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Dissertations / Theses on the topic 'Bio-modélisation'
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Jawad, Brahim. "Modélisation de l'électrolocation pour la bio-robotique." Phd thesis, Ecole des Mines de Nantes, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00734819.
Full textAbstract:
Le projet européen ANGELS a pour but de construire un robot anguille capable de naviguer par le sens électrique et de se scinder en plusieurs mono-agents pour des besoins d'exploration. Dans le cadre de ce projet, mon travail a consisté à élaborer un modèle de perception inspiré du poisson électrique, le challenge étant de faire de ce modèle un modèle de perception rapide et embarquable pour une détection en ligne par un engin sous-marin robotisé équipé du modèle. Deux modèles de perception ont été construits, s'appuyant tous deux sur une géométrie simple mais réaliste de capteur. Les deux modèles baptisés "modèle poly-sphérique " et " modèle des réflexions " provenant respectivement d'une intuition physique et d'une méthode mathématique appropriée se calibrent une fois pour toute avec un simulateur électrique, pourrevêtir in fine une forme analytique. Couplés aux modèles existant de réponses électriques d'objets, les modèles de perception ont permis de faire effectuer à un robot capteur des tâches basiques d'évitement et de détection, ce qui est à ce jour une première dans l'histoire. En parallèle, nous avons développé un formalisme générique de réponse d'objet permettant d'étendre le champ d'applicabilité des modèles de perception. Enfin, nous avons commencé à estimerl'impact d'une géométrie complexe de capteur présentant de larges surfaces isolantes sur la mesure pour envisager la modélisation du sens électrique par un capteur de forme arbitraire.
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Hamdi, Mustapha. "Conception, modélisation et caractérisation de systèmes bio-nanorobotiques." Thesis, Orléans, 2009. http://www.theses.fr/2009ORLE2030.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la conception, la modélisation et le prototypage de nanorobots pour des applications en nanomédecine, en biologie et en nanosystèmes. Principalement deux approches ont été proposées. La première approche implique la modélisation multi-échelle (la mécanique quantique, dynamique moléculaire, mécanique continue) couplée aux techniques de réalité virtuelle. La plateforme ainsi développée a permis en premier lieu, la caractérisation biomécanique de différents composants nanorobotiques : nanoressorts à base de protéines et de nanomoteurs moléculaires (ADN, nanotube de carbone, protéines). Le développement de la plateforme a permis ensuite d’assembler d’une manière interactive (retour visuel et retour de force) des structures nanorobotiques, d’optimiser leur structure et de caractériser leur comportement dynamique. Dans la seconde approche, une méthodologie originale de co-prototypage à été développée. Le co-prototypage permet en effet de coupler les expérimentations et les simulations afin d’avoir un modèle réaliste. Ceci permet de mettre à jour les paramètres de simulation et de réajuster le processus de fabrication après optimisation. D’autre part, les simulations permettent d’observer des phénomènes à l’échelle nanométrique qui sont jusque là inaccessibles par expérimentation. Durant ce travail de thèse, j’ai développé des nouvelles structures nanorobotiques : des nanomachines à base d’ADN, un bio-nanoactionneur linéaire ainsi qu’une nanomachine rotative à base de nanotubes de carbone. Quelques uns de ces prototypes ont été fabriqués, optimisés et validés expérimentalement<br>Nanorobots represent a nanoscale devices where proteins such as DNA, carbon nanotubes could act as motors, mechanical joints, transmission elements, or sensors. When these different components were assembled together they can form nanorobots with multi-degree-of-freedom, able to apply forces and manipulate objects in the nanoscale world. In this work, we investigated the design, assembly, simulation, and prototyping of biological and artificial molecular structures with the goal of implementing their internal nanoscale movements within nanorobotic systems in an optimized manner. The thesis focuses, mainly on two approaches. The first one involves multiscale modeling tools (quantum mechanics, molecular dynamics, continuum mechanics) coupled to virtual reality advanced techniques. In order to design and evaluate the characteristics of molecular robots, we proposed interactive nanophysics-based simulation which permits manipulation of molecules, proteins and engineered materials in molecular dynamics simulations with real-time force feedback and graphical display. The second approach uses a novel co-prototyping methodology. The optimization of engineered nanorobotic device is coupled to experimental measurements and force field modeling algorithms
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De, Vroey Laurent. "Modélisation des couches minces électriques dans les bio-microsystèmes." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00762196.
Full textAbstract:
L'utilisation de systemes électromécaniques microstructures pour analyser et manipuler des solutions biologiques ou des cellules vivantes (bio-MEMS) à pris un essor considérable ces dernières années. Dans ce genre de dispositifs, I'utilisation de champs électriques est frequente que ce soit pour percer les membranes des cellules et effectuer une transfection de gènes par exemple (électroporation), pour les déplacer ((di )électrophorèse) ou agir sur Ie milieu dans lequel elles baignent (électro-hydrodynamique). La modélisation des phénomènes induits par ces champs électriques dans les solutions aqueuses est un probleme multi-physique et multi-échelle. Au deplacement des électrons s'ajoute en effet la migration des ions présents dans la solution. Ceux-ci se concentrent en particulier aux abords des électrodes formant des couche minces dont les paramètres évoluent de façon encore mal connue en fonction notamment des conditions d'alimentation. La thèse se concentre sur les applications électro-hydrodynamiques dans lesquelles une solution saline est mise en mouvement par des forces électriques agissant sur ses ions, concentrés dans des couches de charges minces, au voisinage des électrodes. Sont d'abord presentés les resultats experimentaux et des modèles simples du problème électromécanique dans Ie cas de structures 2D à électrodes coplanaires. Devant I'importance des écarts entre les résultats théoriques et expérimentaux, des modèles plus complets sont alors proposés et évalués. Malgré les ameliorations fournies par ces modèles, des écarts importants subsistent entre théorie et expérimentation, et une étude totalement découplée des aspects électriques et mécaniques est alors réalisée sur une structure 1D. Cette étude permet de mieux cerner Ies dependances de certains paramètres physiques vis-a-vis des conditions d'alimentation avec une comparaison systématique des résultats expérimentaux et des résultats de modèles circuits Iinéaires et non linéaires, au travers d'une approche fréquentielle par diagrammes de Bode et d'une approche temporelle par figures de Lissajous. II a ainsi pu être mis en évidence I'importance pratique potentielle de certains phénomènes rarement pris en compte dans des modèles globaux : saturation des couches minces, permittivité non constante, effets de bords, ... Des applications pratiques ont pu etre dégagées et testées experimentalement, dans Ie domaine des micro-mélangeurs. Outre ces développements, une brève étude est décrite, portant sur la modélisation des cellules et de leurs membranes extrêmement fines en regard des autres dimensions caractéristiques du systeme, dans la perspective par exemple d'applications en électroporation. Une autre étude est faite portant sur I'utilisation potentielle de méthodes numériques dites " sans maillage " pour ce type d'applications, I'accent étant mis sur Ia résolution du problème de Poisson dans des systèmes 2D.
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Kornprobst, Pierre. "Contributions en modélisation de la vision algorithmique et bio-inspirée." Habilitation à diriger des recherches, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00457491.
Full textAbstract:
Le traitement d'images a une longue histoire, à commencer par les approches provenant de techniques du traitement du signal 1-D. Ces approches reposent sur la théorie du filtrage (linéaire ou non), l'analyse spectrale, ou sur des concepts basiques de probabilité et statistiques.
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Rolland, Antoine. "Bio-bitumes obtenus pas Liquéfaction Hydrothermale : approche expérimentale et modélisation." Thesis, Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020NANT4040.
Full textAbstract:
Un procédé de production de liants bitumineux biosourcés par conversion hydrothermale de biomasse micro-algale est étudié dans la perspective de l’après pétrole. Le procédé de liquéfaction hydrothermale (HTL) utilisé se caractérise par une température modérée de 260 C à laquelle l’eau se trouve à l’état sous-critique. Un réacteur instrumenté et contrôlé thermiquement a été développé, permettant l’étude de l’impact du temps de séjour et des phases de chauffage et de refroidissement sur le processus de formation du bio-bitume. Sa composition résulte d’une étape de carbonisation hydrothermale (HTC) lors du chauffage, suivie d’une étape de liquéfaction lord de l’isotherme à 260°C. Les propriétés rhéologiques du matériau hydrophobe obtenu sont fortement influencées par la fraction de résidus solides, en partie constituée de minéraux a priori issus du milieu de culture des micro algues. Dans l’optique de la modélisation thermocinétique du procédé, un bilan énergétique sur le réacteur a permis d’évaluer l’enthalpie de réaction (exothermique) Parallèlement, la notion de facteur de sévérité du procédé a permis de comparer les conditions de formation du bio-bitume à celles de bio-chars par HTC, de bio-crudes par HTL, et des pétroles et pyro bitumes issus des processus géologiques dont s’inspire ces procédés de conversion hydrothermale<br>A process for the production of biobased bituminous binders by hydrothermal conversion of microlagal biomass is investigated in perspective of the post petroleum era. The hydrothermal liquefaction (HTL) process used is characterized by a moderate temperature of 260°C, resulting in a subcritical state of the water media. An instrumented reactor, thermally controlled, has been developed. It allows studying the impact of both the residence time and the heating and cooling steps on the formation process of biobitumen. Its composition results from a hydrothermal carbonization (HTC) step during heating, followed by a liquefaction step during the isotherm at 260°C. The rheological properties of the hydrophobic material obtained are strongly influenced by the fraction of solid residues. These later partially consist of minerals presumably coming from the microalgae cultivation media. With a view to model the thermokinetics of the process, an energy balance allowed estimating the exothermic reaction enthalpy form measurements made on the reactor. Concurrently, the concept of reaction ordinate allowed comparing the processing conditions leading to biobitumen, to those leading to biochar by HTC, biocrude by HTL, but also to petroleum and pyrobitumen formed by the geological processes that inspires HTL
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Belghiti, Moulay Tayeb. "Modélisation et techniques d'optimisation en bio-informatique et fouille de données." Thesis, Rouen, INSA, 2008. http://www.theses.fr/2008ISAM0002.
