignées somatiques par un groupe de régulateurs transcriptionnels Curran et al., 2009 ; Petrella et al., 2011 ; Unhavaithaya et al., 2002. Parmi ceux-ci, DRM et LIN-15B répriment les gènes de détermination de la lignée germinale dans les cellules somatiques Petrella et al., 2011. La perte de facteurs DRM ou LIN-15B provoque une activation ectopique des gènes de la lignée germinale dans les cellules somatiques. ***LINA5-B réprime la détermination germinale dans les cellules somatiques. Immunofluorescence avec un anticorps reconnaissant PGL-1 rouge et PGL-3 vert dans des larves L1 sauvages WT ou mutantes perte-de-fonction lin-15B. Les L1 sauvages ont une fluorescence uniquement dans les deux cellules germinales primordiales PGC Z2 et Z3 pointes de flèche, tandis que les mutants présentent en plus une forte expression ectopique dans les autres cellules. Source L’inactivation de MES-2/-3/-4/-6 supprime l’expression du gène de la lignée germinale ectopique des mutants lin-15B à 26°C. Ces observations suggèrent que les facteurs DRM et LIN-15B antagonisent l’activité du MES dans les lignées somatiques pour empêcher les gènes de la lignée germinale de s’exprimer. Chez les Mammifères Chez l’embryon de souris à E7,25, il y a apparition de 15 à 100 cellules germinales primordiales PGC dans l’endoderme du sac vitellin et dans la région de l’allantoïde proche de la ligne primitive. Elles ont été identifiées initialement par l’activité importante de leur alcaline phosphatase Ginsburg et al., 1990. *Activité alcaline phosphatase des premières cellules germinales primordiales chez un embryon de souris de E7,25 en gastrulation. Les cellules germinales primordiales sont ici désignées par APc. Le côté postérieur est vers la droite. a = amnios; al= allantoïde en début de croissance; ec = exocoelome. Source Les PGC sont spécifiés au même endroit chez l’embryon humain à la fin de la 2ème semaine après la fécondation Chen et al., 2019. Contrairement à beaucoup d’autres modèles, chez les Mammifères, les PGC ne se forment pas par héritage de matériel cytoplasmique mais par induction. Les souris Bmp4-/- ne forment pas de cellules germinales et l’expression ectopique de BMP4 dans un épiblaste compétent peut induire des cellules germinales ectopiques. On en déduit que le destin des cellules germinales est induit dans l’épiblaste vers le jour embryonnaire E6 par BMP4 produit dans l’ectoderme extra-embryonnaire Lawson et al., 1999. En réponse au BMP4, les cellules induites en PGC activent l’expression de Oct4 et de Sox2 qui codent des facteurs de transcription impliqués dans la pluripotence et le profil de méthylation de l’ADN de ces cellules change. Blimp1 Prdm1 et Prdm14 sont des régulateurs transcriptionnels critiques pour le devenir des PGC Kurimoto et al., 2008, Ohinata et al., 2005, Vincent et al., 2005, Yamaji et al., 2008, de même que AP2γ codé par Tfap2C qui agit en coordination avec d’autres facteurs de transcription, tels que PAX5 et SOX17. La spécification des PGC nécessite l’activité de régulateurs de la chromatine qui induisent des changements à l’échelle du génome dans l’expression des gènes. Par exemple, chez la souris, le répresseur transcriptionnel Blimp1 Prdm1 initie la spécification des PGC en bloquant l’expression d’un programme mésodermique qui reste actif dans les cellules somatiques voisines sans Blimp1 Ohinata et al., 2005. Le génome devient globalement hypométhylé, une caractéristique qui rapproche les PGC des cellules pluripotentes telles que les cellules de la masse cellulaire interne, les cellules ES et les cellules iPS. Malgré le fait que les PGC des Mammifères sont spécifiés par des signaux inductifs et non pas par héritage maternel comme dans beaucoup d’autres animaux, leur profil transcriptomique est assez similaire par exemple, 80% des transcrits sont similaires entre les cellules germinales humaines et celles du xénope Butler et al., 2018. Les PGC migrent dans l’épithélium endodermique de l’intestin postérieur où 170 à 350 PGC se trouvent au jour 9 du développement fœtal chez la souris, puis le long du mésentère dorsal vers les crêtes génitales situées dans le toit du cœlome qui est le site du développement des gonades Molyneaux et al., 2001. Durant cette migration, les PGC sont entourées de cellules sécrétant SCF pour Stem Cell Factor qui est indispensable pour leur survie et leur migration Yan et al., 2000. Le récepteur de SCF est une tyrosine-kinase transmembranaire, c-kit. Les PGC ont aussi besoin du ligand SDF-1 pour migrer correctement et elles expriment son récepteur CXCR4 Ara et al., 2003. L’expression par les PGC de l’intégrine β1 est également nécessaire à leur migration Anderson et al., 1999. Les PGC migrent aussi durant une partie de leur trajectoire dans le mésentère dorsal le long de fibres nerveuses du système nerveux autonome, et des échanges de signaux sont possibles entre les deux populations Mollgard et al., 2010. *La signalisation SDF-1/CXCR4 est nécessaire pour la migration ordonnée des cellules germinales primordiales chez le poisson-zèbre. La fonction de guidage des PGC par SDF-1/CXCR4, présente chez les Mammifères est conservée chez les Vertébrés, comme on peut le constater ici chez le poisson-zèbre. Ses cellules germinales ont pu être suivies chez le sauvage et le mutant cxcr4b-/- car les poissons portent un transgène où le gène codant Cherry une protéine fluorescente qui émet dans le rouge est sous le contrôle d’un promoteur spécifique des cellules