Dissertationen zum Thema „Surface ouverte“

Ce travail de these a porte sur l'etude du transfert de charge resonant entre un atome et une surface metallique. En particulier, ont ete etudies des systemes (atomiques et moleculaires) complexes a couche electronique ouverte comme l'oxygene et l'azote et les differents effets multielectronmultietat associes: l'implication dans le transfert de charge de tous les etats de l'atome neutre et de l'ion negatif, le fort effet de polarisation, l'existence du processus de desexcitation via la formation d'un ion negatif. Cette these contribue aussi a l'analyse du role de la presence d'alcalins adsorbes sur la surface sur le transfert de charge: l'effet non local des adsorbats (par la variation du travail de sortie macroscopique) sur la probabilite de survie des ions negatifs pulverises a ete etudie dans le cas du systeme o#-/al et les resultats theoriques ont ete en tres bon accord avec les resultats experimentaux ; l'effet non local et local (la forte perturbation du transfert de charge aux alentours de l'adsorbat) ont ete etudies dans le cas du systeme n#--li/al, justifiant ainsi quantitativement l'observation experimentale d'ions n#-(#1d) formes par collision sur une surface a adsorbat. On a etudie l'excitation electronique par impact electronique de la molecule de o#2 physisorbee sur une surface (transitions interdites par le spin) et les differents effets dus a la geometrie d'adsorption et a la symetrie moleculaire ont ete analyses

Le comportement des mousses solides est complexe. Selon le solide qui les constitue, elles peuvent être élastiques, visco-élastiques, élasti-plastiques ou encore visco-élasto-plastique. Cependant, elles présentent toutes une même particularité : une phase de plateau à faible niveau deffort dans les courbes contrainte-déformation (ou force-déplacement).
Ce travail est dédié à létude de lorigine de la phase de plateau dans le cas des mousses élastiques à porosité ouverte. Celle-ci est attribuée au flambement élastique des arêtes des cellules. Létude repose sur la théorie de lhomogénéisation non convexe. En effet, on modélise la mousse par une microstructure tridimensionnelle périodique en prenant en compte les non-linéarités géométriques.
Dans un premier abord, on étudie deux cas de chargement en grandes transformations : une compression uniaxiale et une déformation uniaxiale (ou compression oedométrique). Les calculs sont faits sur des cellules détude de plus en plus grandes. Dans le cas de cellules détude pas « suffisamment grandes », on introduit une imperfection dans la position des nuds pour initier le flambement.
Ensuite, on applique des chargements multiaxiaux pour déterminer une surface de charge dans lespace des contraintes, marquant la limite de passage de la phase élastique initiale à la phase de plateau. La surface de charge, dite micro, est obtenue en considérant des variations du déplacement périodiques sur des cellules détude de plus ne plus grandes. Cest une surface de charge du type Drucker-Prager modifiée. On introduit également une nouvelle surface de charge, dite mixte, plus aisée à calculer et qui coïncide avec la surface micro dans le cas étudié.
Enfin, pour valider les résultats numériques, on réalise une étude expérimentale sur une mousse de caril.

Dans l'industrie alimentaire, les surfaces contaminées par des micro-organismes sont une cause majeure de contamination croisée, entraînant des maladies d'origine alimentaire et du gaspillage alimentaire. Malgré des efforts de nettoyage rigoureux, les taux de maladies d'origine alimentaire augmentent, ce qui suggère que les pratiques actuelles sont insuffisantes. Les méthodes de nettoyage traditionnelles consomment également de grandes quantités d'eau, d'énergie et de produits chimiques, soulevant des préoccupations en matière de durabilité et d'environnement. L'industrie explore des alternatives plus durables, telles que les méthodes de nettoyage à sec, les produits écologiques et les systèmes de contrôle avancés, pour réduire la consommation de ressources tout en maintenant les normes d'hygiène. Une alternative prometteuse pour le nettoyage des surfaces fermées est l'utilisation de la mousse, une méthode déjà utilisée pour les surfaces ouvertes. Le nettoyage avec de la mousse peut potentiellement réduire la consommation d'eau, d'énergie et de produits chimiques. L'objectif de cette thèse est d'étudier les liens entre les propriétés de la mousse et l'élimination de micro-organismes sur des surfaces ouvertes et fermées, et d'explorer des techniques de nettoyage innovantes afin de développer des méthodes plus durables et efficaces pour l'industrie alimentaire.La première partie est consacrée au nettoyage des surfaces ouvertes, c'est-à-dire au nettoyage par de la mousse en condition statique. Nous étudions ici l'élimination des spores hydrophiles et hydrophobes de Bacillus subtilis des surfaces en acier inoxydable en utilisant des mousses. Les mousses modèles sont formulées avec des tensioactifs biosourcés (acide 10-hydroxystéarique et cocoyl iséthionate de sodium). La relation entre la taille des bulles et la fraction liquide de la mousse et l'efficacité de la décontamination est étudiée pour déterminer les mécanismes d'action de la mousse. Les mousses elles-mêmes peuvent décontaminer les surfaces souillées par des spores, très probablement par des mécanismes de frottement/balayage et d'imbibition. Les mousses avec des bulles plus petites ont la plus grande efficacité de décontamination. Dans les conditions étudiées, la fraction liquide n'est pas le principal paramètre gouvernant l'efficacité de la décontamination.La deuxième partie est consacrée au nettoyage des surfaces fermées, c'est-à-dire au nettoyage par écoulement de mousse. Nous étudions ici l'efficacité de l'écoulement de mousse formulée avec un tensioactif modèle (dodecyl sulfate de sodium) en comparaison avec l'écoulement de mousse formulée avec des tensioactifs biosourcés (alkyl polyglycosides) pour éliminer les spores hydrophiles des tuyaux. Nous démontrons une efficacité similaire pour des temps de nettoyage courts. De plus, grâce à une évaluation du cycle de vie, nous démontrons la réduction de plusieurs impacts environnementaux avec l'utilisation de surfactants biosourcés par rapport au surfactant modèle.La troisième partie est consacrée à la stabilisation des émulsions eau-dans-eau et à la production d'une mousse basée sur ces émulsions. Nous étudions la stabilisation des émulsions PEG-dans-Dextran avec des réseaux de gel lamellaire basés sur des alkylpolyglycosides et des alcools gras. Nous montrons que des émulsions très stables sont obtenues sur une longue période pour des conditions de formulation spécifiques. Nous démontrons également pour la première fois la production d'une mousse basée sur des émulsions eau-dans-eau
In the food industry, surfaces contaminated with microorganisms are a major cause of cross-contamination, resulting in foodborne illness and food waste. Despite thorough cleaning efforts, foodborne illness rates are rising, suggesting current practices are insufficient. Traditional cleaning methods also consume large amounts of water, energy, and chemicals, raising sustainability and environmental concerns. The industry is exploring more sustainable alternatives, such as dry-cleaning methods, eco-friendly products, and advanced control systems, to reduce resource consumption while maintaining hygiene standards. One promising alternative for cleaning closed surfaces is the use of foam, a method already used for open surfaces. Foam cleaning can potentiallyreduce water, energy, and chemical consumption. The aim of this thesis is to study the links between foam properties and removal of microorganisms from both open and closed surfaces, and explores innovative cleaning techniques to develop more sustainable and efficient methods for the food industry.The first part is dedicated to the cleaning of open surfaces, i.e., static foam cleaning. Here we study the removal of hydrophilic and hydrophobic Bacillus subtilis spores from stainless steel surfaces by using foams. The model foams are formulated with bio-based surfactants (10-hydroxystearic acid and sodium cocoyl isethionate). The relationship between bubbles size and foam liquid fraction and the decontamination efficiency is investigated to determine the mechanisms of foam action. Foams themselves can decontaminate surface soiled with spores, most probably by wiping and imbibition mechanisms. Foams with smaller bubbles size have the highestdecontamination efficiency. Under the conditions studied, the liquid fraction is not the main parameter governing the decontamination efficiency.The second part is dedicated to the cleaning of closed surfaces, i.e., foam flow cleaning. Here we study the efficiency of foam flow formulated with a model surfactant (Sodium dodecyl sulfate) in comparison with foam flow formulated with bio-based surfactants (alkyl polyglucosides) to remove hydrophilic spores from pipes. We demonstrate similar efficiency for short cleaning times). In addition, through a life cycle assessment we demonstrate the reduction of several environmental impacts with the use of bio-based surfactant compared to the model surfactant.The third part is dedicated to the stabilization of water-in-water emulsions and the production of a foamulsion based ont these emulsions. We study the stabilization of PEG-in-Dextran emulsions with lamellar gel networks based on alkyl polyglucosides and fatty alcohols. We show that highly stable emulsions are obtained over a long period of time for specific formulation conditions. We also demonstrate for the first time the production of a foamulsion based on water-in-water emulsions