Full textAbstract:
Cette thèse est particulièrement destinée à traiter deux types de problèmes : clustering et l'alignement multiple de séquence. Notre objectif est de résoudre de manière satisfaisante ces problèmes globaux et de tester l'approche de la Programmation DC et DCA sur des jeux de données réelles. La thèse comporte trois parties : la première partie est consacrée aux nouvelles approches de l'optimisation non convexe. Nous y présentons une étude en profondeur de l'algorithme qui est utilisé dans cette thèse, à savoir la programmation DC et l'algorithme DC (DCA). Dans la deuxième partie, nous allons modéliser le problème clustering en trois sous-problèmes non convexes. Les deux premiers sous-problèmes se distinguent par rapport au choix de la norme utilisée, (clustering via les normes 1 et 2). Le troisième sous-problème utilise la méthode du noyau, (clustering via la méthode du noyau). La troisième partie sera consacrée à la bio-informatique. On va se focaliser sur la modélisation et la résolution de deux sous-problèmes : l'alignement multiple de séquence et l'alignement de séquence d'ARN par structure. Tous les chapitres excepté le premier se terminent par des tests numériques<br>This Ph.D. thesis is particularly intended to treat two types of problems : clustering and the multiple alignment of sequence. Our objective is to solve efficiently these global problems and to test DC Programming approach and DCA on real datasets. The thesis is divided into three parts : the first part is devoted to the new approaches of nonconvex optimization-global optimization. We present it a study in depth of the algorithm which is used in this thesis, namely the programming DC and the algorithm DC ( DCA). In the second part, we will model the problem clustering in three nonconvex subproblems. The first two subproblems are distinguished compared to the choice from the norm used, (clustering via norm 1 and 2). The third subproblem uses the method of the kernel, (clustering via the method of the kernel). The third part will be devoted to bioinformatics, one goes this focused on the modeling and the resolution of two subproblems : the multiple alignment of sequence and the alignment of sequence of RNA. All the chapters except the first end in numerical tests
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Dortel, Emmanuelle. "Croissance de l'albacore (Thunnus albacares) de l'Océan Indien : de la modélisation statistique à la modélisation bio-énergétique." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20035/document.
Full textAbstract:
Depuis le début des années 1960, la croissance de l'albacore fait l'objet d'une attention particulière tant dans le domaine de la recherche que pour la gestion des pêcheries. Dans l'océan Indien, la gestion du stock d'albacores, sous la juridiction le Commission Thonière de l'Océan Indien (CTOI), souffre de nombreuses incertitudes associées à la courbe de croissance actuellement considérée. En particulier, des lacunes subsistent dans notre connaissance des processus biologiques et écologiques élémentaires régulant la croissance. Leur connaissance est pourtant fondamentale pour comprendre la productivité des stocks et leur capacité de résistance à la pression de pêche et aux changements océanographiques en cours. À travers la modélisation, cette étude se propose d'améliorer les connaissances actuelles sur la croissance de la population d'albacore de l'océan Indien et de renforcer ainsi les avis scientifiques sur l'état du stock. Alors que la plupart des études sur la croissance de l'albacore s'appuient sur une seule source de données, nous avons mis en œuvre un modèle hiérarchique Bayésien qui exploite diverses sources d'informations sur la croissance, i.e. des estimations d'âge obtenues par otolithométrie, des analyses de progressions modales et les taux de croissance individuels issus du marquage-recapture, et intègre explicitement des connaissances d'experts et les incertitudes associées à chaque source de données ainsi qu'au processus de modélisation. En particulier, le modèle de croissance a été couplé un à modèle d'erreurs dans les estimations d'âge par otolithométrie apportant une amélioration significative des estimations d'âge et des paramètres de croissance en résultant et permettant une meilleure évaluation de la fiabilité des estimations. Les courbes de croissances obtenues constituent une avancée majeure dans la représentation du patron de croissance actuellement utilisé dans les évaluations de stock d'albacore. Elles démontrent que l'albacore présente une croissance en phases, caractérisée par une forte accélération en fin de phase juvénile. Cependant, elles n'apportent aucune information sur les mécanismes biologiques et écologiques à l'origine de ces phases de croissance. Afin de mieux comprendre les facteurs impliqués dans l'accélération de la croissance, nous avons mis en œuvre un modèle bio-énergétique s'appuyant sur les principes de la théorie des bilans dynamiques d'énergie (DEB). Deux hypothèses apparaissant comme les plus pertinentes ont été testées : (i) une faible disponibilité alimentaire liée à une forte compétition inter et intra-spécifique chez les jeunes albacores formant des bancs et (ii) un changement dans le régime alimentaire des adultes s'accompagnant de la consommation de proies plus énergétiques. Il apparait que ces deux hypothèses sont susceptibles d'expliquer, au moins partiellement, l'accélération de la croissance<br>Since the early 1960s, the growth of yellowfin has been enjoyed a particular attention both in the research field and for fisheries management. In the Indian Ocean, the management of yellowfin stock, under the jurisdiction of the Indian Ocean Tuna Commission (IOTC), suffers from much uncertainty associated with the growth curve currently considered. In particular, there remain gaps in our knowledge of basic biological and ecological processes regulating growth. Their knowledge is however vital for understanding the stocks productivity and their resilience abilities to fishing pressure and oceanographic changes underway.Through modelling, this study aims to improve current knowledge on the growth of yellowfin population of the Indian Ocean and thus strengthen the scientific advice on the stock status. Whilst most studies on yellowfin growth only rely on one data source, we implemented a hierarchical Bayesian model that exploits various information sources on growth, i.e. direct age estimates obtained through otolith readings, analyzes of modal progressions and individual growth rates derived from mark-recapture experiments, and takes explicitely into account the expert knowledge and the errors associated with each dataset and the growth modelling process. In particular, the growth model was coupled with an ageing error model from repeated otolith readings which significantly improves the age estimates as well as the resulting growth estimates and allows a better assessment of the estimates reliability. The growth curves obtained constitute a major improvement of the growth pattern currently used in the yellowfin stock assessment. They demonstrates that yellowfin exhibits a two-stanzas growth, characterized by a sharp acceleration at the end of juvenile stage. However, they do not provide information on the biological and ecological mechanisms that lie behind the growth acceleration.For a better understanding of factors involved in the acceleration of growth, we implemented a bioenergetic model relying on the principles of Dynamic Energy Budget theory (DEB). Two major assumptions were investigated : (i) a low food availability during juvenile stage in relation with high intra and inter-specific competition and (ii) changes in food diet characterized by the consumption of more energetic prey in older yellowfin. It appears that these two assumption may partially explain the growth acceleration
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Nait, Saidi Chourouk. "Modélisation de la conversion thermique de carburants verts de type bio-huiles." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAE010.
Full textAbstract:
La production de bio-huiles par conversion thermochimique de la biomasse estun procédé prometteur pour le bio-raffinage. Alors que la cinétique en phase gazeuse de la conversion de la bio-huile est bien avancée, sa réactivité en phase liquide reste mal connue.L’objectif de cette thèse est de comprendre le mécanisme cinétique détaillé de la décomposition thermochimique de la biomasse à basse température en phase liquide. Comme indiqué par Basu et al. (June 2010) et Nakamura et al. (2007a,b)et Kawamoto (2017), une phase liquide est observée pendant la première étape de la pyrolyse de la biomasse. Dans cette étude, nous tenterons de modéliser le premier stade de la pyrolyse de la biomasse. A notre connaissance, aucune étude de modélisation de la réactivité en phase liquide n’a été proposée pour la pyrolyse de la biomasse. L’étude des réactions en phase liquide de ces systèmes complexes nécessite une bonne connaissance de l’influence du solvant sur la cinétique. Nous avons en premier temps comparé la prédiction des modèles COSMO-SAC avec celles du modèle de solvatation Abraham, en considérant la base de données COMPSOL de Moine et al. (2017) comme données de référence. Nous avons ensuite proposé une re-paramétrisation de ces modèles COSMO-SAC qui conduit à de bien meilleures prédictions et nous permets d’étendre ces modèles à l’utilisation des cavités CPCM (Nait Saidi et al. (2020)). Les méthodes prédictives basées sur des calculs ab initio peuvent être très précises pour prédire les propriétés thermochimiques en phase gazeuse et sont généralement plus polyvalentes que les méthodes de contribution de groupe. Une extension de la méthode ab initio de prédiction des enthalpies de formation de Paulechka et Kazakov (2017) a été proposée dans ce travail (Mielczarek et al. (2019)) et utilisée pour les composés de la biomasse. En troisième partie de cette étude, nous avons prédit les différents chemins réactionnels possibles de la décomposition des composés représentatifs de la partie lignine de la biomasse à l’aide du générateur de mécanismes réactionnels (RMG). Les composés choisis sont le créosol, le gaïacol et le méthoxy vinylphénol. Ce travail peut être considéré comme une extension du mécanisme en phase gazeuse de la pyrolyse proposé par Ranzi et al.(2017a,b) en considérant la recombinaison radicalaire et la polymérisation qui se produit à basse température entre100°C et 300°C. Pour modéliser la cinétique des réactions clés, nous les avons étudiés par l’approche des états de transition à l’aide de Gaussian09 et d’ORCA. L’estimation des paramètres cinétiques est ensuite déterminé par la théorie des états de transition à l'aide du Kisthelp tool (Canneaux et al. (2014)) pour la cinétique en phase gazeuse et cinétique en phase liquide à partir de l’approche Green (Jalan et al. July 2013)<br>Production of bio-oils through thermochemical biomass conversion is a promising process for biorefining. While gas phase kinetics of bio-oil conversion has been improving, its liquid phase reactivity is currently poorly understood. The aim work of my thesis is about the understanding of detailed kinetics mechanism of biomass thermochemical decomposition at low temperature range in the liquid phase. As mentionned by Basu (June 2010); Nakamura et al. (2007a,b); Kawamoto (2017) a liquid phase is observed during the initial stage of biomass pyrolysis. In this study, we will try to model the initial stage of biomass pyrolysis. To our knowledge, no modelling study of the rate of reactions in the liquid phase has been proposed for biomass pyrolysis. The investigation of liquid phase reactions of such complex systems requires a good knowledge of solvent effects. We compared the prediction capabilities of COSMO-SAC with those of the Abraham solvation model, by considering the COMPSOL database of Moine (2017) as the reference data. We then proposed a re-parametrization of these COSMO-SAC models that leads to much better predictions, and extended these models to CPCM cavities(Nait Saidi et al. (2020)). Predictive methods based on ab initio calculations can be very accurate for predicting gas phase thermochemical properties and are usually more versatile than group contribution methods. An extension of Paulechka and Kazakov (2017) ab initio prediction method of enthalpies of formation was proposed in this study (Mielczarek et al. (2019)) and used for biomass compounds. We then used Reaction Mechanism Generator (RMG) to investigate the possible reaction mechanism of different Tar surrogate compounds of biomass decomposition. The surrogate compounds that we chose are Creosol, guaiacol and methoxy vinylphenol to model the lignin. This work can be considered as an extension of the gas phase reaction mechanism of pyrolysis proposed by Ranzi(2017a,b) taking in consideration the primary tar recombination/polymerisation reaction that occur in the temperature range 100°C to 300°C.To model the kinetics of the key reaction, we investigated the transitional state using Gaussian 09 and ORCA. We then estimated the kinetics parameters using Transitional State Theory with Kisthelp tool (Canneauxet al. (2014)) and liquid phase kinetics approach based on the gas phase kinetics and solvation free energies correction (Jalan et al. July 2013)
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Robles, Rodriguez Carlos Eduardo. "Modélisation et optimisation de la production de bio-lipides par les levures oléagineuses." Thesis, Toulouse, INSA, 2016. http://www.theses.fr/2016ISAT0044/document.