germinales. Barre d’échelle 100 μm. Source Il ne semble pas y avoir de signaux chémoattracteurs à distance en provenance de la destination des PGC, c’est-à-dire les crêtes génitales, car dans des souris mutantes où les crêtes génitales sont absentes, les PGC migrent quand même dans la bonne direction. Ce n’est alors que la toute dernière phase de migration et de prolifération qui est affectée Chen et al., 2013. Il y a environ 5 000 PGC dans les embryons de souris de 11 à 12 jours et plus de 20 000 PGC au moment où les crêtes génitales sont complètement colonisées aux jours 13-14. Chez l’humain, les crêtes génitales sont colonisées au cours de la 5ème semaine après la fécondation. Ces PGC sont la seule source de cellules germinales adultes. Ce n’est qu’une fois arrivées dans les crêtes génitales que les PGC activent l’expression de Dazl une protéine se liant aux ARN et qu’ainsi leur devenir est totalement restreint à la production de gamètes des études récentes ont montré que les PGC en migration gardent des potentialités différentes Nicholls et al., 2019. L’origine et la migration des PGC vers les crêtes génitales sont les mêmes chez les mâles et les femelles. Ces cellules sont bipotentielles, c’est-à-dire qu’elles peuvent donner des ovocytes ou des spermatozoïdes. La différenciation sexuelle des gonades, en testicules ou en ovaires, se produit dans l’embryon de 12 à 13 jours. C’est cet environnement qui va orienter la différenciation des PGC en ovocytes ou en spermatozoïdes Nicholls et al., 2019. Ovogenèse et folliculogenèse L’embryon femelle de souris de 13 jours possède un ovaire différencié avec toutes les PGC converties en ovogonies en division active. Dès le 12ème jour de l’embryogenèse, quelques ovogonies entrent dans la première prophase méiotique. Au jour 14, à peu près la moitié des cellules germinales sont entrées en méiose. Au jour 15, l’ovaire ne contient que des ovocytes à divers stades de la prophase I de méiose cela correspond à la 9ème semaine du développement chez l’Homme. C’est une très grande différence avec le développement des cellules germinales mâles qui n’entrent en méiose qu’à la puberté. Cette entrée précoce en méiose des ovogonies est sous le contrôle de la protéine Stra8 Baltus et al., 2006. **Stra8 est nécessaire pour l’entrée en méiose des ovogonies dans les ovaires embryonnaires. Coupes d’ovaires de souris sauvages WT ou mutantes homozygotes perte-de-fonction pour Stra8 Stra8-/- à différents stades. A E14,5, on observe des chromosomes en phase leptotène de méiose I dans les souris WT et à E16,5, des chromosomes en phase zygotène et pachytène de méiose I. Rien de tel n’est visible en absence de Stra8. Source L’expression de Stra8 est activée par l’acide rétinoïque secrété par le mésonéphros juste à côté. Dans les testicules en développement, l’acide rétinoïque ne peut pas agir car les cellules y produisent Cyp26b1 qui est une enzyme qui dégrade l’acide rétinoïque Saba et al., 2014. Au moment de la puberté chez le mâle, les cellules de Sertoli commencent à produire de l’acide rétinoïque et l’expression de Cyp26b1 baisse, ce qui permet à Stra8 d’être activé et à des cellules germinales mâles de commencer leur méiose. Il faut environ 4 jours aux ovocytes pour réaliser les recombinaisons homologues des crossing-overs, et au jour 18, certains ovocytes ont atteint le stade diplotène de la première prophase méiotique. Au jour 5 après la naissance, presque tous les ovocytes sont arrêtés au stade diplotène tardif où ils restent jusqu’à ce qu’ils soient stimulés pour reprendre la méiose au moment de l’ovulation. On considère qu’à ce stade, il n’y a plus de cellules souches germinales Lei et Spradling, 2013. Près de la moitié de la population d’ovocytes de souris est perdue au cours des 2 à 3 premières semaines après la naissance ; une perte d’ovocytes encore plus importante se produit chez la femme qui passe de 7 millions d’ovocytes à 6 mois de développement à 1 million autour de la naissance et à au début de la puberté. Les ovocytes sont contenus dans des follicules primordiaux qui se structurent autour des ovocytes d’abord par des couches simples de 4 à 6 cellules de type épithéliales aplatie. Puis les trois couches de cellules de forme cubique de la granulosa se mettent en place au moment où les ovocytes ont terminé leur phase de croissance. Les follicules primordiaux produits chez le fœtus sont très stables et ont une demi-vie d’environ 10 mois à l’âge adulte chez la souris et de plusieurs décennies chez la femme Lei et Spradling, 2013. Le maintien et la survie de ces follicules primordiaux sont importants pour la fertilité et certaines femmes peuvent avoir une fertilité diminuée à cause d’une diminution de la réserve ovarienne en follicules. Les mécanismes en sont encore peu connus mais une étude récente a montré une augmentation de l’expression d’un microARN, miR-484 dans les cellules folliculaires des patientes atteintes de diminution de la réserve ovarienne. Ce miR-484 a pour cible YAP1 un co-facteur de transcription qui stimule l’expression de protéines importantes pour la prolifération et l’inhibition de l’apoptose dans les cellules folliculaires Li et al., 2022. **Une dérégulation de l’expression de miR-484 aboutit à une diminution de la survie des cellules folliculaires ici de la granulosa et à une diminution de la réserve ovarienne. Source *Vue générale de l’ovogenèse et notamment des différents blocages de la méiose chez la femme. Le passage de la