On utilise les idées de la théorie de Yang-Mills dans un cas non-compact, à savoir les fibres paraboliques (au sens de seshadri) sur une surface de Riemann avec des points marques. Pour des métriques adaptées à la structure parabolique, dégénérant aux points marques, on construit des espaces fonctionnels de connexions unitaires qui ont des singularités au-dessus des points marques. On donne un théorème de compacité faible a la uhlenbeck, ce qui permet de démontrer un théorème de mehta et seshadri reliant fibres paraboliques stables et représentations unitaires irréductibles du groupe fondamental de la surface privée des points marques, avec monodromie fixée autour de ces points. On en déduit une construction de l'espace des modules correspondants

Etude d'un resonateur electromagnetique ouvert a ondes de surface. Les expressions analytiques de l'equation aux frequences de resonance et du facteur de qualite sont etablies. Elles permettent l'etude de tous les modes tm::(onp) et te::(onp) en fonction des parametres geometriques et physiques du resonateur

La 1re partie de cette thèse présente une étude de la géométrie de surfaces rugueuses obtenues en laboratoire par fracturation de blocs de granite et de grès. Ces surfaces sont enregistrées à l'aide d'un rugosimètre à mesure mécanique et optique, développé pour cet usage. Les enregistrements sont bien décrits par un modèle auto-affine isotrope. La persistance des corrélations spatiales est sensiblement moins importante pour le grès que pour le granite. Dans un 2e partie, on étudie comment l'écoulement à travers une fracture ouverte est influencé par la rugosité de ses parois, lorsque les effets inertiels peuvent être négligés. Une étude expérimentale met en évidence une sensibilité importante de la perméabilité de la fracture vis-à-vis de l'orientation du gradient de pression effectif. Un modèle numérique confirme ces observations, et permet d'interpréter cette anisotropie hydraulique en termes de chenalisation de l'écoulement. La chenalisation est contrôlée par les hétérogénéités de grande échelle du champ des ouvertures, dont l'importance dépend grandement de l'ajustement entre les deux surfaces aux grandes échelles. Dans une 3e partie, une fracture remplie de gouge est modélisée comme un milieu poreux bidimensionnel composé d'une mono-couche de billes de verre. On étudie expérimentalement le déplacement d'un fluide mouillant par de l'air, de haut en bas, dans ce milieu. En ajustant la vitesse de filtration, c.-à-d. l'intensité des forces visqueuses, on étudie systématiquement la transition d'un régime d'écoulement stabilisé par la gravité, vers un régime d'écoulement où la rugosité de l'interface entre les deux fluides croît indéfiniment. Les effets capillaires, inhomogènes dans le milieu poreux, pilotent la dynamique locale du déplacement. En utilisant la théorie de la percolation, on prédit le seuil de l'instabilité et une loi d'échelle pour la largeur du front en déplacement stable. Ces prédictions sont vérifiées expérimentalement.

Le processus de fabrication des pièces usinées arrive à maturité concernant la fabrication assistée par ordinateur et la maîtrise du procédé d'usinage. Aujourd'hui, les perspectives d'améliorations importantes sont liées à l'optimisation de la commande numérique et de ses interactions avec le reste du processus de fabrication. L'objectif de cette thèse est donc de maîtriser les briques de base de la commande numérique pour optimiser le processus d'usinage 5 axes grande vitesse des surfaces complexes. La création d'une commande numérique ouverte nécessite le développement des algorithmes qui transforment le programme d'usinage en consignes échantillonnées pour les axes de la machine. La première partie des travaux consiste à rendre la géométrie suffisamment continue notamment pour les trajets interpolés linéairement en 5 axes qui présentent des discontinuités en tangence. Ensuite, l'interpolation temporelle du trajet crée la trajectoire d'usinage respectant les contraintes cinématiques et en particulier le jerk de chacun des 5 axes de la machine. L'implémentation matérielle de ces algorithmes permet de piloter une machine d'usinage grande vitesse 5 axes avec une commande numérique ouverte. Ainsi, les verrous technologiques associés aux commandes numériques industrielles sont levés et la chaîne numérique est entièrement contrôlée de la CFAO jusqu'au déplacement des axes. La maîtrise complète de la commande numérique offre la possibilité de définir exactement le trajet d'usinage à partir de la CAO sans introduire les écarts géométriques inhérents aux formats de description standards. L'interpolation de la trajectoire d'usinage directement sur la surface à usiner améliore de manière significative la qualité et la productivité de l'usinage des surfaces complexes. La commande numérique PREMIUM-OpenCNC permet la validation expérimentale de ces travaux et ouvre de nombreuses autres voies d'amélioration du processus de fabrication.

Plusieurs études tant numériques qu’expérimentales font état de la présence d’instabilités thermiques dans des films liquides chauffés uniformément par le bas pour des conditions aux limites et d’écoulements particuliers. La présence de ces instabilités modifiera les transferts thermiques associés. Le sujet de ce travail de thèse consiste à étudier numériquement les instabilités thermoconvectives d’un écoulement laminaire tridimensionnel de convection mixte dans un canal horizontal à surface libre. Les variations de la tension de surface avec la température (effet Marangoni ou effet thermocapillaire) sont prises en compte. Bien que d’un intérêt certain pour de nombreuses applications industrielles, cette situation a été très peu étudiée d’un point de vue académique dans la configuration considérée ici. Dans cette de configuration plusieurs types de structures thermoconvectives sont susceptibles d’apparaître. Lorsque les forces induites par les courants de convection naturelle, forcée et thermocapillaire sont du même ordre de grandeur, les premiers résultats montrent un développement des instabilités sous forme de rouleaux convectifs longitudinaux stationnaires semblables à ceux rencontrés pour des écoulements de type Poiseuille-Rayleigh-Bénard. A notre connaissance, c’est la première fois que l’écoulement de convection de type Poiseuille-Rayleigh-Bénard associé aux effets Marangoni est étudié. Le nombre et la distribution spatiale des rouleaux convectifs le long du canal dépendent des conditions de l’écoulement. Nous proposons une étude numérique pour ces conditions particulières d’écoulement pouvant conduire à des instabilités avec une évaluation de leur effet sur les transferts de chaleur. Les équations de Navier-Stokes et de l’énergie sont résolues numériquement par la méthode de volumes finis en prenant en compte les effets thermocapillaires. Les résultats présentés concernent l’influence des paramètres contrôlant l’écoulement (nombres de Reynolds, de Rayleigh, de Biot, de Marangoni et le rapport de forme) sur les motifs de l’écoulement et les échanges thermiques. Dans une seconde partie du travail, complémentaire à la première, une analyse de stabilité linéaire de l’écoulement dans un canal ouvert à surface libre d’extension latérale infinie est réalisée en utilisant la méthode spectrale de type collocation Chebyshev pour résoudre un système aux valeurs propres. Les diagrammes de stabilité déterminant les seuils des paramètres conduisant à l’instabilité thermoconvective ont été obtenus et analysés, ainsi que les structures spatiales associées
Several studies both numerical and experimental have reported the presence of thermal instabilities in liquid films uniformly heated from below for specific boundary conditions and flows. The presence of these instabilities modifies the associated heat transfer. The subject of this PhD thesis is to study numerically the instability of three-dimensional laminar mixed convection within a liquid flowing on a horizontal channel heated uniformly from below. The upper surface is free and assumed to be flat. The variations of the surface tension with the temperature (Marangoni effect or thermocapillary effect) are taken into account. Although of great interest for many industrial applications, this problem has received little attention from an academic point of view. In this configuration, several types of thermoconvective structures may appear. When the strength of the buoyancy, thermocapillary effects and forced convective currents are comparable, the results show the development of instabilities in the form of steady longitudinal convective rolls similar to those encountered in the Poiseuille-Rayleigh-Bénard flow. To our knowledge, this is the first time that the Poiseuille-Rayleigh-Bénard flow associated to the Marangoni effects has been investigated. The number and spatial distribution of the convective rolls along the channel depend on the flow conditions. We propose a numerical study on the flow conditions that could lead to thermal instabilities with an evaluation of their effect on the heat transfer. The coupled Navier-Stokes and energy equations are solved numerically by the finite volume method taking into account the thermocapillary effects. The results presented concern the influence of several control parameters (the Reynolds, Rayleigh, Biot and Marangoni numbers and the aspect ratio of the channel) on the flow patterns and heat transfer characteristics. In the second part of this work, complimentary to the first, a linear stability analysis of a horizontal liquid film flowing in an open channel, with infinite lateral extension and uniform heating from below, is carried out. An eigenvalue problem is obtained in the course of this analysis which is solved numerically using the Chebyshev collocation spectral method. The stability diagrams determining the threshold parameters leading to thermoconvective instabilities were obtained and analyzed as well as the associated spatial patterns