Full textAbstract:
Le but de ce travail de doctorat est de contribuer à l'optimisation de l'accumulation de lipides par les levures oléagineuses, et plus particulièrement par la levure Yarrowia lipolytica à partir du glucose, avec une stratégie d’optimisation dynamique à partir d’une commande basée sur un modèle. L’étude bibliographique permet de faire le bilan des connaissances antérieures pour identifier les différentes méthodologies existantes pour l’optimisation des procédés en structurant trois parties principales: la modélisation, la commande, et le suivi des procédés. Dans ce contexte, cinq modèles ont été proposés pour décrire l'accumulation de lipides. Le premier est un modèle non structuré basé sur des cinétiques de Monod et d’inhibition. Le deuxième s’appuie sur le modèle de Droop (quota) précédemment utilisé pour décrire l’accumulation de lipides dans les microalgues. Les trois derniers sont des modèles métaboliques dynamiques qui combinent les cinétiques avec un réseau métabolique réduit, obtenu à partir des modes élémentaires. Les cinq modèles ont été calibrés et validés en utilisant plusieurs jeux des données expérimentales. Néanmoins, un des avantages des modèles métaboliques dynamiques présentés est la possibilité de décrire les basculements métaboliques. Deux stratégies de commande multi-objective visant à maximiser la productivité des lipides et la fraction en teneur lipidique ont été proposées. Dans la première, les deux objectifs ont été pondérés par le calcul statique des fronts de Pareto, et intégrés à la stratégie de commande avec un modèle dynamique métabolique. La deuxième stratégie est basée sur des fonctions linéaires par morceaux en intégrant le modèle quota. Les simulations de la commande montrent la possibilité d’atteindre des teneurs en lipides entre 0,21 – 0,26 gLIP.gX-1 et productivités entre 0,78 – 1,02 g.(L-h)-1 en diminuant le temps de la culture à 20 h. Des capteurs logiciels ont été proposés afin de pallier le manque de capteurs en ligne en corrélant des mesures en ligne (i.e. pO2 et la base ajoutée pour le pH) par des algorithmes de types machines à vecteurs supports. La validation expérimentale des stratégies de commande est la principale perspective de ce travail<br>This PhD thesis aims at optimizing lipid accumulation by oleaginous yeast, and most particularly by the yeast Yarrowia lipolytica from glucose. This optimization is addressed from a mathemantical point of view based on automatic control laws, where model-based control strategies are proposed. The bibliographic review compiles and evaluates previous works to identify the different existing methodologies to attain the optimization, which is divided in three main axes: modeling, control strategies, and monitoring. In this context, five different models are proposed to describe lipid accumulation. The first model is based on Monod and inhibition kinetics (unstructured), and the second on the Droop quota model (quota) previously used for microalgae. The last three are dynamic metabolic models that combine kinetics with metabolic models based on the stoichiometry of metabolism. These three models used a reduced metabolic network decomposed into elementary flux modes. The five models were successfully calibrated and validated with different experimental data. Nonetheless, the dynamic metabolic models presented highlighting features such as the description of metabolic shifts. Two approaches of multi-objective control strategies aiming at maximizing lipid productivity and lipid content fraction were proposed. In the first, the two objectives were weighted by static calculation of Pareto fronts, and integrated to the control strategy by dynamic optimization algorithms with a dynamic metabolic model. The second strategy used a constant weighed objective function solved by piecewise linear functions by integrating the quota model. The simulation results of the optimization attained lipid contents between 0.21 – 0.26 gLIP.gX-1 and productivities between 0.78 – 1.02 g.(L-h)-1 shortening the culture time to 20 h. Soft-sensors were developed by correlating on-line measurements (i.e. pO2 and the added base for pH) through support vector machines in order to overcome the lack of measurements. The perspective is to experimentally validate the control strategies
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Mahiané, Séverin Guy. "Modélisation (Bio) Mathématique des interactions HSV-2/VIH à partir de données expérimentales." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA11T026.
Full text
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Perroux, Hélène. "Modélisation des processus bio-physico-chimiques du milieu nuageux : devenir de la matière organique." Thesis, Université Clermont Auvergne (2017-2020), 2017. http://www.theses.fr/2017CLFAC058/document.
Full textAbstract:
Le rôle des nuages sur la composition chimique atmosphérique est encore mal connu. Les composés chimiques présents sous forme de particules et de gaz sont transformés efficacement lors de leur passage dans le nuage par des processus photochimiques et microbiologiques. Les objectifs de ce travail de thèse étaient d’analyser l’efficacité de ces processus dans la transformation des composés chimiques à l’aide du modèle multiphasique de chimie du nuage CLEPS (CLoud Explicit Physico-chemical Scheme). Le premier travail a consisté à étudier la capacité oxydante du nuage sur la base de comparaisons entre des données expérimentales et simulées de vitesses de production du radical HO• pour des eaux nuageuses prélevées au puy de Dôme. Ces comparaisons ont montré que la photoréactivité du fer comme source de ce radical est surestimée par le modèle. Cela provient de la complexation du fer dans les échantillons naturels qui n'est pas considérée dans le modèle. Le modèle a également montré que la photolyse du peroxyde d’hydrogène représente la voie majoritaire dans la formation des radicaux HO•. Dans un second temps, les hypothèses formulées lors de la construction du nouveau mécanisme chimique en phase aqueuse CLEPS ont été validées par le biais d’expériences d’irradiation sur un composé cible, l’acide tartronique, réalisées en laboratoire et simulées avec le modèle. Le travail expérimental a confirmé la formation de l’acide glyoxylique prédite par le mécanisme en phase aqueuse du modèle. Ce dernier reproduit l’évolution temporelle des concentrations en acide tartronique et de son premier produit d’oxydation, l’acide glyoxylique mais sous-estime la formation de l’acide formique qui est un des produits finaux de l’oxydation de l’acide tartronique. Enfin, le modèle a été développé pour prendre en compte des vitesses de biodégradation mesurées en laboratoire. Le modèle permet de comparer l’efficacité des processus radicalaire et microbiologique dans la dégradation de quatre espèces chimiques en testant l’effet de paramètres environnementaux clés (température, flux actinique). L’activité biologique a été reconnue comme plus efficace dans le scénario estival que dans le cas hivernal et la contribution des microorganismes la nuit est dominante pour les deux scénarios. Un test de sensibilité a démontré que la contribution de l’activité microbienne dans la dégradation des composés chimiques est fortement accrue par rapport à la réactivité photochimique lorsque le fer est entièrement complexé<br>The role of clouds on the atmospheric chemical composition is still poorly known. The chemical compounds under the form of particles and gases are efficiently transformed in the cloud by photochemical and microbiological processes. The thesis objectives were to analyze the efficiency of these processes in the transformations of the chemical compounds using the multiphase cloud chemistry model CLEPS (CLoud Explicit Physico-chemical schema). The first work consisted in studying the cloud oxidizing capacity based on comparisons between HO• radical production rates for irradiated cloud water sampled at the puy de Dôme station determined experimentally in the lab data and modeled with CLEPS. These comparisons showed that the model overestimates the contribution of the iron photolysis in the production of HO• radicals. This is due to the complexation of iron in cloud water samples that is not considered in the model due to the lack of data. The model also showed that the photolysis of hydrogen peroxide represents the major source of the HO• radicals in the aqueous phase. Secondly, the new protocol for cloud aqueous phase oxidation of organic compounds developed to build the CLEPS model was validated based on irradiation experiments of a target compound, the tartronic acid that were simulated by the model. The experimental work confirmed the formation of glyoxylic acid predicted by the aqueous phase mechanism in the model. It reproduces the temporal evolution of the concentrations of tartronic acid and of its first oxidation product, the glyoxylic acid but underestimates the formation of formic acid which is one of final products of the tartronic acid oxidation. Finally, the model was developed to take into account biodegradation rates measured in the laboratory. The model allows comparing the efficiency of the chemical and microbiological processes for the degradation of four chemical species and testing the effect of key environmental parameters (temperature, actinic flow). The biological activity was recognized as more effective in the summer case than in the winter case and the contribution of microorganisms the night is dominant for both scenarios. A sensitivity test demonstrated that the contribution of the microbial activity in the degradation of the chemical compounds is strongly increased in comparison with the photochemical reactivity when the iron is supposed to be totally complexed
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Belkhiri, Ayman. "Modélisation dynamique de la locomotion compliante : Application au vol battant bio-inspiré de l'insecte." Phd thesis, Ecole des Mines de Nantes, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00874497.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans cette thèse est consacré à la modélisation de la dynamique de locomotion des "soft robots", i.e. les systèmes multi-corps mobiles compliants. Ces compliances peuvent être localisées et considérées comme des liaisons passives du système,ou bien introduites par des flexibilités distribuées le long des corps. La dynamique de ces systèmes est modélisée en adoptant une approche Lagrangienne basée sur les outils mathématiques développés par l'école américaine de mécanique géométrique. Du point de vue algorithmique, le calcul de ces modèles dynamiques s'appuie sur un algorithme récursif et efficace de type Newton-Euler, ici étendu aux robots locomoteurs munis d'organes compliants. Poursuivant des objectifs de commande et de simulation rapide pour la robotique, l'algorithme proposé est capable de résoudre la dynamique externe directe ainsi que la dynamique inverse des couples internes. Afin de mettre en pratique l'ensemble de ces outils de modélisation, nous avons pris le vol battant des insectes comme exemple illustratif. Les équations non-linéaires qui régissent les déformations passives de l'aile sont établies en appliquant deux méthodes différentes. La première consiste à séparer le mouvement de l'aile en une composante rigide dite de "repère flottant" et une composante de déformation. Cette dernière est paramétrée dans le repère flottant par la méthode des modes supposés ici appliquée à l'aile vue comme une poutre d'Euler-Bernoulli soumise à la flexion et à la torsion. Quant à la seconde approche, les mouvements de l'aile n'y sont pas séparés mais directement paramétrés par les transformations finies rigides et absolues d'une poutre Cosserat. Cette approche est dite Galiléenne ou "géométriquement exacte" en raison du fait qu'elle ne requiert aucune approximation en dehors des inévitables discrétisations spatiale et temporelle imposées parla résolution numérique de la dynamique du vol. Dans les deux cas,les forces aérodynamiques sont prises en compte via un modèle analytique simplifié de type Dickinson. Les modèles et algorithmes résultants sont appliqués à la conception d'un simulateur du vol, ainsi qu'à la conception d'un prototype d'aile, dans le contexte du projet coopératif (ANR) EVA.