prophase I à la métaphase II a lieu lors de l’ovulation. Source Les ovocytes sont bloqués en prophase I de méiose et entrent en quiescence. C’est un cas exceptionnel car habituellement la quiescence concerne des cellules en G0 et ici, les cellules sont en méiose. Cet état de quiescence peut persister des décennies chez la femme Kim and Kurita, 2018. PTEN, un inhibiteur de la PI3kinase car il reconvertit PIP3 en PIP2 a été impliqué dans le maintien de cette quiescence. **La voie de signalisation PI3K et la maturation des ovocytes de Mammifère. PI3Kinase phosphoryle PIP2 pour produire PIP3 au niveau de la partie intracellulaire de la membrane plasmique, tandis que PTEN empêche la conversion de PIP2 en PIP3. Quand PIP3 s’accumule, il stimule l’activité d’Akt, une sérine/thréonine kinase qui phosphoryle le facteur de transcription FOXO3 ce qui l’exclut du noyau, où il activait des gènes inhibiteurs de la maturation ovocytaire. Par conséquent, quand la PI3Kinase est activée et PTEN inactif, la maturation ovocytaire se déclenche. La petite GTPase Cdc42 peut activer la voie de signalisation PI3K en diminuant l’expression de PTEN et en activant directement PI3K. PI3K = phosphoinositide 3-kinase; PIP2 = phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate; PIP3 = phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate. Source Également, l’inactivation de mTORC1, une sérine/thréonine kinase par le complexe TSC1/TSC2 assure le maintien de l’arrêt de la méiose. Chez les souris Tsc1-/-, tous les follicules primordiaux sont activés à la puberté aboutissant à une déplétion prématurée du stock conservé depuis la naissance Adhikari et al., 2010. L’activation physiologique des follicules primordiaux a lieu à partir de la puberté et concerne une cohorte d’un nombre variable de follicules selon les espèces. Dans les ovocytes correspondant, la voie PI3K/Akt n’est plus freinée par PTEN et Akt phosphoryle FOXO3, le principal facteur de transcription responsable de l’arrêt de la maturation. FOXO3 ne peut alors plus entrer dans le noyau John et al., 2008. Dans des modèles murins d’endométriose, la voie PI3K/Akt/FOXO3 est trop activée et aboutit à une activation excessive des follicules primordiaux Takeuchi et al. 2019. *Coupe d’ovaire de lapine. La zone des follicules primordiaux est délimitée par les points noirs. Les autres follicules plus internes sont à différents stades de développement. Source Lorsque les follicules sont activés, le nombre de cellules folliculaires augmente jusqu’à > 50 000 dans les follicules de De Graaf provient de Regnier De Graaf, un physiologiste néerlandais du XVIIème siècle qui a découvert ces follicules. Le follicule en développement est un syncytium de cellules reliées par des canaux cytoplasmiques intercellulaires appelés jonctions communicantes ou jonction gap et cela inclut également l’ovocyte et les cellules qui l’entourent Kidder et Mahwi, 2002; Wassarman, 2002. *Folliculogenèse anormale dans les ovaires sans connexin43 Cx43 qui forme les jonctions gap. En l’absence de Cx43 en bas, le développement folliculaire s’arrête à un stade préantral précoce reflétant l’échec de la population des cellules de la granulosa à se développer. Les ovaires sauvages contiennent des follicules antraux d’apparence normale. a antre ; cg couche de cumulus granulosa ; mg, couche de granulosa murale ; o ovocyte. Source La communication entre l’ovocyte et les cellules folliculaires est bidirectionnelle ; les cellules folliculaires régulent la croissance des ovocytes et les ovocytes régulent le développement folliculaire. Les follicules présentent un antre naissant lorsqu’ils ont plusieurs couches cellulaires d’épaisseur et, à mesure que l’antre se dilate, les ovocytes prennent une position acentrique entourés de deux ou plusieurs couches de cellules du cumulus oophorus. Les cellules du cumulus oophorus les plus proches de la zone pellucide en développement de l’ovocyte forment la corona radiata. Des contrôles croisés ont lieu entre l’ovocyte et les cellules folliculaires, coordonnant l’ensemble du développement des follicules. GDF-9 est une protéine secrétée par l’ovocyte de la famille des TGFβ et qui est nécessaire à la maturation des cellules de la granulosa et de la thèque Otsuka et al., 2011. Des mutations gain-de-fonction dans le gène codant GDF-9 ont été découverts chez des familles qui produisent plus de faux jumeaux que la moyenne, indiquant qu’il favorise le développement des follicules jusqu’à provoquer des ovulations multiples Palmer et al., 2006. Lorsque l’ovulation est déclenchée par un pic de concentration de LH produite par l’adénohypophyse des bouleversements importants ont lieu. Non seulement l’ovocyte entouré des cellules de la corona radiata est expulsé mais aussi il y a une reprise de la méiose qui était bloquée en prophase I quelques fois depuis des décennies chez la femme. La méiose avance jusqu’en métaphase II où il y a un nouveau blocage. *Cycle hormonal féminin Chez les Amphibiens, où la reprise de la méiose a été très étudiée comme un modèle de contrôle du cycle cellulaire c’est la progestérone qui a un rôle prépondérant ***Modèle de libération du blocage de prophase I dans les ovocytes de Xénope. Le GPR185 couplé au Gαs constitutivement actif maintient une activité élevée de l’AMPc et de la PKA, assurant l’arrêt de la prophase voie rouge à droite. Le déblocage de la méiose voie verte à gauche est déclenché par les hormones stéroïdes, principalement la