L'objectif de cette thèse est d'extraire la composante du courant de surface océanique dans l'axe de visée radar (ou direction radiale) à partir des informations enregistrées par un radar à synthèse d'ouverture (SAR) embarqué sur satellite. Nous analysons le décalage Doppler du signal reçu par le SAR à bord d'ENVISAT. Ce travail vise principalement à séparer, sur le décalage Doppler, la contribution des vagues et celle du courant ainsi qu'à étendre cette analyse à de larges scènes observées sous de multiples angles d'incidence. Cette étude se limite à la polarisation verticale et à la bande de fréquence C. La recherche de la signature de courant s'appuie sur l'hypothèse que le décalage Doppler ne résulte que des mouvements des vagues et du courant. De plus, nous supposons, dans une première étape, que le courant sur la surface d'estimation du décalage Doppler est uniforme. Suivant ces hypothèses, la contribution du courant peut être déduite du décalage Doppler au moyen d'une soustraction à partir de la contribution des vagues. Ces dernières ont des longueurs d'onde relativement courtes typiques de la mer du vent. L'utilisation pratique de l'information de vent à 10~m de la surface pour estimer la contribution des vagues est évaluée. La méthode d'extraction de la composante radiale du courant est mise au point et testée, dans un premier temps, pour un angle d'incidence constant de 23° à partir d'imagettes ponctuelles réparties sur l'ensemble des océans. La comparaison des moyennes mensuelles de la composante du courant extraite des données SAR avec les climatologies mensuelles issues des mesures de courant in-situ indique une erreur RMS de 0,35 m/s. Dans un second temps, la même méthodologie est appliquée à des images de grande taille (400 km par 400 km au minimum) pour lesquelles l'angle d'incidence local varie de 16 à 42°. Cette nouvelle configuration nécessite une analyse préalable de l'effet de l'angle d'incidence sur le décalage Doppler. Nous montrons que la contribution relative du courant au décalage Doppler augmente avec l'angle d'incidence et varie également en fonction de la direction du vent par rapport à la direction radiale. Les vitesses extraites des données SAR présentent un accord quantitatif avec les mesures de courant de capteurs in-situ. Ce résultat est encourageant pour le développement d'une application opérationnelle de cette méthode. Enfin, la dernière partie de ce travail est consacrée à un cas plus complexe pour lequel l'existence de courant côtier fortement variable ne permet plus de faire l'hypothèse de courant uniforme sur la surface d'estimation du décalage Doppler. Nous analysons dans ce cas des cartes de décalage Doppler à une résolution de l'ordre du kilomètre. Malgré la complexité de la situation, là encore, la confrontation des vitesses déduites du décalage Doppler avec des cartes de courant de marée indique le large potentiel des images SAR pour restituer une information de courant de surface à haute résolution.

L’objectif de cette thèse est d’extraire la composante du courant de surface océanique dans l’axe de visée radar (ou direction radiale) à partir des informations enregistrées par un radar à synthèse d’ouverture (SAR) embarqué sur satellite. Nous analysons le décalage Doppler du signal reçu par le SAR à bord d’ENVISAT. Ce travail vise principalement à séparer, sur le décalage Doppler, la contribution des vagues et celle du courant ainsi qu’à étendre cette analyse à de larges scènes observées sous de multiples angles d’incidence. Cette étude se limite à la polarisation verticale et à la bande de fréquence C. La recherche de la signature de courant s’appuie sur l’hypothèse que le décalage Doppler ne résulte que des mouvements des vagues et du courant. De plus, nous supposons, dans une première étape, que le courant sur la surface d’estimation du décalage Doppler est uniforme. Suivant ces hypothèses, la contribution du courant peut être déduite du décalage Doppler au moyen d’une soustraction à partir de la contribution des vagues. Ces dernières ont des longueurs d’onde relativement courtes typiques de la mer du vent. L’utilisation pratique de l’information de vent à 10 m de la surface pour estimer la contribution des vagues est évaluée. La méthode d’extraction de la composante radiale du courant est mise au point et testée, dans un premier temps, pour un angle d’incidence constant de 23° à partir d’imagettes ponctuelles réparties sur l’ensemble des océans. La comparaison des moyennes mensuelles de la composante du courant extraite des données SAR avec les climatologies mensuelles issues des mesures de courant in-situ indique une erreur RMS de 0,35 m/s. Dans un second temps, la même méthodologie est appliquée à des Images de grande taille (400 km par 400 km au minimum) pour lesquelles l’angle d’incidence local varie de 16 à 42°. Cette nouvelle configuration nécessite une analyse préalable de l’effet de l’angle d’incidence sur le décalage Doppler. Nous montrons que la contribution relative du courant au décalage Doppler augmente avec l’angle d’incidence et varie également en fonction de la direction du vent par rapport à la direction radiale. Les vitesses extraites des données SAR présentent un accord quantitatif avec les mesures de courant de capteurs in-situ, Ce résultat est encourageant pour le développement d’une application opérationnelle de cette méthode. Enfin, la dernière partie de ce travail est consacrée à un cas plus complexe pour lequel l’existence de courant côtier fortement variable ne permet plus de faire l’hypothèse de courant uniforme sur la surface d’estimation du décalage Doppler. Nous analysons dans ce cas des cartes de décalage Doppler à une résolution de l’ordre du kilomètre. Malgré la complexité de la situation, là encore, la confrontation des vitesses déduites du décalage Doppler avec des cartes de courant de marée indique le large potentiel des images CAR pour restituer une information de courant de surface à haute résolution
The aim of this thesis is to extract the radar line-of-sight component of sea surface current from the Doppler shift of a signal received by a synthetic aperture radar on board of ENVISAT. The primary goals of this work are the separation of waves and surface current components to this Doppler shift and, furthermore, the expansion of this analysis to multiple angles of incidence, thereby making it possible to map sea surface currents. This study is limited to vertical polarization and to the radar frequency hand C. Extraction of current signature is based on the assumption that the Doppler shift is caused solely by surface gravity waves and by surface current. Moreover, we initially assume that the current is uniform within the surface of Doppler shift estimation. Under these assumptions, the current component can be deduced from the Doppler shift by substracting the wave component. The latter have relatively short wavelengths, which is typical of wind-sea. Practical use of 10 m wind information for the estimation of waves component is evaluated. A method for extracting surface current information is developed and tested, initially for a constant incidence angle of 23°, on small-sized and isolated ocean images from all over the oceans. A comparison of the monthly average speeds, obtained by on-site current measurements, indicates an RMS error of 0. 35 m/s. As a further step, the same methodology is applied for larger acquisitions (400 km by 400 km minimum) for which the incidence angle ranges from 16 to 42°, This new configuration requires a preliminary analysis of the effect of incidence angle variation on the Doppler shift. We show that an increase of the angle of incidence results in the increase of the relative component of surface current to the Doppler shift, and that the latter also varies according to the direction of wind with respect to the direction of the radar. The estimated surface current component shows a good quantitative correspondence with the same component measured by on-site sensors. This result is encouraging in view of the development of a more systematic technique. Finally, the last part of this work is devoted to a more complex case, namely that of coastal current: here, the hypothesis of a uniform surface current within the estimation surface cannot be maintained anymore due to the great variability of these currents. In this case, we proceed by analyzing maps of Doppler shift of a 1 km resolution. Despite the complexity of this situation, once again, the comparison between Doppler shift-derived velocities and data from tidal current maps indicates a strong potential of SAR images to return high resolution information on surface currents

Dans cette thèse, l'auteur étudie la théorie des schémas relatifs telle qu'elle est définie par B. Toën et M. Vaquié dans leur article "Au dessous de Spec(Z)". Il se penche plus particulièrement sur l'étude des ouverts Zariski et des morphismes lisses dans un cadre relatif sans hypothèse d'additivité sur la catégorie de base. Le premier résultat obtenu est une description en terme d'idéaux premier relatifs de l'espace topologique de Zariski, associé à une schéma relatif affine. Le second résultat de la thèse est la définition d'une notion de morphisme lisse relatif, entre monoïdes, qui généralise la notion de morphisme lisse entre anneaux. L'auteur démontre en particulier que la droite affine est lisse dans tout contexte suffisamment régulier, tel que celui des schémas au dessus du corps à un élément (* -> N est lisse) ou celui des N-schémas (N ->N[X] est lisse)3
In this thesis, the author work on the relative scheme theory defined by B. Toën and M. Vaquié in the article "Au dessous de Spec(Z)". More precisely, he studies the properties of Zariski open immersions and smooth morphisms in a relative context, not necessarily additive. The first issue is a description in terms of prime ideals of the Zariski topological space associated to a relative affine scheme. The second issue is a definition of a notion of relative smooth morphism, between monoids, which recover the notion of smooth morphism between rings. The author proves in particular that the affine line is smooth in most relative contexts, as for example the context of scheme over the field with one element (* -> N is smooth) or the context of N-schemes (N ->N[X] is smooth)