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Godzaridis, Elenie. "Modélisation bio-informatique du mécanisme d'action d'inhibiteurs de la voie de biosynthèse du peptidoglycane." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/28632/28632.pdf.
Full text
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Godzaridis, Élénie. "Modélisation bio-informatique du mécanisme d'action d'inhibiteurs de la voie de biosynthèse du peptidoglycane." Master's thesis, Université Laval, 2012. http://hdl.handle.net/20.500.11794/23561.
Full textAbstract:
La résistance développée par les bactéries aux antibiotiques est un problème d'échelle mondiale qui a récemment attiré beaucoup d'intérêt. En effet, particulièrement chez les bactéries à Gram-négatif, on constate une depletion rapide de la quantité d'antibiotiques efficaces. De nos jours, les programmes de recherche de nouveaux antibiotiques commencent souvent par le criblage de cibles cellulaires. Les enzymes Mur, impliquées dans la biosynthèse de la paroi, sont uniques aux cellules bactériennes et nécessaires à leur survie. Le présent mémoire décrit l'utilisation des méthodes de bio-informatique structurale pour mettre en lumière un possible mécanisme d'action pour deux inhibiteurs des Mur ligases précédemment découverts : MurDpl etMurFpl. De plus, les recherches ici présentées ont permis de découvrir une grande similarité entre MurDpl et une famille de peptides antimicrobiens naturels, les tigerinines. Leur capacité à pénétrer les cellules bactériennes et la difficulté pour les bactéries de développer une résistance aux peptides antimicrobiens en général en font des composés de départ prometteurs. Nous suggérons que MurD pourrait être une cible intracellulaire des tigerinines et proposons un mécanisme d'action. De plus, par des moyens informatiques, nous évaluons les possibilités de raffiner MurDpl, MurFpl et les tigerinines de façon à augmenter leur activité.
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Hennion, Benoît. "Une approche bio-inspirée de la locomotion quadrupède." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066569.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur la modélisation et la simulation dynamique de quadrupèdes en s’inspirant de la nature. Dans cette optique, des expériences ont été effectuées avec le Muséum National d’Histoire Naturelle (MNHN) de Paris. L’objectif à long terme est d’apporter des éléments pouvant permettre l’amélioration de la robotique, et de tenter de trouver des paramètres invariants de la locomotion quadrupède. Pour le MNHN, l’intérêt est une meilleure compréhension mécanique de la marche des quadrupèdes, en analysant les animaux d’un point de vue roboticien, et la réalisation d’un simulateur paramétrable dans lequel pourraient être insérées des données géométriques d’espèces disparues afin d’obtenir des films réalistes de leurs marches. La position du problème réside dans la complexité de la robotique à pattes, et notamment l’infinité de solutions de locomotion possibles, d’où l’idée de s’inspirer d’un système qui a fait ses preuves et qui a des millions d’années d’avance sur nous, la nature<br>This study deals with the modeling and the dynamic simulation of quadrupeds, inspired from the nature. In this optic, experiments have been carried out with the Muséum National d’Histoire Naturelle (MNHN) of Paris. The long-term objective is to bring elements which could improve the legged robotic, and to try to find invariants parameters of the quadruped locomotion. For the MNHN, the interest is a better mechanical comprehension of the quadrupeds walk, by analyzing the animals from a robotics engineer point of view, and the realization of a parameterized model in which geometrical data of disappeared species could be inserted in order to obtain realistic films of their locomotion. The position of the problem lies in the complexity of legged robotic, and especially the infinity of possible solutions of locomotion. This is where comes the idea to take as a starting point a system which proved its efficiency and which has million years in advance on us, the nature
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Sun, Shengnan. "Modélisation et caractérisation mécanique d'un composite bio-sourcé par mesures de champs cinématiques sans contact." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01020039.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a été réalisé dans le cadre du projet de l'ANR DEMETHER lancé en 2011. L'objectif du projet était d'élaborer un matériau composite d'origine bio-sourcée pour l'isolation thermique des bâtiments existants. Ces biocomposites sont constitués de broyats de tiges de tournesol liés par une biomatrice à base de chitosane. Mon travail s'est concentré essentiellement sur la caractérisation et la modélisation des propriétés mécaniques des broyats et du biocomposite. La première phase du travail a permis de mettre en évidence l'influence de la zone de prélèvement des échantillons dans la tige ainsi que celle de l'humidité relative sur le module d'Young. Une approche statistique a également permis de prendre en considération le caractère diffus des tiges sur leurs propriétés mécaniques. Par la suite, un travail d'homogénéisation basé sur la morphologie et les caractéristiques des constituants de l'écorce a conduit à une estimation des propriétés élastiques globales de celle-ci. La deuxième phase du travail a permis de caractériser mécaniquement le biocomposite en compression par une méthode de mesures de champs sans contact développée au laboratoire. Le caractère hétérogène des champs de déformation a ainsi été directement relié aux constituants et au taux de chitosane.
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Aghahadi, Mohammad. "Etude expérimentale et modélisation physique des transferts couplés chaleur-humidité dans un isolant bio-sourcé." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCA007/document.
Full textAbstract:
Le caractère fortement hydrophile des isolants thermiques bio-sourcés, a montré que les modèles classiques de transfert thermique ne sont pas suffisamment adaptés pour leur caractérisation thermique. Ce travail de thèse vise à répondre à cette problématique par des approches expérimentale et théorique des transferts couplés chaleur-humidité. Dans l’approche expérimentale, un isolant thermique en feutre de fibres de lin (FFL) a été développé puis caractérisé, dans différents états hygrométriques, au moyen d’un dispositif Plan Chaud asymétrique. Des isothermes d’adsorption de l’humidité corrélés aux modèles théoriques GAB, GDW et Park permettent une caractérisation hydrique de cet isolant. Dans l’approche théorique, un modèle physique, de transfert couplé chaleur-humidité au sein de l’isolant FFL humide, est proposé. Il est résolu numériquement, en configuration 3D transitoire, par la méthode de éléments finis sous COMSOL Multiphysics et par la méthode des différences finies, en configuration 1D transitoire, sous MATLAB. La méthode de Levenberg-Marquardt couplée avec le modèle direct 1D transitoire et les températures mesurées a permis d’estimer la conductivité thermique apparente de l'échantillon étudié avec une erreur relative inférieure à 6% par rapport aux mesures expérimentales, validant ainsi les modèles théoriques<br>The conventional heat transfer models are not sufficiently suitable for thermal characterization of bio-sourced thermal insulating materials due to their strongly hydrophilic nature. The proposed work in this PhD thesis aims to answer this problem with experimental and theoretical approaches of coupled heat-moisture transfers. In the experimental approach, a thermal insulating material based on Flax Fiber Felt (FFF) is developed and then characterized at different hygrometric conditions with an asymmetric hot plate device. The humidity diffusion characterization of the samples is done using the GAB, GDW and Park theoretical moisture adsorption isotherm models. In the theoretical approach, a physical model of heat and mass transfer is proposed. It is solved numerically, in transient 3D configuration, by the finite element method under COMSOL Multiphysics and, in transient 1D configuration, by the finite difference method under MATLAB. The Levenberg-Marquardt method coupled with the 1D transient direct model and the measured temperatures made it possible to estimate the apparent thermal conductivity of the studied sample with a relative error of less than 6% compared to the experimental measurements, thus validating the theoretical models
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Alric, Matthieu. "Conception et modélisation modulaire d'un robot bio-inspiré extensible pour l'accès aux tumeurs dans le cerveau." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00724718.
Full textAbstract:
Intégrés dans un projet de développement d'un système multit-robots de neurochirurgie mini-invasive pour l'ablation de tumeurs, ces travaux ont pour objectif la conception et modélisation d'un robot déployable dans le cerveau, selon des trajectoires curvilignes, sans espace libre autour de sa structure et sans guide naturel pour aider à sa progression. Après définition de la tâche de déploiement, un état de l'art recense un large panel de concepts et une évaluation sélectionne un concept continu bio-inspiré des trompes d'éléphant. La solution modulaire du robot est définie et modélisée géométriquement en associant une chaîne cinématique aux mobilités continues du robot. Une statégie de déploiement, reposant sur une succession ordonnée d'extensions/rétractions locales pour une élongation itérative du robot est formalisée pour le cas générique à N modules, puis validée par des plans de simulations de robots ayant 1 à 3 modules (erreur de suivi inférieure à un mm). Sur un modèle d'étude de gels d'agar (texture proche du cerveau), les efforts de pénétration du robot dans le cerveau sont estimés, puis la conception CAO et la programmation d'un démonstrateur à ressorts sont réalisées. Une interface homme/machine, simulant et commandant le robot, est programmée et des tests sont effectués pour valider certains aspects du déploiement. Un deuxième démonstrateur actionné pneumatiquement est à finaliser pour procéder à une étude comparative des deux prototypes. Même si des perspectives d'amélioration restent à explorer, les résultats obtenus sont encourageants. Un travail collaboratif entre spécialistes de différents domaines devrait conduire à l'optimisation de ce robot de déploiement.
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Louhichi, Kamel. "Essai de modélisation bio-économique de la relation agriculture-environnement : le cas de l'érosion en Tunisie." Montpellier 1, 2001. http://www.theses.fr/2001MON10031.
Full textAbstract:
Complexe, discontinue et non convexe, telle est la spécificité fondamentale de la relation agriculture environnement. Qu'il s'agisse de la pollution des nappes, de l'érosion du sol ou de la salinité, ce sont les effets externes associés au processus de production agricole qui revêtent une apparence complexe et non linéaire. Les apprécier au travers d'une simple réduction aux règles habituelles de l'internalisation, renvoie, non seulement, aux ambigui͏̈tés classique d'une économie de bien-être au sens de Pareto mais aussi à des problèmes de conception et de choix de l'instrument d'analyse. Adopter une approche pluridisciplinaire associant l'économie et l'agronomie, basée sur le couplage d'une modèle bio-physique et d'un modèle économique de programmation mathématique de type multipériode récursif, se révèle très utile dans un domaine où les phénomènes bio-physiques et les facteurs non marchands sont très présents. Appliquée en Tunisie et à une échelle régionale, la région de Zagouhan, cette approche bio-économique a permis d'estimer physiquement les fonctions d'externalités de l'érosion générées par le mode de production actuel et d'évaluer les effets attendus à long terme, d'une part de l'introduction de la politique de conservation des eaux et des sols (CES) et, d'autre part, de l'application de l'instrument contractuel à travers la proposition d'un cahier de charges conditionnant les subventions au respect d'un code de bonnes pratiques<br>Discontinuities and non-convexities are among the fundamental specificities of the relationship between agriculture and environment. Whereas it concerns groundwater pollution, the erosion of soils or salinity, the externalities associated to the process of agricultural production are complex and mostly non-linear. To evaluate them through the simple way of the usual rules of internalisation is not completely satisfactory. Thus we have adopted a multidisciplinary approach, associating economics and agronomy via a model coupling a bio-physical simulator and an economic programme, optimising the producers behavioury. This model introduces some sophistications, namely a dynamic recursif approach. .