progestérone, avec la contribution potentielle de IGF-1 et son récepteur IGF-1R. La progestérone interagit avec son récepteur nucléaire canonique iPR mais aussi avec un récepteur lié à la membrane plasmique mPR. En se liant à la progestérone, ces récepteurs inhibent la voie GPR185 et/ou inhibent indépendamment l’adénylate cyclase en recrutant Gαi et en inhibant GαS. Ils pourraient aussi agir indépendamment de la voie de blocage. Ces cascades convergent vers la synthèse de nouvelles protéines nécessaires à l’activation du MPF voir figure suivante. Source **Reprise de la méiose ovocytaire chez le xénope. Les ovocytes arrêtés en G2 ou en prophase de méiose contiennent du pré-MPF, c’est-à-dire des complexes Cdk1-cycline B inactifs dans lesquels Cdk1 est inhibé par la phosphorylation de T14 et Y15. La progestérone initie une voie de signalisation qui conduit à la déphosphorylation de T14 et de Y15 de Cdk1. Le MPF favorise la rupture de l’enveloppe nucléaire GVBD pour Germinal Vesicle Breaking, identifié par une tache blanche au pôle de l’hémisphère animal et la formation du fuseau en métaphase I. Après expulsion du premier globule polaire, le fuseau de la métaphase II s’organise et l’ovocyte s’arrête à ce stade, jusqu’à la fécondation. En haut deux photos d’ovocytes de Xenopus, arrêt G2 à gauche et GVBD à droite. Source Spermatogenèse Une fertilité réussie nécessite une grande quantité de spermatozoïdes normaux. Afin de répondre à la norme de fertilité minimale, la concentration en spermatozoïdes doit être supérieure à 15 millions par ml, dont au moins 40 % doivent être de motilité normale et au moins 4 % avec une morphologie normale selon les critères pour l’examen en laboratoire du sperme humain paramètres de l’Organisation Mondiale pour la Santé OMS, 2010. La génération de spermatozoïdes dépend d’un processus de différenciation cellulaire dynamique dans les tubules séminifères du testicule, appelé spermatogenèse Griswold, 2016. Ce processus commence par l’auto-renouvellement et la différenciation des spermatogonies. L’auto-renouvellement et la différenciation de ces cellules doivent pouvoir s’équilibrer pour maintenir les populations de cellules souches tout en formant des spermatozoïdes. Les caractéristiques de cellules souches des spermatogonies sont maintenues par le répresseur transcriptionnel Plzf Costoya et al., 2014 et par la protéine liant les ARN Nanos2. La perte localisée de Nanos2 aboutit à une perte du pool de spermatogonies qui se différencient sur place de manière ectopique Sada et al., 2009. Nanos2 agit notamment en réprimant la traduction de protéines qui déclenchent habituellement la méiose. Il se localise dans les corps P, un centre de dégradation des ARNm où il est associé avec des enzymes qui éliminent la queue polyA des ARNm, ce qui les amène à être dégradés Saga, 2010. Les cellules de Sertoli sont les cellules épithéliales de soutien des tubes séminifères, dont la principale fonction est d’assister et de nourrir les cellules germinales. Ce sont les premières cellules mâles spécifiques à se différencier dans la gonade fœtale et, conjointement avec les cellules germinales, elles subissent une morphogenèse tubulaire pour former des cordons testiculaires Svingen et Coopman, 2013, qui sont les unités structurelles et fonctionnelles du testicule. Ces cordons donnent naissance ensuite aux tubules séminifères adultes. Au fur et à mesure que le testicule se développe, les cellules de Sertoli subissent des changements importants dans leur comportement cellulaire. Du stade fœtal jusqu’à environ 10 à 14 jours après la naissance chez les rongeurs, les cellules de Sertoli se divisent activement, augmentant le diamètre des tubes séminifères et le nombre de niches potentielles des spermatogonies dans les testicules Oatley et al., 2011. À la fin de cette période, les cellules de Sertoli quittent le cycle cellulaire et restent au repos tout au long des stades juvéniles et adultes. GATA1 est initialement exprimé dans les cellules de Sertoli postnatales immatures, puis à la maturation, son expression est augmentée uniquement dans un sous-ensemble de tubules séminifères d’une manière dépendante des stades spécifiques des cellules germinales dans le tubule Yomogida et al., 1994. Le récepteur aux androgènes AR, c’est à dire le récepteur de la testostérone produite par les cellules de Leydig, est transféré du cytoplasme des cellules de Sertoli au noyau lors de la maturation Sharpe et al., 2003. *Coupe de testicule de chat. *Coupe de la paroi d’un tube séminifère. De leur côté, les spermatogonies prolifèrent et s’auto-renouvellent pour maintenir leur population, tandis qu’un sous-ensemble de ces cellules se transforment en progéniteurs spermatogoniaux indifférenciés amplificateurs transitoires spermatogonies indifférenciées de type A. Ces progéniteurs prolifèrent pour former des chaînes spermatogonales, puis procèdent à un programme de différenciation lancé en réponse à l’acide rétinoïque RA produit par les cellules de Sertoli. Les spermatogonies de type B qui en résultent initient ensuite la méiose et passent par plusieurs stades spermatocytes ». Après la fin de la méiose, les stades spermatide ronds et spermatides allongés se succèdent avant de finalement devenir des spermatozoïdes différenciés Griswold, 2016; Oatley et Brinster, 2012. Au cours de toutes ces étapes, les cellules de Sertoli nourrissent les cellules germinales au fur et à mesure qu’elles prolifèrent et se différencient pour donner