La miniaturisation des systèmes séparatifs est en plein développement aujourd’hui. Cette évolution se justifie par le très faible volume de l’échantillon et la nécessité croissante de gagner du temps d’analyse. Cette thèse comporte deux parties. La première partie consiste à développer une nouvelle génération de colonnes capillaires ouvertes (« open tubular ») de dimension micronique basées sur la fonctionnalisation de surface et de caractériser leurs propriétés en analyse protéomique pour la séparation de digests peptidiques par chromatographie liquide en phase inverse. La fonctionnalisation de surface a été réalisée après activation de la paroi de silice du capillaire par greffage de dérivés silylés comprenant le motif méthacrylate de glycidyle. La fonction époxyde a ensuite été ouverte par des amines primaires aliphatiques afin d’augmenter l’hydrophobicité de la phase stationnaire. Cette stratégie en deux étapes a l’avantage de permettre de dissocier le greffage de l’introduction du motif fonctionnel et de permettre une plus grande variété de fonctionnalisation. Ces colonnes ont été testées sur des peptides standards ou sur des digests peptidiques avec une analyse par spectrométrie de masse MALDI-TOF hors-ligne et en ligne en couplage nanoLC nanoESI-trappe ionique. Les effets des différents paramètres sur la rétention des peptides ont été étudiés en particulier la longueur de la chaîne alkyle. Les tests montrent que chaque fois que l’on diminue la longueur de la chaîne carbonée de l’amine, les peptides sont élués à un plus faible pourcentage d’acétonitrile. En effet le raccourcissement de la chaîne carbonée conduit à la décroissance des interactions hydrophobes, ce qui conduit les peptides à être élués plus rapidement. La deuxième partie de la thèse présente les premiers développements de greffage de polymère à empreinte moléculaire (acronyme anglais MIP pour Molecular Imprinted Polymer) pour la séparation de peptides et de protéines. La synthèse d’une phase à empreinte moléculaire est réalisée à partir d’un mélange de monomères portant des fonctions acides ou basiques et d’une molécule empreinte qui interagit au cours de la polymérisation par des liaisons non covalentes. Une fois la polymérisation achevée, la molécule empreinte est éliminée de la matrice polymérique, ce qui conduit à la formation d’un polymère rigide renfermant des sites de reconnaissance spécifiques de la molécule modèle. Les colonnes à empreinte moléculaire visent à retenir sélectivement la molécule ciblée ou des molécules proches en taille et en structure, au sein d’un mélange complexe par des interactions spécifiques. Une affinité entre deux peptides différents a été obtenue avec une bonne sélectivité. La préparation des colonnes MIP et NIP (polymère non imprimé) a été effectuée afin de comparer le pouvoir de rétention des deux matériaux et de vérifier la sélectivité de recapture du MIP par rapport au NIP vis-à-vis de la molécule cible. Ces colonnes ont également été testées par spectrométrie de masse de type MALDI-TOF
The miniaturization of separative systems is continuously developing today. This emergence is due to the very low sample volume and the increasing need to save analysis time. The present thesis comprises two parts. The first one consists on developing a new generation of open capillary columns ("open tubular") based on micron-scale surface functionalization and characterization of their properties in proteomics analysis for the separation of peptide digests by reversed-phase liquid chromatography. The surface functionalization was carried out after activating silica capillary wall by grafting silylated derivatives including glycidyl methacrylate. The epoxide function was then broken by aliphatic primary amines to increase the hydrophobicity of the stationary phase. This two-step strategy has the advantage of allowing a split grafting of the functional unit and a wider variety of functionalizations. These columns were tested on standard peptides or peptide digests with analysis by MALDI-TOF offline and online nanoLC nanoESI-coupled ion trap. The effects of various parameters, particularly the length of the alkyl chain, on the retention of peptides were studied. The obtained results show that by decreasing the length of the amine carbon chain, peptides are eluted at a lower percentage of acetonitrile. In fact the shortening of the carbon chain results in the decrease of hydrophobic interactions and in faster peptides elution.The second part of this thesis presents preliminary developments of polymer grafting of type MIP (Molecular Imprinted Polymers) for the separation of peptides and proteins. The synthesis of molecularly imprinted phase is made from a mixture of monomers having acid or basic functions and imprint molecules that interact during the polymerization by non-covalent bonds. Once the polymerization is complete, the imprint molecules are removed from the polymer matrix, which results in the formation of a rigid polymer containing recognition sites that are specific to the model molecules. The molecularly imprinted columns were designed to selectively retain the target molecules or molecules similar in size and in structure, within a complex mixture by specific interactions. Affinity between two different peptides was obtained with good selectivity. Preparation of MIP and NIP (No Imprinted Polymers) columns was performed to compare the retention capacity of both materials and to verify the selectivity of the MIP uptake compared to NIP with respect to the target molecule. These columns were also tested by mass spectrometry MALDI-TOF

Le glaucome primitif à angle ouvert est une neuropathie optique rétinienne dont le premier facteur de risque, l’hypertonie intraoculaire, est causé par une dégénérescence du trabéculum dont les mécanismes demeurent inconnus. Ainsi, les traitements actuels ne ciblent pas la trabéculopathie originelle, ce qui pourrait expliquer leur inefficacité parfois observée. En outre, ces traitements contiennent un conservateur, le chlorure de benzalkonium (BAC), qui est responsable d’une inflammation iatrogène de la surface oculaire mise en cause dans l’inobservance thérapeutique. Les chimiokines, cytokines initialement décrites du fait de leurs propriétés chimioattractantes, sont également impliquées dans le contrôle de la viabilité cellulaire et du microenvironnement tissulaire. Dans cette thèse, nous démontrons l’existence d’une balance au niveau trabéculaire entre le système CXCL12/CXCR4 aux effets protecteurs et le système SDF-1(5-67)/CXCR3 proapoptotique. Nous rapportons de façon originale que l’utilisation in vivo d’un antagoniste non-peptidique spécifique de CXCR3 diminue la pression intraoculaire en restaurant la fonction trabéculaire dans un modèle animal de glaucome. En parallèle, nous révélons que les cellules épithéliales conjonctivales exposées au BAC attirent certaines populations leucocytaires via CX3CL1/CX3CR1, montrant ainsi que ce système est impliqué dans le trafic immunitaire au sein de la surface oculaire. De façon originale, les chimiokines apparaissent comme un système inédit de régulation de l’environnement trabéculaire et de la surface oculaire, constituant ainsi de nouvelles cibles thérapeutiques spécifiques
Glaucoma is the first cause of irreversible blindness in the world. Primary open-angle glaucoma (POAG) mostly combines retinal neuropathy with abnormal elevation of the intraocualar pressure, which is the first risk factor for the disease. Ocular hypertension is caused by a trabecular meshwork degeneration whose primary mecanisms are still unknown. Indeed, the current antiglaucoma treatment does not target the intial trabecular pathology so it is not currative. Moreover, antiglaucoma eye drops often contain a preservative, such as benzalkonium chloride (BAC), which has been demonstrated to cause ocular surface inflammation in glaucomatous patients treated over a long term period. Chemokines, small proteins from the cytokine family, have been first described for their chemotactic properties for leukocytes through their interaction with G protein coupled receptors. Aside from its immune properties, the chemokine CXCL12 is involved in the regulation of cell viability and extracellulare matrix remodelling through its receptor CXCR4. Recently, it has been reported that proteolytic cleavage of CXCL12 yields a proapoptotic form, SDF-1(5-67), acting via another chemokine receptor :CXCR3. In this thesis, CXCL12, CXCR3 and CXCR4 have been detected in trabecular cells in human glaucomatous trabecular tissue and immortalized cell line. We originally describe a balance between the protective system CXCL12/CXCR4 and SDF-1(5-67)/CXCR3 which induces trabecular apoptosis under the control of cytokines and matrix metalloproteinases known to be involved in POAG. We report the sucessful use in vivo of a non-peptide specific antagonist of CXCR3 in reducing ocular hypertension and restoring trabecular function in an animal model of glaucoma, opening up new therapeutic avenues in glaucoma. We also studied the role of another chamokine, CX3CL1, in the ocular surface inflammation induced by BAC. CX3CL1 is charaterized by powerful chemoattract properties on CX3CR1-bearing leukocytes. In this study, we report an overexpression of CX3CL1 in conjunctival epithelial cells in glaucomatous patients treated with a BAC-containing medication. In vitro, we demonstrate that BAC-stimulated conjunctival epithelial cells attract lymphocytic and monocytic subpopulations by producing CX3CL1. In an animal model of BAC-induced ocular toxicity, we report a decrease in macrophage infiltration to the conjunctiva in CX3CR1-deficient mice compared to wild-type animals, further confirming that CX3CL1/CX3CR1 is involved in immune cell trafincking in the ocular surface. Our results originally show that chemokines are involved in the pathophysiology of the anterior segment in glaucoma. Chemokines appear as a new regulating system for the pathogenesis of trabecular degeneration in glaucoma as well as for ocular surface inflammation, and could constitute new specific therapeutic targets in such deleterious diseases