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Bonniard, Lauréline. "Modélisation de la coordination et de l'activation du dioxygène dans des complexes de cuivre bio-inspirés." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066355.
Full textAbstract:
L’investigation du comportement du dioxygène au sein de différents systèmes impliquant un cation métallique pris dans leurs états électroniques triplet et singulet a été menée. Dans un premier temps, une étude comparative sur une série de petits systèmes de type [MO2]n+ a été examinée pour évaluer le rôle du cation sur l’écart singulet-triplet et la sensibilité des résultats à la méthode utilisée. Après un rappel des stratégies de modélisation des centres actifs et de certains résultats obtenus préalablement au laboratoire sur des systèmes cuivre-dioxygène, nous nous sommes concentrés sur l’étude de deux systèmes bio-inspirés très proches, les complexes Cu(TMPA)+ et Cu(TREN)+. Ils ont été choisis car leurs complexes du dioxygène réalisent la réaction d’oxydation d’une espèce phénolique en quinoléique. La formation d’un adduit autour du centre cuivreux incluant le dioxygène et le substrat a été investiguée, et la chronologie des étapes de coordination discutée. Nous nous sommes ensuite concentrés sur la possibilité de poursuivre le mécanisme par une étape de transfert d’hydrogène, ce dernier provenant de la molécule de phénol utilisée pour modéliser le substrat. Deux transferts ont été examinés, soit en provenance d’une liaison C-H du cycle, soit en provenance du groupement O-H de la fonction alcool. Les deux mécanismes réactionnels ont été étudiés aboutissant à un croisement des surfaces singulet et triplet lorsque la liaison O-H du phénol est attaquée. En conclusion, une discussion des étapes supplémentaires clôturant le mécanisme réactionnel est présentée, et tout particulièrement le mécanisme de transfert du groupe O2H sur le cycle aromatique du substrat<br>The behavior of dioxygen included in a variety of systems including a metal cation was investigated, with a special focus on both the singlet and triplet spin states of the systems. In a first part, a comparative study was carried out on a series of small [MO2]n+ cation-dioxygen complexes. The role of the cation on the singlet-triplet energy gap was evaluated and the sensitivity of the results to the methodology examined. A survey of potential strategies for modeling the active centers and previous results obtained on these systems is then presented. It is used to introduce the study of two closely connected bio-inspired copper (I) complexes, namely Cu(TMPA)+ and Cu(TREN)+. These were chosen regarding the ability of their dioxygen adduct to perform the oxidation of phenolic species to quinoleic ones. In a first step, the formation of an adduct including both dioxygen and the phenolic substrate bond to the copper center was investigated and the chronology of the coordination steps discussed. We next focused on a potential H-transfer step from the phenol molecule used as a model substrate to the dioxygen. Two transfers were examined, either originating from a C-H bond of the cycle, or from the O-H group of the alcohol function. The surface crossing between the singlet and the triplet energy surface was found to occur during OH attack. In conclusion, the additional steps necessary to complete the reaction sequence are discussed, in particular the mechanism for the transfer of an O2H group to the aromatic cycle of the substrate
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Lancereau, Quentin. "Modélisation d'un collecteur électrostatique compact en régime laminaire pour la capture de bio-particules submicroniques aéroportées." Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENI111/document.
Full textAbstract:
La détection d'agents biologiques dans l'air ambiant est devenue un enjeu majeur notamment en environnement hospitalier et dans la protection contre le bioterrorisme. Dans ce contexte, la miniaturisation des dispositifs d'analyse permet d'envisager leur utilisation directement sur la zone d'étude. Afin d'obtenir un échantillon concentré et représentatif, la filtration de l'air reste cependant un point délicat. Parmi les différents principes exploitables pour la collecte de particules aéroportées, l'emploi des forces électriques semble être prometteur pour améliorer les performances des dispositifs qui se trouvent généralement fondés sur des forces inertielles. Dans cette étude, une modélisation fine des collecteurs électrostatiques a été conduite pour une géométrie fil / cylindre. Elle décrit tout d'abord les champs hydrodynamiques d'un écoulement charriant des inclusions dans lequel est imposée une décharge couronne. Une injection éventuelle de vapeur dans la chambre de collecte a nécessité ensuite la détermination des champs de température et concentration de la vapeur. Une analyse dimensionnelle inspectionnelle a montré que ces champs possèdent deux termes de couplage fort dont on a justifié l'omission dans cette étude ; les phénomènes physiques mis en jeu ont alors pu être classés selon une cascade d'influences non réciproques et la résolution numérique du modèle s'en est trouvée facilitée. Quatre configurations d'écoulement différentes, caractérisées par des recirculations d'origine électro hydrodynamiques, ont été identifiées et leurs impacts sur les rendements de collecte quantifiés. De plus, une procédure de dimensionnement des filtres électrostatiques fondée sur un nombre de Deutsch représentatif des rendements a été mise en place. Son exploitation a montré l'intérêt de la mise en parallèle de petits collecteurs pour filtrer des débits d'air importants. Cette étude s'est achevée par l'analyse des effets engendrés par l'injection de vapeur dans la chambre de collecte. Elle a jeté les bases d'une explication pour l'augmentation des rendements de collecte résultant de cette injection<br>Detection of airborne biological agents has become a major challenge especially in hospitals and the protection against bioterrorism. In this context, the miniaturization of analytical devices allows to consider their direct use in the field. To obtain a representative and concentrated sample, air filtration remains a delicate point. Among the various principles used to collect airborne particles, the use of electrical forces seems to be promising to improve performance beyond these of devices that are based on inertial forces.In this study, a detailed model of electrostatic collectors was developed in the wire/cylinder geometry. It first describes the hydrodynamic flow fields carring inclusions in which a corona discharge is imposed. Afterwards, the possible injection of steam into the collection chamber required the determination of the temperature and vapor concentration fields. An inspectionnal dimensional analysis justified the omission of two strong coupling terms. Therefore, in this study, the involved physical phenomena could be classified according to a non-reciprocal influences cascade and the numerical model is become simpler. Four different flow patterns, characterized by their electrohydrodynamic secondary flows, were identified and their impact on the collection efficiencies was quantified. In addition a design procedure of electrostatic filters, based on a representative efficiency Deutsch number, has been developed. This procedure shows the interest of parallelizing small collectors to filter important airflows. This study was completed by the analysis of the effects of steam into the collection chamber. It provides the basis for an explanation of the collection efficiencies increase related to this injection
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Furet, Matthieu. "Analyse cinéto-statique de mécanismes de tenségrité : Application à la modélisation de cous d'oiseaux et de manipulateurs bio-inspirés." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2020. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03286016.
Full textAbstract:
Une structure de tenségrité est un assemblage d'éléments en compression (barres) et d'éléments en traction (câbles, ressorts) maintenus ensemble en équilibre. La tenségrité est connue en architecture et en art depuis plus d'un siècle et est adaptée à la modélisation des organismes vivants. Les mécanismes de tenségrité ont été étudiés plus récemment pour leurs propriétés prometteuses en robotique telles que leur faible inertie, leur compliance naturelle et la capacité de déploiement. Un mécanisme de tenségrité est obtenu lorsqu'un ou plusieurs éléments sont actionnés. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet AVINECK, auquel participent des biologistes et des roboticiens dans un but double : avoir une meilleure compréhension de la nature et des cous d’oiseaux, et également de s’inspirer de la nature afin de concevoir des manipulateurs bioinspiré innovants. En premier lieu, une étude a été menée sur la cinématique des vertèbres d’oiseaux. Une modélisation des contacts entre surface articulaire a permis de reconstruire en 3D le mouvement d’une vertèbre d’oiseau quelconque par rapport à une autre, à partir de scans 3D de vraies vertèbres. Ensuite, plusieurs mécanismes simples ont été comparés afin de déterminer le meilleur candidat à la modélisation de la cinématique des cous d’oiseaux. En second lieu, deux mécanismes de tenségrité à 1 degré de liberté (DDL) potentiellement intéressants pour la modélisation de cous d’oiseaux et la réalisation de manipulateurs ont été modélisées. A partir d’une démarche de conception optimale, deux mécanismes optimaux selon un critère donné ont été dimensionnés, puis comparés afin de déterminer le mécanisme le plus intéressant d’un point de vue conception de manipulateurs. Le mécanisme à 1 DDL retenu a été un antiparallélogramme actionné de manière antagoniste, appelé mécanisme en X. Un prototype de manipulateur à 2 DDL a ensuite été conçu et réalisé. Une étude du modèle géométrique d’un tel manipulateur a mis en évidence des phénomènes intéressants comme le comportement cuspidal du robot sous certaines conditions. Une étude cinéto-statique du manipulateur a ensuite été effectué. Le comportement du manipulateur dépendant fortement de la stratégie d’actionnement, celles-ci ont été énumérées et certaines d’entre elles comparées. Les résultats obtenus ont été vérifiés et mis en évidence sur un prototype. Enfin, la modélisation de manipulateurs plans a été étendue aux manipulateurs à N DDL. Un modèle dynamique complet a été obtenu, et une démarche de conception a été menée afin d’obtenir les dimensions et spécifications d’un manipulateur plan bio-inspiré à 10 DDL<br>A tensegrity structure is an assembly of elements in compression (bars) and elements in tension (cables, springs) held together in equilibrium. Tensegrity has been known in architecture and art for more than a century and is adapted to the modeling of living organisms. More recently, tensegrity mechanisms have been studied for their promising properties in robotics such as low inertia, natural flexibility and deployment capability. A tensegrity mechanism is obtained when one or more elements are actuated, in our case by cables. This thesis is part of the AVINECK project, in which biologists and roboticians are involved with a dual goal: to have a better understanding of nature and bird necks, and also to draw inspiration from nature in order to design innovative bio-inspired manipulators. First, a study was conducted on the kinematics of bird vertebrae. A modeling of the contacts between articular surfaces allowed to reconstruct in 3D the movement of any bird vertebra with respect to another, based on 3D scans of real vertebrae. Then, several simple mechanisms were compared in order to determine the best candidate for modeling the kinematics of bird necks. Secondly, two 1-degree of freedom (DDL) tensegrity mechanisms potentially interesting for bird neck modeling and manipulator realization were modeled. Starting from an optimal design approach, two optimal mechanisms according to a given criterion were dimensioned and then compared in order to determine the most interesting mechanism from a manipulator design point of view. The 1 DDL mechanism chosen was an antagonistically actuated anti-parallelogram, called the X mechanism. A prototype of a 2 DDL manipulator was then designed and built. A study of the geometrical model of such a manipulator revealed interesting phenomena such as the cuspidal behaviour of the robot under certain conditions. A kinetostatic study of the manipulator was then carried out. As the behavior of the manipulator strongly depends on the actuation strategy, these were listed and some of them were compared. The results obtained were verified and highlighted on a prototype. Finally, the modeling of plane manipulators was extended to N DDL manipulators. A complete dynamic model was obtained, and a design process was carried out to obtain the dimensions and specifications of a 10 DDL bio-inspired planar manipulator
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Ramirez, Lancheros Helena. "Etude expérimentale et modélisation cinétique de l'oxydation, l'auto-inflammation et la combustion de carburants Diesel et bio-Diesel." Phd thesis, Université d'Orléans, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00717701.