naissance aux spermatozoïdes. *Spermatogenèse. Source Au cours de la spermatogenèse adulte à l’état d’équilibre, la polarisation des cellules de Sertoli est essentielle pour soutenir les différentes étapes de la spermatogénèse et pour compartimenter ses fonctions, notamment le maintien des cellules souches/progénitrices germinales dans le compartiment basal du tubule séminifère tout en favorisant simultanément la spermiogenèse dans le compartiment luminal apical Oatley et Brinster, 2012. *Les niveaux d’hormones reproductives masculines de la période fœtale à la période adulte. Au début du stade fœtal, le déclenchement de la sécrétion d’hormones testiculaires est indépendant de l’hormone lutéinisante LH et de l’hormone folliculo-stimulante FSH. Puis à partir du deuxième et du troisième trimestre, la LH et la FSH sont les principaux régulateurs de la production hormonale des cellules de Sertoli et de Leydig. Pendant environ 6 mois après la naissance, les taux de LH, FSH et d’hormones testiculaires restent élevés. Ensuite, pendant la petite enfance et l’enfance, les taux de gonadotrophines, de testostérone T et du facteur 3 analogue à l’insuline INSL3 diminuent, tandis que ceux de l’hormone anti-müllérienne AMH et de l’inhibine B restent élevés. Pendant la puberté, la FSH, la LH, la testostérone et l’INSL3 augmentent à nouveau pour atteindre les niveaux adultes. L’AMH est inhibée par la testostérone, et l’inhibine B est stimulée par la FSH. Source *Contrôle de la spermatogenèse par l’axe hypothalamo-hypophysaire et rétrocontrôle négatif. L’hypothalamus et l’hypophyse régulent la production de testostérone dans les cellules de Leydig et l’activité des cellules de Sertoli. La GnRH active l’hypophyse antérieure pour produire de la LH et de la FSH, qui stimulent à leur tour respectivement les cellules de Leydig et les cellules de Sertoli. Le système est une boucle de rétroaction négative car les produits finaux de la voie, la testostérone et l’inhibine, interagissent avec l’activité de la GnRH pour inhiber leur propre production. Source La spermatogenèse est bien entendu sous le contrôle d’hormones. Le récepteur de la FSH une hormone produit dans l’adénohypophyse sous le contrôle de l’hypothalamus est principalement exprimé sur les cellules de Sertoli. La FSH contrôle la maturation, la prolifération et la fonction des cellules de Sertoli Abel et al., 2008. Des mutations de la FSH ou de son récepteur ont été associées à une diminution du nombre de cellules de Sertoli et du nombre de spermatozoïdes Tapalainen et al., 1997. Sous le contrôle de la FSH, les cellules de Sertoli sécrètent du GDNF qui est un facteur essentiel de maintien des spermatogonies Kubota et al., 2004. Le récepteur au GDNF, Gfrα1 est exprimé dans les spermatogonies Uchida et al., 2016. Egalement, la fonction de la petite GTPase Cdc42 est nécessaire dans les cellules de Sertoli pour le maintien des caractères de cellules souches des spermatogonies Heinrich et al., 2021. Cdc42 agit pour établir et maintenir la polarité des cellules de Sertoli et cette polarité est essentielle pour envoyer les bons signaux aux spermatogonies d’un côté basal et aux spermatides en cours de différenciation de l’autre côté apical. Toute perte de polarité provoque un envoi de signaux incorrectement adressé qui aboutit à la perte des cellules souches. **La déplétion de Cdc42 spécifiquement dans les cellules de Sertoli aboutit à la disparition complète des cellules germinales dans le testicule de souris adulte. Images d’immunofluorescence des testicules P60 adultes témoins Dhh-Cre;Cdc42flox/+ F et mutés Dhh-Cre;Cdc42flox/flox G, montrant l’absence de cellules germinales TRA98+ dans les testicules Dhh-Cre;Cdc42flox/flox. F’ est une image à plus fort grossissement des régions encadrées dans F. Les lignes pointillées indiquent les limites des tubules. Barres d’échelle = 100 µm. Source Le récepteur au LH est exprimé sur les cellules de Leydig et la fixation du ligand a pour effet de stimuler la production de testostérone Narayan, 2015. **L’expression d’un récepteur constitutif à la LH provoque une hyperplasie des cellules de Leydig. Coupes de testicule de souris de 12 semaines exprimant une forme mutée du récepteur à la LH, D582G, qui est constitutivement actif et qui se retrouve chez des garçons qui ont une puberté précoce. On observe une hyperplasie des cellules de Leydig visibles en rose entre les tubes séminifères qui suit une maturation plus précoce de ces cellules. D’autres analyses montrent des taux de testostérone très élevés dans le sang. Source Les fonctions de la testostérone sont médiées par le récepteur aux androgènes AR. Le récepteur aux androgènes est exprimé dans les cellules de Sertoli, les cellules de Leydig et le muscle lisse des artérioles des testicules, mais pas dans les cellules germinales Smith et Walker, 2014. La testostérone est cruciale pour le maintien du nombre de spermatogonies, l’intégrité de la barrière hémato-testiculaire, l’achèvement de la méiose, la maturation des spermatides et l’achèvement de la spermiation O’Hara et Smith, 2015. *Fonctionnement du récepteur aux hormones androgènes AR/testostérone. La testostérone T pénètre dans la cellule son hydrophobie permet la traversée de la membrane plasmique. La 5-alpha-réductase la convertit en dihydrotestone DHT. Lors de la liaison avec son ligand, le récepteur aux androgènes AR subit un changement de conformation, n’interagit plus avec des protéines de choc thermique