Les transferts thermiques par rayonnement et conduction couplés dans des mousses isolantes à pores ouverts sont modélisés à partir de la morphologie du matériau et des propriétés de ses phases solide et gazeuse. Le cas du régime permanent et d'une géométrie monodimensionnelle a été considéré. Un moçlèle simpie de type paralièle-série à maille cubique a permis de prédire la conductivité phonique de ces matériaux. Les propriétés spectrales volumiques d'absorption, de diffusion et la fonction de phase ont été prédites à partir des dimensions des particules constitutives de la structure solide et de leur réflectivité hémisphérique, par une application combinée des lois de l'optique géométrique et de la théorie de la diffraction à ces particules. Ces propriétés ont ensuite été utilisées dans un modèle de couplage conduction-rayonnement. La méthode des ordonnées discrètes ou le modèle de Rosseland utilisé avec un coefficient d'extinction corrigé ont été successivement adoptés pour résoudre les équations du transfert radiatif. Trois types de mousse de carbone de porosités différentes ont permis de valider la modélisation. La réflectivité du carbone contenu dans ces matériaux a été déterminée par une méthode d'identification (méthode de linéarisation de Gauss) appliquée à des données de transmittance spectrale bidirectionnelle acquises avec un montage expérimental utilisant un spectromètre à transformée de Fourier. De plus des expériences sur un dispositif de plaque chaude gardée ont permis de comparer des résultats de conductivités globales expérimentales et théoriques, contribuant ainsi à la validation de la modélisation réalisée
Coupled heat transfer by radiation and conduction in open cells insulation is modelized from the material morphology and the two phases : solid and gas, properties. A simple cubic model is used to predict the conductivity in these materials. The spectral volumetric absorption and scattering coefficients and the spectral phase function were predicted from the dimensional and hemispherical reflectivity of particles which constitute solid structure by applying to thee particles a combination of geometric optics law and of diffraction theory, these properties are then utilized in a coupled conduction-radiation model. The discrete ordinate method or the Rosseland model used with a weighted extinction coefficient were successively adopted to solve the radiative heat transfer equations. The carbon reflectivity contained in these materials is determined by an identification method (Gauss method of linearization) applied to bidirectional spectral transmittance data obtained from an experimental device using a Fourier transform infrared spectrometer. Moreover experiences on a device of graded hot plate-type have permitted to compare results of experimental and theoretical total conductivity thus contributing to the validation of the realized modeling

L'objectif de ces travaux était de mettre au point une nouvelle voie de modification de la silice comme renfort d'élastomères silicones. La polymérisation par ouverture de cyclosiloxanes anionique (POCA) amorcée directement à partir de la silice dispersée en phase aqueuse a été réalisée. Les caractéristiques des silices utilisées dans cette étude ainsi que leur comportement en dispersion aqueuse ont tout d'abord été étudiés. La silice affiche des groupements silanolates à la surface de la silice pour des pH supérieurs au point de charge nulle. A pH 7, ces groupements silanolates en surface sont capables d'amorcer une polymérisation des cyclosiloxanes, et pas en suspension aqueuse. L'influence du contre-ion et de sa concentration sur le greffage obtenu s'est avérée primordiale, en complément des propriétés adsorbantes de la silice via les liaisons siloxanes. Les silices obtenues par ce nouveau procédé ont fait l'objet d'analyses poussées par thermogravimétrie, fragmentation-CPG, 29Si RMN simple impulsion et pyrolyse CPG-SM dans le but de décrire précisément la conformation du greffage. Le procédé a été transféré à plus grande échelle pour permettre la production d'importantes quantités de silice qui ont ensuite été incorporées dans une matrice silicone. Des limites de densités de greffage au-delà et en deçà desquelles la silice est mal dispersée dans le matériau ont été mises en évidence par traitement d'image. Les propriétés des élastomères ont été évaluées à partir de tests de dureté, de traction uniaxiale, de traction cyclique et de résistance à la déchirure dans le but d'étudier l'influence du greffage (conformation et groupements vinylés) sur le renforcement
This work deals with a new way of modifying silica surface in a view to reinforce silicone elastomers. The surface-initiated ring-opening-polymerization (Si-ROP) of cyclosiloxanes was performed directly from the surface of silica dispersed in water. The characteristics of silica used in this study and their behavior in aqueous dispersion were first studied. For pH higher than the Point of Zero Charge, silica presents silanolate groups at its surface that are able to initiate the ROP of cyclosiloxanes from the surface, and not in aqueous suspension. The influence of the counter-cation and its concentration proved to be essential, in addition to silica's adsorbing properties. Modified silicas obtained by this new process were deeply analyzed by thermogravimetric analyses (TGA), fragmentation-GC, simple impulsion 29Si RMN and pyrolysis GC-MS in order to describe precisely the grafting conformation. The polymerization process was then scaled up to produce higher quantities of modified silica, which were incorporated in a model silicone formulation. Highest and lowest grafting densities tended to poor silica dispersions, as shown by image treatment. Hardness tests, uniaxial tensile and cyclic tests and tear resistance tests were performed in order to evaluate the influence of the grafting (conformation and vinylated groups) on silicone elastomers properties

This PhD dissertation, conducted as a collaboration between the SHOM and the University of Toulouse, deals with improving the treatment of open boundary conditions, for the multi-layer shallow water model with free surface. One of the main difficulties with such an objective is the determination of the modes associated to the internal surfaces liquid/liquid: the baroclinic modes. The work of this thesis focusses on two axes: The first one concerns the eigenstructure of the differential operator, associated to the general model. This allows to insure conditions of hyperbolicity and local wellposedness of the system of equations. This axis is divided in two chapters. The analysis of the two-layer model is performed in the first chapter: the calculus are exact and it is proved the gap is important compared with the single-layer model. The model with n layers, n _ 3, is studied in the second chapter: the main difficulty of these equations is the number of parameters, which obliges to concede assumptions. A new conservative multi-layer model is introduced and analyzed. The second axis deals with practical treatment of the open boundary conditions. The conditional local well-posedness of the initial-boundary value problem is proved. Afterwards, the boundary conditions are clarified for a general domain and a particular one: a rectangle. Comparison of the errors is performed between the single-layer model and the two and four-layer models, with two test case: the propagation of a gravity wave and a barotropic vortex.

L'objectif des travaux présentés dans cette thèse est le développement d'un système d'imagerie ultrasonore fonctionnant dans l'air pour la mesure sans contact des mouvements vibratoires en surface du corps humain. L'étude des vibrations en surface de la peau ouvre plusieurs champs d'application. L'observation de la vitesse d'une onde de surface sur la peau à partir du film de propagation permet de caractériser l'élasticité de la couche superficielle ainsi que ses hétérogénéités. A partir de cette analyse, il est possible de détecter des objets cachés sur ou sous la peau, dans un objectif de sécurité. Une seconde application est l'observation des vibrations de surface engendrées par le battement cardiaque, la respiration et l'onde de pouls. La réalisation d'un premier dispositif monovoie a permis la mesure locale de vibrations de l'ordre de la dizaine de microns. A partir de ces premiers travaux, nous avons construit un imageur ultrasonore 2D dans l'air à haute cadence d'imagerie. Il est constitué d'un réseau carré de 256 microphones et de 12 émetteurs. La principale nouveauté de notre approche repose sur l'imagerie d'une surface spéculaire. En effet, la rugosité de la peau est négligeable comparée aux longueurs d'onde de travail, de l'ordre du centimètre pour limiter l'atténuation dans l'air. Pour répondre à cette contrainte, l'imagerie est réalisée à partir de la formation de voies émission/réception par synthèse d'ouverture en utilisant une émission séquentielle d'ondes sphériques. Après caractérisation du système, nous avons imagé la propagation d'une onde de surface sur un fantôme mimant le corps humain et l'interférence de cette onde avec un objet étranger. Une seconde version de l'imageur 2D, constituée de 36 émetteurs, a permis la mesure de la déformation du thorax lors du battement cardiaque ainsi que la propagation de l'onde de pouls au niveau de la carotide
The aim of the work presented in this dissertation is to develop an airborne ultrasonic system for the contactless measurement of vibrations on the human body surface. The vibration study of the skin surface opens several application fields. The visualization of the surface wave velocity on the skin from the propagation movie allows to characterize the superficial layer elasticity as well as its heterogeneities. From this analysis, objects hidden on or under the skin can be detected for a security purpose. A second application is the observation of the surface vibrations generated by the heartbeat, respiration and pulse wave.The implementation of a first single-channel device allowed the local measurement of vibrations about ten microns order. From this initial work, we developed a 2D airborne ultrasonic imager with high frame rate. It is composed by a 256 microphones square array and by 12 piezoelectric transducers. The main innovation of our approach is the specular surface imaging. Indeed, the skin roughness is negligible compared to the working wavelength, of the centimeter order to limit the air attenuation. To resolve this issue, the imaging process is carried out with an emission/reception beamforming using synthetic aperture and achieved by a sequential emission of spherical waves.After the system characterization, we imaged the surface wave propagation on a phantom mimicking the human body and the interference between this wave and a foreign object. A second version of the 2D imager, composed by 36 emitters, was applied to measure the deformation of the thorax during the heartbeat as well as the pulse wave propagation in the carotid artery