Full textAbstract:
L'oxydation d'un gazole commercial et d'un gazole modèle (70% n-décane/30% 1-méthylnaphtalène en mol), ainsi que l'oxydation d'un carburant B30 " réel " (30% EMHV en vol.) et d'un B30 modèle (49% de n-décane, 21% de 1-méthylnaphtalène et 30% d'octanoate de méthyle en mole), a été étudiée dans un réacteur auto-agité par jets gazeux, un tube à choc et une bombe sphérique. Les études ont été effectuées dans un réacteur auto-agité en silice fondue, dans les mêmes conditions expérimentales initiales (560-1030 K, à 6 et 10 bar, à des richesses allant de 0,25 à 1,5). Les résultats de cette série d'expériences sont constitués de profils de concentration des espèces intermédiaires stables et des produits de combustion mesurés en fonction de la température, après prélèvement à basse pression par une sonde sonique, par infrarouge et par chromatographie en phase gazeuse. Les résultats obtenus avec les " carburants réels " ainsi qu'avec les carburants modèles (gazole et B30) ont été comparés, montrant que les carburants modèles sont d'excellents substituts simplifiés pour les " carburants réels " gazole et B30. Nous avons mesuré des délais d'auto-inflammation du carburant modèle B30 dans un tube à choc à haute pression dans une large gamme de conditions expérimentales (20 et 40 bar, intervalle de richesse de 0.5 à 1.5, et températures allant de 700 à 1200 K). Les vitesses fondamentales de flammes de 1-méthylnaphtalène, de l'octanoate de méthyle, et des carburants modèles gazole et B30 ont été mesurées dans une bombe sphérique, sous différentes conditions expérimentales (une pression initiale de 1 et 4 bar, une température initiale de 423K et une large gamme de richesses). Un mécanisme détaillé a été développé, validé, puis été réduit. Il prédit raisonnablement les données expérimentales obtenues en bombe sphérique dans cette étude.
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Graeff, Eliot. "innovation bio-inspirée : modélisation d’un processus interdisciplinaire de conception biomimétique outillé et intégration d’un nouvel acteur, le Biomiméticien." Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAE027.
Full textAbstract:
La recherche scientifique sur les méthodologies de conception biomimétique fait aujourd’hui face à la difficulté majeure de concrétiser sa mise en place dans les pratiques d’innovation. Dans ce contexte, et face aux nombreux freins qui en découlent, cette thèse de doctorat soulève la question des métiers associés à la pratique de la biomimétique. Plus spécifiquement, l’absence de professionnels formés d’une part à la conception biomimétique et d’autre part aux sciences du vivant rend particulièrement complexe l’accès et l’analyse des données issues de la biologie. À travers un ensemble d’études descriptives et prescriptives, le profil du biomiméticien, professionnel spécialisé en biomimétique et en biologie, est formalisé. La préconisation de ses activités pratiques, impliquant notamment des concepts, des méthodes et des outils issus de la biologie, menent alors à la définition des compétences de ce nouveau membre des équipes de conception biomimétique. Pour assurer son intégration, un processus de conception biomimétique technology-pull interdisciplinaire et un outil accompagnant la pratique collaborative des équipes sont proposés<br>Scientific research on biomimetic design methodologies now faces the major challenge of implementing it in innovation practices. In this context, and in the face of the many obstacles that result, this doctoral thesis raises the question of the occupations associated with the practice of biomimetics. More specifically, the absence of professionals trained in biomimetic design and life sciences makes access and analysis of biological data particularly complex. Through a series of descriptive and prescriptive studies, the profile of the biomimetician, a professional specializing in biomimetics and biology, is formalized. The recommendation of its practical activities, including concepts, methods and tools derived from biology, then leads to the definition of the skills of this new member of the biomimetic design teams. To ensure its integration, an interdisciplinary technology-pull biomimetic design process and a tool accompanying the collaborative practice of the teams are proposed
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Taveneau, Cyntia. "Modélisation, purification et caractérisation des modules et domaines de la PI4KA humaine." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA114827/document.
Full textAbstract:
La phosphatidylinositol-4-kinase de type IIIα est une kinase de lipide eukaryote ubiquitaire qui synthétise le phosphatidylinositol-4-phosphate PtdIns(4)P de la membrane plasmique. Ce phosphoinositide est d’autant plus important qu’il tient un rôle majeur dans différentes voies de signalisation cellulaire, le traffic vésiculaire ainsi que dans l’identité des organelles. De plus, la PIK4A humaine est un facteur essentiel pour la réplication du virus de l’hépatite C (VHC). En effet, le recrutement du complexe de réplication du VHC par la protéine virale NS5A à la membrane du reticulum endoplasmique permet la formation d’un réseau membranaire à l’origine de la structuration des complexes de replication viraux.La PI4KA est une kinase imposante (2102 résidus, 240 kDa pour la PI4KA humaine) qui possède un domaine kinase C-terminal d’environ 400 résidus précédé d’un domaine formé de répétitions Armadillo pour lequel aucune fonction n’a été determinée. Le rôle ainsi que le repliement des 1500 résidus N-terminaux de PI4KA ne sont pas connus à ce jour.Afin d’en savoir plus sur la structure tri-dimensionnelle de la PI4KA humaine, nous avons utilisé des outils bio-informatiques afin de délimiter et de modéliser les modules et domaines la composant. Nous avons pu ainsi les exprimer et les produire en bactérie et en cellules d’insecte afin de vérifier nos hypothèses. Nous avons pu conclure que PI4KA est composée de deux modules. Le module N-terminal (1100 résidus), est composé de deux domaines dont un solénoïde α. Les résultats obtenus par diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) nous permettent de définir leur agencement potentiel. Le second module (1000 résidus), le module C-terminal, est l’enzyme-core. Son analyse nous a permis d’identifier une similitude remarquable avec les sérine/thréonine kinases PIKKs, comme mTor, apparentées aux phosphatidylinositol-3-kinases. Nous avons défini au début du module C-terminal de PI4KA trois domaines putatifs que nous avons nommés DI, DII et DIII. Nos collaborateurs ont montré qu'ils sont essentiels à l’activité kinase de la protéine ainsi qu’à la replication du VHC. Le domaine DI a été caractérisé et a permis la validation d’une nouvelle paramétrisation de la molécule de N, N-dimethyl-dodecylamine oxide (LDAO) pour des simulations de dynamique moléculaire. Enfin, la PI4KA humaine dans son entier a été exprimée en cellules d’insecte puis purifiée, et un premier test d’interaction avec les membranes a été initié<br>The eukaryotic lipid kinase phosphatidylinositol 4-kinase III alpha is a ubiquitous enzyme that synthesizes the plasma membrane pool of phosphatidylinositol 4-phosphate. This important phosphoinositide has key roles in different signalization pathways, vesicular traffic and cellular compartment identity. Moreover, PI4KA is an essential factor for hepatitis C virus (HCV) replication. Indeed, PI4KA's interaction with the non-structural HCV protein NS5A at the endoplasmic reticulum membrane leads to formation of a “membranous web” giving to the membrane the signature necessary to the formation of viral replication machineryPI4KA is a large protein (2102 residues, 240 kDa for human PI4KA) with the kinase domain making up the ca 400 C-terminal residues preceded by an Armadillo domain for which no function is known. There is essentially no structural information about the 1500 N-terminal residues and no clue as to the function of most of this region of PI4KA.We use computational methods in order to delineate fragments of human PI4KA amenable to soluble production in Escherichia coli and insect cells. We clone and express these fragments and evaluate the soluble fraction of each construction. Our results further suggest that PI4KA can be described as a two-module protein. The N-terminal module (1100 residues), is composed of two domains which one is an alpha solenoid. Their potential arrangement was defined by small angle X-ray scattering (SAXS).The second module (1000 residues), the C-terminal module, is the core enzyme. Its analysis leads us to identify similarities with the serine/threonine kinases PIKKs, as mTor, homologous to phosphatidylinositol-3-kinases. Three putative domains were delineate at the beginning of this C-terminal module. We name the DI, DII and DIII. Our collaborators have shown their necessity to the kinase activity of PI4KA and the HCV replication. DI domain was characterized and allowed the validation of a new parametrization of the N, N-dimethyl-dodecylamine oxide molecule (LDAO) for simulation of molecular dynamics. Finally, the full-length human PI4KA was expressed in insect cells, purified and a first interaction experiment with membranes have been initiated
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Boulenguez, Julie. "Caractérisation et modélisation de structures photoniques multi-échelles dans les bio-organismes, une espèce caractéristique des Morphidés : Morpho rhetenor." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00422928.
Full textAbstract:
Les ailes iridescentes du papillon Morpho rhetenor sont couvertes d'écailles profondément striées comme des réseaux de diffraction. Chaque strie est un empilement de couches minces d'air et de chitine. La recherche d'inspiration pour de nouveaux composants motive l'étude des propriétés optiques de cette structure photonique. Sa géométrie est caractérisée à différentes échelles. Les spectres de réflexion confirment les interférences. La diffraction par les stries explique la répartition spatiale de l'intensité réfléchie. Nous avons exploré les propriétés optiques des écailles en microspectrophotométrie et en micropolarimétrie. Nous simulons le champ électromagnétique dans la structure avec la méthode Rigorous Coupled-Wave Analysis. L'introduction de désordre dans la structure photonique et entre écailles permet de mieux comprendre les résultats des mesures. Des simulations avec la méthode des éléments finis et la première approximation de Born montrent l'intérêt de ces outils.
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Costa, da Cruz Ana Rita. "Compositional and kinetic modeling of bio-oil from fast pyrolysis from lignocellulosic biomass." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1006/document.