hsp70 et est phosphorylée. L’AR peut alors pénétrer dans le noyau où se produisent la dimérisation, la liaison à l’ADN et le recrutement de coactivateurs transcriptionnels. Les gènes cibles sont transcrits ARNm et traduits en protéines. Source L’activation de la méiose dans la lignée germinale mâle est sous le contrôle du ligand SCF Stem Cell Factor et de son récepteur tyrosine-kinase c-kit sur les spermatocytes primaires. Une entrée retardée en méiose est observée chez les souris haplodéficientes en c-kit et des études transcriptomiques ont montré que des spermatogonies isolées de testicules après une mise en présence de SCF activent l’expression de nombreux gènes impliqués dans les phases précoces de la méiose, notamment Dmc1 qui code une protéine impliquée dans les crossing-overs Cardoso et al., 2014. Le niveau d’expression de Stra8 qui déclenche aussi la méiose dans les ovocytes augmente fortement. Lors de la première division cellulaire méiotique, le spermatocyte primaire produit deux spermatocytes secondaires, qui entrent ensuite dans la deuxième division méiotique et se divisent en quatre spermatides rondes qui contiennent chacun soit un chromosome X ou un chromosome Y. Enfin, les spermatides rondes haploïdes se différencient en spermatides allongés et finalement en spermatozoïdes par le processus de spermiogenèse Hendriksen, 1999. Pendant tout ce processus, les cellules migrent de la membrane basale vers le centre du tube séminifère et sont libérées dans la lumière. La cytokinèse n’est pas complète pendant les divisions mitotiques et méiotiques de ces processus Hendriksen, 1999. En effet, maillage d’actomyosine du corps central est stabilisé pour bloquer l’abscission et maintenir l’anneau contractile de sorte que des canaux annulaires se forment entre les cellules connectées et les cellules sont reliées par des ponts intercellulaires qui persistent jusqu’à la fin de la spermatogenèse Braun et al., 1989. Ce pont intercellulaire permet une libre communication cytoplasmique entre les cellules de génotypes différents. Étant donné que les ions et les molécules dont des protéines traversent facilement ces ponts intercellulaires, les cellules mûrissent de manière synchrone Braun et al., 1989; Jasin et Zalamea, 1992. La spermiogenèse représente une étape tardive de la spermatogenèse, au cours de laquelle les spermatides rondes post-méiotiques se différencient en spermatozoïdes matures par condensation de l’ADN et formation de la tête et de la queue des spermatozoïdes O’Donnell, 2014. Les spermatozoïdes sont ensuite libérés dans la lumière des tubules séminifères, dans un processus appelé spermiation, qui implique le remodelage et la réduction du cytoplasme França et al., 2016. *Schéma d’un spermatozoïde humain. La tête fait environ 5 µm et le flagelle fait 50 µm. Source Durant la spermiogenèse, l’appareil de Golgi forme l’acrosome à l’avant du noyau. Le flagelle commence à croître à partir d’un centriole. Le noyau prend une forme aplatie et effilée et la chromatine se condense. Elle échange 90% de ses histones contre des protamines. Riches en arginine et en cystéine, les protamines sont capables d’établir entre elles des ponts disulfures et contribuent ainsi à une forte condensation de la chromatine. La transcription s’éteint complètement en conséquence. Les CTCF qui bornent les domaines TAD les domaines topologiques d’association restent présents et organisent la chromatine de manière similaire à celle des cellules souches pluripotentes Balhorn, 2007; Hammoud et al., 2009; Jung et al., 2017. **Protamines accrochées à l’ADN. Les molécules de protamine se lient au grand sillon de l’ADN, rendent neutre le squelette phosphodiester alors qu’il est habituellement chargé négativement et provoquent l’enroulement des molécules d’ADN en structures toroïdales. Le modèle montre comment deux molécules de protamine atomes bleus s’enroulent autour de l’hélice d’ADN atomes blancs. Source Une partie du cytoplasme est éjecté sous la forme de corps résiduels qui sont phagocytés et éliminés par les cellules de Sertoli. Toutes ces modifications permettent d’obtenir une cellule la plus légère » et la plus mobile possible et également d’avoir un paysage chromatinien qui ressemble déjà à celui d’un embryon en développement précoce. Le système ubiquitine protéasome UPS joue un rôle important dans la spermatogenèse Richburg et al., 2014. En effet, l’ubiquitination et la dégradation des protéines sont nécessaires lors de la différenciation finale des spermatozoïdes qui doivent se débarrasser de toutes les protéines qui avaient été nécessaires à leur développement mais qui ne sont plus utiles. La voie UPS dépend de manière critique des ligases d’ubiquitine E3, qui fournissent une spécificité de substrat en sélectionnant des protéines cibles pour l’ubiquitination Metzger et al., 2014. RLIM, une E3 ubiquitine ligase joue un rôle important. Sans l’élimination des protéines qu’elle permet, une partie du cytoplasme ne peut être éliminée et les spermatozoïdes résultants sont peu mobiles. ***RLIM, une E3 ubiquitine ligase est exprimée à des stades précis de la spermiogenèse et dans les cellules de Sertoli. A Des coupes tissulaires de testicules de souris ont été traitées en immunohistochimie avec un anticorps anti-RLIM. Les zones encadrées sont affichées avec un grossissement plus élevé. Coloration DAB substrat d’immunohistochimie des coupes de testicules générées à partir de mutants Rlim cKO/YSox2-Cre et de contrôles