Le travail de recherche a pour objectif la realisation du logiciel degres destine a la prevision de la geometrie de la fosse d'une mine a ciel ouvert et la detection des risques de rupture. Il a ete mis en oeuvre sur le site de la "grande decouverte" de carmaux (tarn - france)

Ce travail de thèse traite l'interaction d'un champ lumineux incident avec l'extrémité d'une sonde SNOM sans ouverture. Dans des conditions d'éclairage appropriées, une exaltation localisée du champ electromagnétique a lieu au voisinage immédiat de la pointe éclairée. Ce phénomène, connu sous l'effet de pointe optique, génère une source lumineuse très intense et fortement confinée spatialement à l'extrémité de la sonde. Une idée originale a été proposée pour mettre en évidence expérimentalement en champ proche cet effet de pointe et permettre d'entreprendre une étude paramétrique relativement complète d'un tel phénomène. Une modélisation numérique de ce dernier a été aussi effectuée et confrontée aux résultats expérimentaux obtenus. Cette étude a permis en définitive de dégager les conditions optimales d'excitation de la nanosource optique et de définir un protocole de lithographie optique avec une résolution manométrique
The present thesis work deals with the interaction of the incident light with the apertureless SNOM probe extremity. In appropriate illumination conditions, a local electromagnetic field enhancement can be occurred in the vicinity of the tip end. This phenomenon, known as optical tip effect, generates a high spatially confined light source at the tip apex. An original experimental approach is reported to display directly in near-field this tip effect and to allow a full parametric study of such phenomenon. A numerical simulation of this latter has also been performed and compared to the obtained experimental results. This study allows us at last to optimize the suitable conditions to excite the optical nanosource and to introduce an optical lithography protocol with a nanometric resolution

Le radar à synthèse d'ouverture est un instrument aéroporté (ou spatial) permettant la prise d'images du sol de haute résolution. Son fonctionnement, contrairement aux instruments optiques, ne dépend ni de la luminosité naturelle ni de la présence de nuages. Cette performance est atteinte au prix d'un traitement très exigeant en quantité de calculs. Un calculateur effectuant ce traitement en temps réel est étudié et réalisé. Il comporte une partie analogique et une autre numérique. Au cœur du système, un convoluteur à ondes acoustiques de surface effectue la convolution du signal radar avec une réplique programmable de 83 points complexes, en 6, 4 s. La partie numérique est composée d'une mémoire tournante de 8 Mbit, un générateur numérique des répliques et une interface de sortie. Une image de la région survolée est affichée en temps réel à bord sur un écran vidéo et peut également être enregistrée puis restituée au sol. Plusieurs images traitées par ce calculateur sont comparées. Leur excellente qualité démontre la validité du principe de traitement, s'appuyant sur l'utilisation d'un convoluteur à ondes acoustiques de surface.

Cette thèse s'inscrit dans le sujet des opérateurs intégraux de frontière définis sur le disque unitaire en trois dimensions, leurs relations avec les problèmes externes de Laplace et Helmholtz, et leurs applications au préconditionnement des systèmes linéaires obtenus en utilisant la méthode des éléments finis de frontière.On décrit d'abord les méthodes intégrales pour résoudre les problèmes de Laplace et de Helmholtz en dehors des objets à frontière régulière lipschitzienne, et en dehors des surfaces bidimensionnelles ouvertes dans un espace tridimensionnel. La formulation intégrale des problèmes de Laplace et de Helmholtz pour ces cas est décrite formellement. La mise en oeuvre d'une méthode numérique utilisant la méthode des éléments finis de frontière est également décrite. Les avantages et les défis inhérents à la méthode sont abordés : la complexité du calcul numérique (de mémoire et algorithmique) et le mal conditionnement inhérentes à des systèmes linéaires associés.Dans une deuxième partie on expose une technique optimale de préconditionnement (indépendante de la discrétisation) sur la base des opérateurs intégraux de frontière. On montre comment cette technique est facilement réalisable dans le cas de problèmes définis en dehors d'un objet régulier à frontière lipschitzienne, mais qu'elle pose des problèmes quand ils sont définis en dehors d'une surface ouverte dans un espace tridimensionnel. On montre que les opérateurs intégraux de frontière associés à la résolution des problèmes de Dirichlet et Neumann définis en dehors des surfaces ont des inverses bien définis. On montre également que ceux-ci pourraient conduire à des techniques de préconditionnement optimales, mais que ses formes explicites ne sont pas faciles à obtenir. Ensuite, on montre une méthode pour obtenir de tels opérateurs inverses de façon explicite lorsque la surface sur laquelle ils sont définis est un disque unitaire dans un espace tridimensionnel. Ces opérateurs inverses explicites seront, cependant, en forme des séries, et n'auront pas une adaptation immédiate pour leur utilisation dans des méthodes des éléments finis de frontière.Dans une troisième partie on montre comment certaines modifications aux opérateurs inverses mentionnés permettent d'obtenir des expressions variationnelles explicites et fermées, non plus sous la forme des séries, en conservant certaines caractéristiques importantes pour l'effet de préconditionnement cherché. Ces formes explicites sont en effet applicables aux méthodes des éléments finis frontière. On obtient des expressions variationnelles précises et on propose des calculs numériques pour leur utilisation avec des éléments finis frontière. Ces méthodes numériques sont testées en utilisant différentes identités obtenues dans la théorie développée, et sont ensuite utilisées pour produire des matrices préconditionnantes. Leur performance en tant que préconditionneurs de systèmes linéaires associés à des problèmes de Laplace et Helmholtz à l'extérieur du disque est testée. Enfin, on propose extension de cette méthode pour couvrir les cas de surfaces diverses. Ceci est illustré et étudié dans les cas précis des problèmes extérieurs à des surfaces en forme de carré et en forme de L dans un espace tridimensionnel
This thesis is about some boundary integral operators defined on the unit disk in a three-dimensional spaces, their relation with the exterior Laplace and Helmholtz problems, and their application to the preconditioning of the systems arising when solving these problems using the boundary element method.We begin by describing the so-called integral method for the solution of the exterior Laplace and Helmholtz problems defined on the exterior of objects with Lipschitz-regular boundaries, or on the exterior of open two-dimensional surfaces in a three-dimensional space. We describe the integral formulation for the Laplace and Helmholtz problem in these cases, their numerical implementation using the boundary element method, and we discuss its advantages and challenges: its computational complexity (both algorithmic and memory complexity) and the inherent ill-conditioning of the associated linear systems.In the second part we show an optimal preconditioning technique (independent of the chosen discretization) based on operator preconditioning. We show that this technique is easily applicable in the case of problems defined on the exterior of objects with Lipschitz-regular boundary surfaces, but that its application fails for problems defined on the exterior of open surfaces in three-dimensional spaces. We show that the boundary integral operators associated with the resolution of the Dirichlet and Neumann problems defined on the exterior of open surfaces have inverse operators, and that these operators would provide optimal preconditioners, but that they are not easily obtainable. Then we show a technique to explicitly obtain such inverse operators for the particular case when the open surface is the unit disk in a three-dimensional space. Their explicit inverse operators will be given, however, in the form of series, and will not be immediately applicable in the use of boundary element methods.In the third part we show how some modifications to these inverse operators allow us to obtain variational explicit and closed form expressions, no longer expressed as series, but also conserve nonetheless some characteristics that are relevant for their preconditioning effect. These explicit and closed forms expressions are applicable in boundary element methods. We obtain precise variational expressions for them and propose numerical schemes to compute the integrals needed for their use with boundary elements. The proposed numerical methods are tested using identities available within the developed theory and then used to build preconditioning matrices. Their performance as preconditioners for linear systems is tested for the case of the Laplace and Helmholtz problems for the unit disk. Finally, we propose an extension of this method that allows for the treatment of cases of open surfaces other that the disk. We exemplify and study this extension in its use on a square-shaped and an L-shaped surface screen in a three-dimensional space