Full textAbstract:
La pyrolyse rapide est une des voies de conversion thermochimique qui permet la transformation de biomasse lignocellulosique en bio-huiles. Ces bio-huiles, différentes des coupes lourdes du pétrole ne peuvent pas être directement mélangés dans les procédés de valorisation. En effet, en raison de leur forte teneur en oxygène, les bio-huiles nécessitent une étape de pré-raffinage, telle que l’hydrotraitement, pour éliminer ces composants.L’objectif de ce travail est de comprendre la structure, la composition et la réactivité de la bio-huile grâce à la modélisation de données expérimentales. Pour comprendre leur structure et leur composition, des techniques de reconstruction moléculaire basées sur des données analytiques, ont été appliquées, générant un mélange synthétique, dont les propriétés correspondent à celles du mélange. Pour comprendre leur réactivité, l'hydrotraitement de molécules modèles a été étudié: gaïacol et furfural. Pour cela, un modèle déterministe et stochastique a été créé pour chacun d’eux. L’approche déterministe visait à récupérer une gamme de paramètres cinétiques, qui ont ensuite été affinés par l’approche stochastique créant un nouveau modèle. Cette approche a permis de générer un réseau de réactions en définissant et en utilisant un nombre limité de familles et règles des réactions. Finalement, le mélange synthétique a été utilisé dans la simulation stochastique de l’hydrotraitement de la bio-huile, étayée par la cinétique des molécules modèles.En conclusion, ce travail a permis de recréer la fraction légère de la bio-huile et de simuler leur l'hydrotraitement, via les paramètres cinétiques des composés modèles, qui prédisent de manière raisonnable les effluents de l'hydrotraitement de celles-ci, mais sont inadéquat pour le bio-huile<br>Fast pyrolysis is one of the thermochemical conversion routes that enable the transformation of solid lignocellulosic biomass into liquid bio-oils. These complex mixtures are different from oil fractions and cannot be directly integrated into existing petroleum upgrading facilities. Indeed, because of their high levels of oxygen compounds, bio-oils require a dedicated pre-refining step, such as hydrotreating, to remove these components.The aim of the present work is to understand the structure, composition and reactivity of bio-oil compounds through modeling of experimental data. To understand the structure and composition, molecular reconstruction techniques, based on analytical data, were applied generating a synthetic mixture, whose properties are consistent with the mixture properties. To understand the reactivity, the hydrotreating of two model molecules was studied: Guaiacol and Furfural. A deterministic and stochastic model were created for each compounds. The deterministic approach intended to retrieve a range of kinetic parameters, later on refined by the stochastic simulation approach into a new model. This approach generates an reaction network by defining and using a limited number of reaction classes and reaction rules. To consolidate the work, the synthetic mixture was used in the stochastic simulation of the hydrotreating of bio-oils, supported by the kinetics of the model compounds.In sum, the present work was able to recreate the light fraction of bio-oil and simulate the hydrotreating of bio-oils, via the kinetic parameters of model compounds, which can reasonably predict the effluents of the hydrotreating of these, but are unsuitable for bio-oil.Fast pyrolysis is one of the thermochemical conversion routes that enable the transformation of solid lignocellulosic biomass into liquid bio-oils. These complex mixtures are different from oil fractions and cannot be directly integrated into existing petroleum upgrading facilities. Indeed, because of their high levels of oxygen compounds, bio-oils require a dedicated pre-refining step, such as hydrotreating, to remove these components.The aim of the present work is to understand the structure, composition and reactivity of bio-oil compounds through modeling of experimental data. To understand the structure and composition, molecular reconstruction techniques, based on analytical data, were applied generating a synthetic mixture, whose properties are consistent with the mixture properties. To understand the reactivity, the hydrotreating of two model molecules was studied: Guaiacol and Furfural. A deterministic and stochastic model were created for each compounds. The deterministic approach intended to retrieve a range of kinetic parameters, later on refined by the stochastic simulation approach into a new model. This approach generates an reaction network by defining and using a limited number of reaction classes and reaction rules. To consolidate the work, the synthetic mixture was used in the stochastic simulation of the hydrotreating of bio-oils, supported by the kinetics of the model compounds.In sum, the present work was able to recreate the light fraction of bio-oil and simulate the hydrotreating of bio-oils, via the kinetic parameters of model compounds, which can reasonably predict the effluents of the hydrotreating of these, but are unsuitable for bio-oil
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Mobilia, Nicolas. "Méthodologie semi-formelle pour l’étude de systèmes biologiques : Application à l'homéostasie du fer." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREASO42/document.
Full textAbstract:
Les travaux de cette thèse portent principalement sur le développement d'une méthodologie pour la modélisation de systèmes biologiques. Cette méthodologie, basée sur une modélisation en équations différentielles, intègre aussi bien des méthodes formelles (solveur sur intervalles, solveur de formules STL), qu'analytiques (calcul de stabilité d'état stationnaire) ou numériques (algorithme d'optimisation, analyses statistiques). Elle permet l'intégration de différents types de données, telles la réponse comportementale à une perturbation ou des données quantitatives (demie-vie, concentrations). En collaboration avec une équipe de biologistes, cette méthodologie est appliquée, avec succès, au système de l'homéostasie du fer : nous étudions la réponse intracellulaire du système, via des protéines régulatrices spécifiques (protéines IRP), face à une situation de carence en fer. Un résultat majeur de cette étude est l'amélioration des connaissances sur la concentration de fer intracellulaire nécessaire à la prolifération des cellules : cette concentration est mise en avant par l'étude du modèle, puis est confirmée expérimentalement.Le deuxième volet de ces travaux portent sur le développement d'un outil pour la modélisation de réseaux de gènes avec le formalisme des réseaux de Thomas. Cet outil, développé en ASP (Answer Set Programming), permet l'intégration de différents types de données telles des données sur des mutants ou l'existence de différents états stationnaires. Cet outil permet d'éviter automatiquement l'incohérence en cas de contradiction entre différentes hypothèses sur le système. Il permet également l'inférence de propriétés biologiques telles que l'ordre entre paramètres cinétiques<br>The major part of this PhD consists in the creation of a methodology to model biological systems. This methodology considers models based on differential equations, and uses formal methods (interval solver, verification of STL formula), analytical methods (study of stability) and numerical methods (optimization algorithm, statistical analysis). Moreover, many kind of data, like behavioral response to perturbation, or quantitative data (metabolite half-life and concentration) can be incorporated. In collaboration with a biologist team, this methodology is successfully applied to the iron homeostasis network : we study the response of the system to an iron depletion, at the intracellular level, based on specific regulatory proteins (IRP proteins). A major output of this study is insight into the level of iron cells need to proliferate : this concentration is pointed out by the study of the model, and is experimentally validated.The second part of the PhD is the creation of a tool to model genetic regulatory networks, using Thomas' formalism. This tool, developed using ASP (Answer Set Programming) programming language, can integrate many kind of data, like mutation data, or the existence of many steady states. It automatically avoids inconsistency in case of contradiction between different hypotheses. It also infers biological properties such as relationships between kinetic parameters
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Jamal, Mounia. "Evaluation de la biodégradation et de l'écotoxicité des films de paillage agricole : étude comparative et modélisation des tests de (bio)dégradabilité." Le Mans, 2006. http://www.theses.fr/2006LEMA1004.
Full text
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Cherif, Mohamed Amine. "Modélisation dynamique de la (bio)disponibilité des radionucléides dans les sols : approche comparative modèles-expériences appliquée au transfert de césium dans la rhizosphère." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0547/document.
Full textAbstract:
Ce travail vise à développer un modèle générique capable de mieux rendre compte et de prédire les transferts de radionucléides dans le système sol/solution du sol/plante. La première partie de ce travail a été consacrée à l’analyse critique des modèles disponibles dans la littérature pour décrire l’adsorption du césium par les minéraux argileux (principal processus contrôlant sa disponibilité dans les sols). Cette analyse a débouché sur la formulation d’un nouveau modèle mécaniste combinant deux approches: la complexation de surface et l’échange d’ions. Cette approche, a été testée afin de modéliser l’adsorption du Cs sur plusieurs substrats argileux naturels. Ce travail a permis de valider le modèle proposé et de démontrer qu’il constitue un avantage majeur par rapport aux différents modèles existants. La deuxième partie a été consacrée, à la réalisation d’une série d’expérimentations, conduite en milieux contrôlés sur des systèmes dynamiques, et la modélisation de la (bio)disponibilité du Cs dans ces systèmes. A la suite de ces essais, les interactions entre solide et solution observées ont pu être correctement reproduites à partir du modèle proposé en prenant en compte la fraction argileuse du sol uniquement. Ces simulations ont également été comparées aux simulations obtenues à partir des modèles empirique (Kd) et cinétique (EK). Enfin, le développement d’un outil numérique permettant de coupler la description des interactions géochimiques au transfert vers la plante (approche cinétique) a permis de reproduire correctement les essais réalisés en Rhizotests couplant sol, solution et plante et de mieux caractériser la fraction du Cs disponible pour les plantes<br>The overall objective of this work is to develop a generic model able to better account and predict the transfer of radionuclides in the soil / soil solution / plant. The first part of the work was devoted to the critical analysis of the models available in the literature to describe the cesium adsorption on clay minerals (the process that mainly controls its availability in the soils). This analysis enabled us to propose a new mechanistic model combining two approaches: surface complexation and cation exchange. Our approach has been tested in order to model the adsorption of Cs on several natural clay substrates, in a wide range of Cs concentrations and physicochemical conditions. This work allowed to validate the proposed mechanistic model and to demonstrate that it constitutes a major advantage over the various existing models. The second part was devoted, to the performing of a series of experiments, carried out in controlled environments on dynamic systems and modeling the (bio)availability of Cs in these systems. Following these tests, the observed interactions between solid and solution could be correctly reproduced with the proposed model taking into account only the clay fraction of the soil. These simulations were also compared with simulations obtained using a empiric (Kd) kinetic models (E-K approach). Finally, the development of a numerical tool for coupling the description of geochemical interactions with transfer to the plant (Michaelis-Menten approach) allowed to reproduce adequately the trials carried out in Rhizotests coupling soil, solution and plant, and to better characterize of the Cs fraction available for plants
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Dichamp, Jules. "De l'imagerie tissu entier à la modélisation in silico du réseau vasculaire du tissu adipeux." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://oatao.univ-toulouse.fr/23606/1/Dichamp.pdf.
Full textAbstract:
Le tissu adipeux est traditionnellement décrit comme étant constitué de lobules : des entités de formes ovoïdales composées de cellules et de vaisseaux et faiblement connectées entre elles.Récemment, il a été montré qu’un potentiel métabolique spécifique (le browning) co-localise avec cette organisation en lobules au sein d’un même tissu. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons à décrire plus précisément l’organisation structurelle et fonctionnelle du tissu adipeux selon plusieurs aspects. Dans un premier temps, on s’attache à segmenter les lobules du tissu adipeux en utilisant une méthode de traitement d’image originale. Nous mettons en évidence une organisation 3D complexe et suivant plusieurs échelles. En particulier, il semble que le potentiel de browning soit également lié à une organisation structurelle particulière en clusters de lobules. Dans un second temps, à partir d’imagerie 3D, nous reconstruisons le réseau vasculaire entier du tissu adipeux et réalisons une simulation d’écoulements sanguins micro-vasculaires. Plusieurs hétérogénéités structurelles et fonctionnelles sont alors mises en valeurs à l’aide d’une analyse en communautés qui composent le tissu adipeux (par algorithme de clustering). Ces résultats confirment l’existence d’une zone centrale fortement vascularisée et qui se démarque également comme étant le lieu d’une perfusion sanguine d’intensité différente. Dans une dernière partie, nous abordons la question de transferts thermiques entre vaisseaux sanguins suivant des géométries simples mais pertinentes. Nous réalisons une étude systématique des paramètres adimensionnels clés du problème et mettons en évidence un invariant des échanges de chaleur : un optimum à faible nombre de Péclet (convection de même ordre que la diffusion). Nous introduisons également une méthode de calibration de paramètres effectifs dans le contexte des modèles homogénéisés de température à travers des tissus vascularisés.