fl/Y, des mâles de même portée mais où un allèle de Rlim est toujours fonctionnel. Les flèches rouges boîte 1 et les flèches jaunes boîte 2 pointent respectivement vers les cellules germinales plutôt proches de la lumière du tube séminifère donc des spermatides et les cellules situées à la périphérie des tubules séminifères qui présentent une coloration RLIM élevée. Notez en A à gauche que les spermatides ne sont pas présents dans tous les tubes séminifères seules les cohortes qui sont presque arrivés au bout de la spermatogenèse sont visibles. Panneaux de droite cKO/Y mâle. Barres d’échelle = 150 µm. B Immunofluorescence sur testicule fl/Y avec des anticorps contre RLIM vert et PNA rouge pour déterminer les étapes de différenciation des cellules germinales dans les tubules séminifères car PNA marque l’acrosome. Barre d’échelle = 60 µm. C Immunofluorescence sur testicule fl/Y avec des anticorps contre RLIM vert et GATA1 rouge, un marqueur des cellules de Sertoli. Une analyse plus poussée de la morphologie des spermatozoïdes non montrée ici indique que sans RLIM, les spermatozoïdes sont mal formés car ils ne perdent pas assez de cytoplasme. Les cibles de RLIM ne sont pas encore connues. Barre d’échelle = 25 µm. Source Le passage des spermatogonies à des spermatozoïdes matures prend 65 jours chez l’Homme 34,5 jours chez la souris. Le nombre de spermatozoïdes par éjaculat a diminué de moitié dans les pays occidentaux au cours des 40 dernières années. Les facteurs environnementaux ont été mis en cause. Les produits chimiques peuvent altérer les gamètes à différents stades de développement, c’est-à-dire à la spermatogenèse, lors de la maturation épididymaire et lors de la composition du sperme. Les produits chimiques peuvent être d’origine naturelle, comme les mycotoxines et les métaux, ou d’origine humaine, comme les produits pharmaceutiques et les pesticides. De nombreux produits chimiques fabriqués par l’homme sont considérés comme des perturbateurs endocriniens tels que les phtalates, les polychlorobiphényles PCB et le bisphénol A BPA. Les effets indirects comprennent une stéroïdogenèse altérée peuvent modifier les niveaux d’hormones, notamment de testostérone. Par ailleurs, les effets sur la reproduction peuvent être plus indirects et n’être révélés qu’à la génération suivante l’exposition paternelle à certains produits chimiques environnementaux tels que le BPA et le DDT produit des effets épigénétiques sur l’embryon en développement Komski-Elbaz et al., 2021. EN DIRECT DES LABOS Décrypter le rôle de l’épigénétique dans la fertilité masculine Institut Curie, Paris AUTRES RESSOURCES Le déterminisme du sexe chez les Mammifères – Institut Français de l’Education La gamétogenèse chez l’Humain – Université de Berne LIEN VERS LE GLOSSAIRE

MathieuFraise ne le nie pas et en explique la raison : « C’est un pont qui date de 1950 et qui passe au-dessus d’un canal. La difficulté, avec ces ponts est d’éviter les infiltrations d Le CISSS de la Côte-Nord offre un nouveau service d’accompagnement en sécurisation culturelle » pour les membres des Premières Nations. L’établissement de santé espère devenir un centre d’excellence » en la matière. Sept-Îles Baudouin Lalo échange quelques mots en innu-aimun avec un patient allongé sur une civière dans une chambre de l’hôpital de Sept-Îles, sur la Côte-Nord. L’aîné hospitalisé a l’air bien. Rieur, il fait même quelques blagues. M. Lalo va venir prendre de vos nouvelles », lui lance Héléna Grégoire-Fontaine, conseillère-cadre à la liaison autochtone et culture organisationnelle du CISSS de la Côte-Nord. L’homme fait un signe de tête pour acquiescer, rassuré. PHOTO JULIEN CHOQUETTE, COLLABORATION SPÉCIALE Baudouin Lalo, accompagnateur en sécurisation culturelle au CISSS de la Côte-Nord, discute avec un patient originaire d’Uashat mak Mani-Utenam Baudouin Lalo est le premier accompagnateur en sécurisation culturelle » embauché par l’établissement de santé. Ce poste, aussi appelé navigateur de services », a été créé par le ministère de la Santé et des Services sociaux MSSS dans la foulée de la mort tragique de Joyce Echaquan à l’hôpital de Joliette, en septembre 2020. Tout ce qu’on souhaite, c’est qu’il n’y ait pas un deuxième Joyce Echaquan », confie le nouvel employé à La Presse. L’Innu originaire d’Unamen Shipu, une communauté de la Basse-Côte-Nord, a postulé parce qu’il veut justement réduire le fossé entre les membres des Premières Nations et le système de santé. PHOTO JULIEN CHOQUETTE, COLLABORATION SPÉCIALE Un patient originaire d’Uashat mak Mani-Utenam échange avec Baudouin Lalo et Héléna Grégoire-Fontaine. C’est celui qui fait le pont, c’est ce que ça veut dire dans notre langue », résume le grand gaillard en parlant de son poste. Il était auparavant traducteur dans le secteur juridique. M. Lalo agira d’ailleurs à titre d’interprète sur le terrain. Il ira d’étage en étage pour s’assurer que les patients autochtones ne manquent de rien, comprennent bien les traitements offerts et les interventions à venir. L’Innu collaborera aussi avec les équipes de soins pour faciliter la prise en charge du patient. PHOTO JULIEN CHOQUETTE, COLLABORATION SPÉCIALE Héléna Grégoire-Fontaine, conseillère-cadre à la liaison autochtone et culture organisationnelle du CISSS de la Côte-Nord Ça prend une personne qui a la capacité d’entrer en relation, d’être rassurante, d’être à l’écoute et d’être calme », résume Mme Grégoire-Fontaine, sous le regard attentif de sa