Les catalyseurs Pt-Rh supportés ont montré des propriétés intéressantes en ouverture sélective des naphtènes. Les performances catalytiques de ces catalyseurs dépendent, entre autres, de l'interaction entre le rhodium et le platine. L'objectif de ces travaux portait sur l'étude de l'influence de la méthode de préparation sur les interactions Pt-Rh. Dans ce but, plusieurs voies reposant sur des stratégies de synthèse différentes ont été sélectionnées, des plus classiques, comme l'imprégnation, aux plus sophistiquées, comme la modification d'un catalyseur monométallique parent par ajout d'un second métal par réaction de surface, la formation des particules Pt-Rh au sein de microémulsion ou de microsuspension ou encore la réduction des précurseurs métalliques assistée par radiolyse. Les catalyseurs ont été caractérisés par diverses techniques telles que la chimisorption d'hydrogène, la microscopie électronique en transmission, la réduction en température programmée, l'adsorption de molécules sondes (CO ou NO puis CO) suivie par infrarouge ou encore par réactions modèles. Ces caractérisations ont permis de mettre en évidence que (i) les imprégnations classiques ou assistées par radiolyse mènent à un mélange de particules monométalliques et bimétalliques, (ii) les méthodes de modification de surface permettent le dépôt du second métal sur les sites spécifiques des particules métalliques préformées, (iii) la synthèse des particules métalliques en microsuspension ou microémulsion permet également l'obtention de particules bimétalliques, mais avec la présence d'alliages Pt-Rh de surface
Pt-Rh supported catalysts have demonstrated interesting properties in selective ring opening of naphthenic molecules. Their catalytic performances depend on several properties like platinum-rhodium interaction. The aim of this work was to study the influence of the preparation method on Pt-Rh interactions. For this purpose, several preparation ways were selected, from the most classical ones, such as impregnation, to more sophisticated ways such as (1) surface modification of monometallic catalyst by addition of a second metal (surface reactions), (2) formation of Pt-Rh particles in microemulsion or in microsuspension, or (3) impregnation assisted by radiolysis. Catalysts were characterized by various techniques such as hydrogen chemisorption, transmission electron microscopy, temperature programmed reduction, adsorption of probe molecules (CO or NO then CO) followed by infrared spectroscopy, or model reactions.These characterizations allowed demonstrating that (i) the classical impregnation or the one assisted by radiolysis leads to monometallic and bimetallic particles, (ii) metal deposition on specific sites of preformed metallic particles can be obtained by surface modification of monometallic catalysts, (iii) the synthesis of metallic particles in microemulsion or microsuspension yields bimetallic entities with Pt-Rh alloy at the particle surface

Cette thèse porte sur la modélisation et l'analyse mathématique de modèles asymptotiques utilisés en océanographie et décrivant la propagation des ondes longues.L'objectif de cette thèse est de construire et de justifier de nouveaux modèles asymptotiques en tenant compte de la variation de la topographie et de la section transversale.Pour ce faire, plusieurs hypothèses sont formulées sur la profondeur de l'eau et les déformations de la section transversale. La première partie de cette thèse consiste à mettre le problème en équations et à trouver des modèles asymptotiques et à les étudier mathématiquement, voir l'analyse linéaire de la dispersion et de shoaling.Dans la deuxième partie, un modèle unidimensionnel des ondes longues, moyennées par section, est développé. Des équations tridimensionnelles du mouvement des fluides non visqueux et incompressibles sont d'abord intégrées sur une section transversale du canal, ce qui donne les équations de type SGN. Le nouveau modèle est donc adéquat pour décrire des ondes fortement non linéaires et faiblement dispersives le long d'un canal de section transversale arbitraire et non uniforme. Plus précisément, le nouveau modèle étend le modèle de Saint-Venant à moyenne de section et généralise les équations de Serre-Green-Naghdi à toute section.Ce nouveau modèle a été reformulé d'une manière plus appropriée pour la résolution numérique en conservant le même ordre de précision que l'original et en améliorant ses propriétés de dispersion. Enfin, nous présentons quelques simulations numériques pour étudier l'influence du changement de section sur la propagation d'une onde solitaire.La dernière partie de cette thèse est consacrée à la simulation numérique du modèle SGN avec une nouvelle reformulation
This work focuses on the modeling and mathematical analysis of asymptotic models used in oceanography describing long wave propagation.This thesis aims to derive and justify new asymptotic models taking into account the variation in topography and cross-section.To do so, several hypotheses are formulated on water depth and cross-sectional deformations. The first part of this thesis is to put the problem into equations, and to find asymptotic models and study them mathematically, see the linear analysis of dispersion and shoaling.In the second part, a one-dimensional model of section-averaged long waves is developed. Three-dimensional equations of motion of non-viscous and incompressible fluids are first integrated over a cross-section of the channel, resulting in the SGN-type equations. Therefore, the new model is adequate to describe fully non-linear and weakly dispersive waves along a channel of an arbitrary and non-uniform cross-section. Specifically, the new model extends the Saint-Venant model to cross-section mean and generalizes the Serre-Green-Naghdi equations to any cross-section.This new model has been reformulated in a way more appropriate for numerical resolution by maintaining the same order of accuracy as the original and improving its propertiesof dispersion. Finally, we present some numerical simulations to study the influence of the change of section on the propagation of a solitary wave.The last part of this thesis is devoted to the numerical simulation of the SGN model with a new reformulation

Le bruit rayonné par le trafic maritime étant la principale source de nuisance acoustique sous-marine dans les zones littorales, la Directive-Cadre Stratégie pour le Milieu Marin de la Commission Européenne promeut le développement de méthodes de surveillance et de réduction de l'impact du bruit du trafic maritime. Le besoin de disposer d'un système industriel d'imagerie du bruit rayonné par les navires de surface a motivé la présente étude, il permettra aux industriels du naval d'identifier quels éléments d'un navire rayonnent le plus de bruit.Dans ce contexte, ce travail de recherche porte sur la mise en place de méthodes d'imagerie acoustique sous-marine passive d'un navire de surface au passage au-dessus d'une antenne linéaire et fixe au nombre réduit d'hydrophones. Deux aspects de l'imagerie acoustique sont abordés : la localisation de sources acoustiques et l'identification de la contribution relative de chacune de ces sources dans la signature acoustique du navire.Tout d'abord, une étude bibliographique sur le rayonnement acoustique d'un navire de surface au passage est menée afin d'identifier les principales sources acoustiques et de pouvoir ensuite simuler des sources représentatives d'un navire. La propagation acoustique est simulée par la théorie des rayons et intègre le mouvement des sources. Ce simulateur de rayonnement acoustique de navire au passage est construit afin de valider les algorithmes d'imagerie acoustique proposés et de dimensionner une configuration expérimentale. Une étude sur l'influence du mouvement des sources sur les algorithmes d'imagerie acoustique a conduit à l'utilisation d'un algorithme de formation de voies pour sources mobiles pour la localisation des sources et une méthode de déconvolution pour accéder à l'identification de la contribution des sources. Les performances de ces deux méthodes sont évaluées en présence de bruit de mesure et d'incertitudes sur le modèle de propagation afin d'en connaître les limites. Une première amélioration de la méthode de formation de voies consiste en un traitement d'antenne à ouverture synthétique qui exploite le mouvement relatif entre le navire et l'antenne pour notamment améliorer la résolution en basses fréquences. Un traitement de correction acoustique de la trajectoire permet de corriger la trajectographie du navire au passage qui est souvent incertaine. Enfin, la dernière partie de cette thèse concerne une campagne de mesures de bruit de passage d'une maquette de navire de surface tractée en lac, ces mesures ont permis de valider les méthodes d'imagerie acoustique proposées ainsi que les améliorations proposées, dans un environnement réel maîtrisé
Since the surface ship radiated noise is the main contribution to the underwater acoustic noise in coastal waters, The Marine Framework Strategy Directive of the European Commission recommends the development of the monitoring and the reduction of the impact of the traffic noise. The need for developing an industrial system for the noise mapping of the surface ship have motivated this study, it will allow the naval industries to identify which part of the ship radiates the stronger noise level.In this context, this research work deals with the development of passive noise mapping methods of a surface ship passing-by above a static linear array with a reduced number of hydrophones. Two aspects of the noise mapping are considered: the localization of acoustic sources and the identification of the relative contribution of each source to the ship acoustic signature.First, a bibliographical study concerning the acoustic radiation of a passing-by surface ship is conducted in order to list the main acoustic sources and then to simulate representative ship sources. The acoustic propagation is simulated according to the ray theory and takes the source motion into account. The simulator of the acoustic radiation of a passing-by ship is built in order to validate the proposed noise mapping methods and to design an experimental set-up. A study about the influence of the source motion on the noise mapping methods led to the use of the beamforming method for moving sources for the source localization and a deconvolution method for the identification of the source contribution. The performances of both methods are assessed considering measurement noise and uncertainties about the propagation model in order to know their limitations. A first improvement of the beamforming method consists of a passive synthetic aperture array algorithm which benefits from the relative motion between the ship and the antenna in order to improve the spatial resolution at low frequencies. Then, an algorithm is proposed to acoustically correct the trajectography mismatches of a passing-by surface ship. Finally, the last part of this thesis concerns a pass-by experiment of a towed-ship model in a lake. These measurements allowed us to validate the proposed noise mapping methods and their proposed improvements, in a real and controlled environment

Cette thèse s’intéresse à la caractérisation des propriétés électriques des dispositifs photovoltaïques (PV) par deux techniques de microscopie à sonde locale : la microscopie à force atomique à pointe conductrice (c-AFM) et la microscopie à sonde de Kelvin (KPFM). Elle commence par une étude sur le silicium cristallin, et plus spécifiquement sur l’influence des états de surface sur la mesure KPFM. Cette dernière a été réalisée à l’obscurité et sous éclairement dans le but d’extraire le photovoltage de surface (SPV). Cette étude expérimentale a été complétée avec de la simulation numérique. Dans une deuxième étude nous avons caractérisé des dispositifs PV à nanofils. Il s’agit de jonctions radiales PIN en silicium amorphe hydrogéné réalisées sur des nanofils de silicium cristallin fortement dopé qui ont été étudiées par KPFM et SPV. Nous avons ainsi pu montrer que sur des dispositifs à nanofils recouverts d’ITO, la mesure de SPV permet de mesurer la tension de circuit-ouvert (Voc). Cette même mesure appliquée sur des nanofils uniques (sans contact ITO en face avant) est fortement influencée par l’ombrage de la pointe AFM et par les états de surface de la couche en silicium amorphe. Enfin nous nous sommes intéressés aux contacts passivants (poly-Si/SiOx/c-Si). Les caractérisations KPFM ont révélé des cartographies de potentiel de surface très homogènes en l’absence de la couche enterrée de SiOx, alors que de nombreuses zones de diamètre inférieur au micron présentent des valeurs de potentiel de surface plus faibles lorsque la couche de SiOx est incorporée dans la structure. Ces résultats semblent compatibles avec la présence d’inhomogénéités structurelles de taille nanométrique (pinholes) dans la couche de SiOx
This thesis focuses on the characterisation of electrical properties of photovoltaic devices by using two scanning probe techniques: conductive atomic force microscopy (c-AFM) and Kelvin probe force microscopy (KPFM). It starts with a study on crystalline silicon (c-Si), and in particular the influence of surface states on the KPFM measurement. The latter was performed in the dark and under light to extract the surface photovoltage (SPV). This study was completed by numerical simulations that allow to extract surface state densities. A second study was focused on nanowire PV devices. These were PIN radial junctions based on hydrogenated amorphous silicon deposited on highly doped c-Si nanowires. We have shown that on nanowire devices that are covered with ITO,SPV measurements could mirror the value of open-circuit voltage (Voc), while the same measurements performed on single nanowires without ITO top coverage are strongly affected by the shadowing of the AFM tip and by the surface states of the amorphous silicon layer. Finally, we were interested in passivating contacts for c-Si solar cells and analysed poly-Si/SiOx/c-Si structures. When the SiOx interlayer is absent, the KPFM scans exhibit very homogeneous surface potential while numerous areas (with diameter less than 1 micron) of lower surface potential are revealed, when the SiOx buffer layer is introduced. These results seem compatible with the presence of nanometric structural inhomogeneities (pinholes) in the SiOx layer that were revealed by other studies

Les études présentées dans le cadre de cette thèse visent à copolymériser l'ԑ-caprolactame (CL) avec différents dérivés de l'α-amino-ԑ-caprolactame (qui possèdent une amine primaire fonctionnalisable) par polymérisation anionique par ouverture de cycle. En utilisant cette stratégie, nous décrivons; (i) la préparation de polyamides 6 fluorés thermiquement plus stables, et ayant une surface hydrophobe; (ii) la synthèse de polyamides 6 portant des groupes pendants cinnamoyl thermo et photosensibles. Une réticulation réversible est observée ainsi que l'amélioration des propriétés thermo-mécaniques; (iii) la copolymérisation anionique par ouverture de cycle de CL avec un bis-monomère issu de l'α-amino-ԑ-caprolactame comme contrôle de la réticulation du polyamide 6. Enfin, dans le cadre de notre intérêt continu pour la chimie du polyamide 6, nous avons mis en évidence la possible combinaison de la polymérisation anionique par ouverture de cycle de CL avec la polycondensation en chaîne de l'éthyl-4-butylaminobenzoate pour obtenir en une étape un polyamide aliphatique/aromatique
The studies presented in this thesis aim to copolymerize ԑ-caprolactam (CL) with different derivatives of α-amino-ԑ-caprolactam (which has a functionalizable primary amine) via anionic ring-opening polymerization. By using this strategy, we describe: (i) the synthesis of thermally more stable fluorinated polyamide 6 having a hydrophobic surface; (ii) the synthesis of polyamides 6 bearing pendant cinnamoyl groups, which are thermo-and photoresponsivechromophore groups, and demonstrating their reversible crosslinking as well as improved thermo-mechanical properties; (iii) the copolymerization ofCL with a crosslinker (N-functionalized α-amino-ԑ-caprolactambis-monomers) into crosslinked polyamides 6.As part of our continuing interest in polyamide 6 chemistry, we developed the combination of anionic ring-opening polymerization of CL and chain-growth condensation polymerization of ethyl 4-butylaminobenzoate in order to obtain aliphatic/aromatic polyamides in one-step

Cette thèse constitue à la fois un apport de nature clinique et technologique dans l’approche diagnostique du glaucome. Plus précisément, nous nous proposons d’étudier une nouvelle façon de détecter le glaucome par la mesure de l’asymétrie du rapport de la surface de l’anneau neurorétinien et de la surface de la papille ou du disque optique ou rim to disc area asymmetry ratio (RADAAR). Pour atteindre cet objectif, nous avons recours à une base de données composée d’une population subdivisée en 4 différents groupes de diagnostic (normal, glaucome possible, glaucome probable et glaucome définitif). Les mesures du RADAAR sont calculées de différentes façons à partir des paramètres stéréométriques de la tête du nerf optique des sujets, produits par la microscopie confocale à balayage laser (Heidelberg Retina Tomograph (HRT) (Heidelberg Engineering, Germany)). Nous procédons à une analyse de données grâce au logiciel SPSS où nous mettons en exergue la distribution du RADAAR dans les différentes populations, sa validité et son utilité dans le dépistage du glaucome. Nous enrôlons donc 523 sujets dans cette étude avec 82 sujets atteints de glaucome définitif. La moyenne d’âge est de 62 ans. Il y a plus de femmes que d’hommes et plus de Caucasiens que d’Africains Caribéens. Nous trouvons que la distribution de la mesure du RADAAR est différente des sujets d’un groupe de diagnostic à l’autre. En termes de performance, la sensibilité de la mesure du RADAAR est très basse c'est-à-dire que sa capacité de détecter la maladie est basse. En revanche la mesure du RADAAR est plus spécifique c'est-à-dire que sa capacité d’identifier les sujets exempts de la maladie est plus grande. Elle tendrait à être aussi plus performante chez les Africains Caribéens que chez les Caucasiens. De même, elle serait plus sensible chez les hommes que chez les femmes. La mesure du RADAAR est utile si on l’associe à une autre méthode de diagnostic comme l’analyse de Régression de Moorfields (MRA) incluse dans le logiciel du HRT3 spécialement lors de la détection du glaucome dans la population à haut risque. En définitive, nous déterminons que la mesure du RADAAR se veut un outil d’aide au diagnostic. Elle est particulièrement intéressante dans le contexte de dépistage de glaucome.
This thesis describes a new clinical and technological approach to the diagnosis of glaucoma. Specifically, we intend to study a new way to detect glaucoma by measuring rim area to disc area asymmetry ratio (RADAAR). For this purpose, we use a database consisting of a population divided into 4 different diagnostic groups (normal, possible glaucoma, probable glaucoma and definitive glaucoma). The RADAAR measurements are calculated in different ways based on the stereometric parameters of the optic nerve head of subjects, produced by confocal scanning laser ophthalmoscopy (Heidelberg Retina Tomograph (HRT) (Heidelberg Engineering, Germany)). We conduct an analysis of data with SPSS or we put forward the RADAAR distribution in different populations, its validity in detecting open angle glaucoma and its usefulness in screening for glaucoma. We therefore enroll 523 subjects in this study with about 82 subjects with definitive glaucoma. The average age is 62 years. There are more females than males and more Caucasians than Africans Caraibeans. We find that the distribution of RADAAR measures is different in each diagnosis group. In terms of performance, the sensitivity of the RADAAR measurement is very low. So, its ability to detect the disease is low. However the RADAAR measure is much more specific so, its ability to identify subjects free of the disease is high. RADAAR measure would also be much more effective in African Caribbean’s than in Caucasians. Similarly, it would be much more sensitive in males than in females. The RADAAR measurement is useful if it is combined with another method of diagnosis like the Moorfields regression analysis (MRA) included in the HRT3 software especially in case of the detection of glaucoma in populations at high risk. Ultimately, we determine that the RADAAR is an interesting tool for the diagnosis of glaucoma particularly in the context of screening for glaucoma.