recrue. En étant Innu, la création du lien de confiance est totalement différente. C’est comme s’il se crée d’emblée. Héléna Grégoire-Fontaine, conseillère-cadre à la liaison autochtone et culture organisationnelle du CISSS de la Côte-Nord, à propos de Baudouin Lalo Poursuivre dans la même voie Le CISSS de la Côte-Nord dessert les huit communautés innues situées sur son territoire de Tadoussac à Blanc-Sablon, en plus d’offrir des services à la nation naskapie de Kawawachikamach, près de Schefferville. Ce n’est pas d’hier que l’établissement de santé accueille des membres des Premières Nations, mais la direction souhaite maintenant aller plus loin dans sa relation avec les Autochtones. La sécurisation culturelle » fera partie des grandes priorités organisationnelles du plan stratégique 2022-2026 qui sera déposé cet été. On aimerait bien devenir un centre d’excellence en sécurisation culturelle et un exemple à suivre pour les autres CISSS et CIUSSS », résume la présidente-directrice générale de l’établissement, Manon Asselin. PHOTO JULIEN CHOQUETTE, COLLABORATION SPÉCIALE Le CISSS de la Côte-Nord aimerait éventuellement pouvoir offrir une présence autochtone 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. Un comité opérationnel » a été mis en place pour guider le CISSS dans ses orientations. Huit des neuf communautés desservies par l’établissement y sont représentées. Le regroupement Mamit Innuat, qui représente les bandes plus isolées de la Basse-Côte-Nord, et le Centre d’amitié autochtone de Sept-Îles sont aussi présents. Le CISSS de la Côte-Nord inaugurera sous peu un salon consacré à la sécurisation culturelle où les familles, visiteurs et patients innus pourront se réunir à l’hôpital de Sept-Îles. Le modèle sera ensuite déployé dans les autres installations du CISSS, dont le territoire s’étend sur 1300 kilomètres de littoral, indique Mme Asselin. L’hôpital de Sept-Îles embauche un interprète innu et un agent de liaison en plus de M. Lalo. Deux interprètes sont aussi situés à Baie-Comeau et un autre à Havre-Saint-Pierre. Deux autres postes d’accompagnateur en sécurisation culturelle sont également à pourvoir. Le CISSS aimerait éventuellement pouvoir offrir une présence autochtone 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. L’établissement planche également sur l’élaboration d’une formation propre à la culture innue et naskapie qui sera offerte au personnel. C’est en plus de la formation obligatoire sur les réalités autochtones ordonnée par le ministre de la Santé et des Services sociaux, Christian Dubé, dans les semaines suivant la mort de Joyce Echaquan. À ce jour, un peu plus du tiers des travailleurs du réseau de la santé et des services sociaux ont suivi le programme de 90 minutes. Québec avait aussi annoncé l’ajout de postes d’interprète, d’agent de liaison et de navigateur de services » comme M. Lalo. Ne pas oublier le personnel Le CISSS de la Côte-Nord compte dans ses rangs une équipe de liaison avec les autochtones, dont fait partie Mme Grégoire-Fontaine. La directrice qui supervise cette unité est également issue de la communauté innue. PHOTO JULIEN CHOQUETTE, COLLABORATION SPÉCIALE Valérie Duguay, assistante infirmière-chef, et Baudouin Lalo Mme Grégoire-Fontaine remarque qu’il y a parfois une méfiance » des membres des Premières Nations lorsqu’ils se présentent à l’hôpital, mais aussi une crainte » du personnel. Quand on parle de sécurisation culturelle, c’est pour rassurer les personnes des Premières Nations, mais le personnel a également besoin d’être rassuré qu’il fait bien les choses. Héléna Grégoire-Fontaine, conseillère-cadre à la liaison autochtone et culture organisationnelle du CISSS de la Côte-Nord Dans la chambre que visitent Baudouin Lalo et Héléna Grégoire-Fontaine, l’infirmière sur place confie que la création de ces nouveaux postes d’accompagnateur en sécurisation culturelle est plus que bienvenue. Aussitôt qu’on sent qu’il y a quelque chose qui ne va pas ou qu’il semble y avoir un malentendu, on les appelle tout de suite », indique Valérie Duguay, assistante infirmière-chef. Elle se rappelle que les mois qui ont suivi la mort de Joyce Echaquan ont été épouvantables » sur le terrain alors que le lien de confiance envers le système de santé pour les Premières Nations était plus qu’ébranlé. Ça a fait exploser quelque chose qui était peut-être latent, souffle-t-elle. C’est fragile, on travaille fort. » Qu’est-ce que la sécurisation culturelle ? La sécurisation culturelle désigne des soins qui sont offerts dans le respect de l’identité culturelle du patient, notamment. L’objectif est entre autres d’accroître le sentiment de sécurité des autochtones envers les services publics de santé. Le rapport de la Commission d’enquête sur les relations entre les Autochtones et certains services publics la commission Viens recommande au gouvernement de modifier la Loi sur la santé et les services sociaux pour y enchâsser la notion de sécurisation culturelle, et ce, en collaboration avec les autorités autochtones. Québec a reculé sur cet engagement à la fin de mars. En savoir plus 14 % Proportion approximative d’Autochtones parmi la population de la Côte-Nord Source CISSS de la Côte-Nord 6 Nombre de postes de navigateur de services » pourvus dans l’ensemble du réseau de la santé et des services sociaux. Onze postes sont en processus de dotation. Source MSSS 0ZIoU.

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celles du pont ne manquent pas de charge