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Bellanger, Manuel. "Modélisation de mécanismes institutionnels et impacts bio-économiques de systèmes de gestion de quotas : application à la pêcherie de sole du golfe de Gascogne." Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0037/document.
Full textAbstract:
En France, où les droits de pêches ne sont pas transférables, la gestion des quotas de pêche est essentiellement déléguée aux organisations de producteurs (OP), lesquelles se voient attribuer des allocations collectives et sont responsables de la gestion des possibilités de pêche de leurs adhérents. On peut ainsi s’interroger sur la manière dont la présence des OP au sein des institutions peut permettre d’améliorer les performances écologiques,économiques et sociales de la gestion des pêches en comparaison avec d’autres formes institutionnelles telles que les systèmes de quotas individuels transférables (QIT). Les recherches de thèse, comprenant une partie théorique et s’appuyant sur le cas de la pêcherie de sole du golfe de Gascogne pour les applications empiriques,sont organisées autour des questions suivantes : (1) Par quels mécanismes les OP peuvent-elles permettre d’améliorer le respect des réglementations et influencer l’émergence de normes sociales ? (2) Quels sont les effets redistributifs de la gestion des quotas par les OP ? (3) Comment les mécanismes de gestion des quotas par les OP peuvent-ils être intégrés dans la modélisation bio-économique pour l’évaluation d’impact de scénarios de gestion ? Les analyses développées établissent l’intérêt de prendre en compte des contraintes induites par différents arrangements institutionnels et les résultats sont notamment examinés au regard des trois dimensions (écologique, économique et sociale) nécessaires à la gestion durable des pêches. Les compromis entre ces différentes dimensions sont mis en évidence dans le cadre de scénarios prospectifs visant une meilleure compréhension des enjeux liés à la gestion des pêches<br>In France, where fishing rights are non-transferable, the management of fishing quotas is essentially delegated to producer organizations (POs). POs are granted collective allocations based on the aggregate fishing rights of their members and are then responsible for managing their fishing opportunities. The goal of this research, which contains theoretical developments as well as empirical analyses applied to the Bay of Biscay sole fishery, is to determine how outcomes of fisheries management are altered by the presence of POs within institutions as compared to alternative governance systems such as individual transferable quotas (ITQs). This dissertation notably brings together bio-economic approaches and institutional analyses to better anticipate the ecological, economic and social impacts of potential governance options. The research questions are the following: (1) What mechanisms could ensure a high level of compliance and what are the potential gains of placing the POs between the regulator and the fishermen? (2) What are the distributional effects of catch share management by POs? (3) What is the added value of integrating institutional arrangements involving POs into bio-economic modelling for the impact assessment of catch share management options? The analyses that were developed establish the ability of institutional design to influence outcomes in catch share systems in terms of compliance, distribution, and ecological-socioeconomic trade-offs achieved by alternative management options
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Sirois, Suzanne. "Applications de la théorie de la fonctionnelle de la densité aux systèmes (bio)organiques et inorganiques, vers un protocole pour la modélisation moléculaire quantique." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1996. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/nq21514.pdf.
Full text
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Kaneko, Gaël. "Analyse et modélisation de la stochasticité de l'expression génique dans des cellules eucaryotes." Phd thesis, INSA de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00926607.
Full textAbstract:
Dans ce travail de thèse, nous avons étudié la variabilité (ou stochasticité) de l'expression des gènes en considérant que le signal stochastique que produit cette expression est porteur d'information quant au processus d'expression lui-même. Cette stochasticité de l'expression génique peut être caractérisée par la variation observée du nombre de protéines produites soit entre différentes cellules isogéniques (portant le même génome) à un instant donné, soit au sein d'une même cellule au cours du temps. Dans un premier temps, nous avons montré expérimentalement que le niveau de stochasticité de l'expression d'un gène change suivant son locus (sa position sur le génome). De plus, nous avons montré que, à locus constant, le niveau de stochasticité peut être influencé par des agents modificateurs globaux de l'état chromatinien. Ensuite, nous avons analysé comment la dynamique chromatinienne peut influencer la stochasticité de l'expression génique d'un gène. Pour ce faire, nous avons utilisé une approche de modélisation et simulation que nous avons ensuite confrontée à des données biologiques. L'utilisation d'un modèle à deux états nous a permis de montrer que l'activité du promoteur est caractérisée par de longues périodes durant lesquelles la chromatine empêche la transcription, entrecoupées par de brèves périodes où la transcription est à nouveau rendue possible sous forme de " bursts " de forte intensité. Pour finir, nous avons identifié, par des approches statistiques et par l'utilisation de bases de données génomiques, des éléments caractéristiques de la séquence génomique qui, lorsqu'ils sont présents dans le voisinage d'un gène, peuvent influer sur la stochasticité de celui-ci. Nous avons en particulier montré que, lorsque le gène rapporteur est inséré à proximité d'un autre gène, sa stochasticité augmente de manière significative. Ce travail nous a permis de mettre en évidence un lien entre la dynamique chromatinienne, l'environnement génomique et la stochasticité de l'expression génique. Ce lien offre à la cellule des perspectives évolutives en lui permettant de réguler cette stochasticité, ouvrant ainsi la porte à la sélection d'un niveau approprié de variabilité.
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Ravel, Guillaume. "Three-dimensional modeling and experiment-driven numerical simulation of zebrafish escape swimming for biological applications." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0330.
Full textAbstract:
Les biologistes utilisent le poisson-zèbre comme modèle animal pour étudier les effets des facteurs génétiques ou environnementaux liés aux maladies locomotrices humaines afin de développer des traitements pharmacologiques. Les objectifs généraux du projet étaient 1) de développer un modèle numérique basé sur des données réelles capable de simuler avec précision la nage de fuite de l’eleuthéro-embryon de poisson-zèbre et 2) de fournir, en plus des paramètres cinématiques de nage, une estimation fine des performances énergétiques du comportement locomoteur pour enrichir les études expérimentales sur la locomotion. En outre, une modélisation numérique basée sur l'expérience pourrait améliorer la compréhension du comportement locomoteur. Pour cela, un code de calcul de dynamique des fluides décrivant l'écoulement des fluides autour d'un corps immergé, mobile et déformable a été utilisé pour reproduire in silico la réponse de fuite expérimentale d'un éleuthéro-embryon de cinq jours post-fécondation. La solution du modèle mécaniste, régie par les équations de Navier-Stokes incompressible et les lois de Newton, a été approchée sur un maillage cartésien tandis que le corps solide, représenté par une fonction level-set, a été décrit implicitement par une méthode de pénalisation. Quant à la cinématique de déformation, elle a été estimée directement à partir de vidéos expérimentales de locomotion par une Procrustes analysis. Une première approche a été envisagée pour en extraire la vitesse de déformation, en deux dimensions, basée sur le transport optimal. Afin d'être fidèle à la physique tridimensionnelle (3D), la morphologie de l’eleuthéro-embryon de poisson-zèbre et la cinématique de fuite expérimentale ont été reconstruites en 3D, par le suivi de marqueurs lagrangiens à la surface du corps du poisson-zèbre. Ainsi, une nouvelle approche a été développée pour estimer la vitesse de déformation à partir de données réelles expérimentales obtenues par imagerie ultra-rapide après stimulation par impulsion de champ électrique. L’eleuthéro-embryon de poisson-zèbre présente un comportement de fuite très stéréotypé et complexe, composé de trois modules de nage : courbure en C, contre-courbure et phase de nage cyclique rapide. L'approche développée permet de réaliser des simulations numériques haute-performance et réalistes de la locomotion réelle. Après avoir effectué une validation numérique du modèle qui repose sur chacune de ses composantes, une étude a été menée sur la performance énergétique de la réponse de fuite du poisson-zèbre, altérée par un changement de la viscosité du fluide. Une réponse linéaire du coût du transport, associée à une dépense d’énergie constante, indépendamment du milieu, a ainsi été montrée. Cette étude énergétique peut être étendue à tout corps immergé, en mouvement et déformable, et en particulier à toute expérience biologique comme l'exposition à un neuro-toxique, qui altérerait le comportement locomoteur de l’éleuthéro-embryon. Ainsi, la simulation numérique peut enrichir l’évaluation quantitative des conditions biologiques et des traitements pharmacologiques qui conduisent à perturber ou à restaurer le comportement locomoteur<br>Biologists use zebrafish as an animal model to study the effects of genetic or environmental factors related to human locomotor diseases in order to develop pharmacological treatments. The general objectives of the project were 1) to develop a numerical model based on real-world data capable of accurately simulating the escape swimming of the zebrafish eleuthero-embryo and 2) to provide, in addition to swimming kinematic parameters, a fine estimate of the energetic performance of locomotor behavior to enrich experimental studies on locomotion. Furthermore, an experiment-based numerical modeling might enhance the understanding of locomotor behavior. For this purpose, a computational fluid dynamics code describing the fluid flow around a moving and deforming immersed body was used to reproduce in silico the experimental escape response of a five-day post-fertilization eleuthero-embryo. The solution of the mechanistic model, governed by the incompressible Navier-Stokes equations and Newton's laws was approximated on a Cartesian mesh while the solid body represented by a level-set function, was described implicitly by a penalization method. As for the deformation kinematics, it was estimated directly from experimental locomotion videos by a Procrustes analysis. A first approach has been considered to extract the deformation velocity, in two dimensions, based on optimal transportation. In order to be faithful to three-dimensional (3D) physics, the morphology of the zebrafish eleuthero-embryo and the experimental escape kinematics were reconstructed in 3D, by tracking Lagrangian markers on the surface of the zebrafish body. Thus, a new approach has been developed to estimate the deformation velocity from experimental real data obtained by ultra-high-speed imaging after electric field pulse stimulation. Zebrafish eleuthero-embryo exhibits a highly stereotyped and complex escape behavior consisting of three swimming modules: C-bend, counter-bend and fast-swimming cyclic phase. The developed approach enables high-performance and realistic numerical simulations of real locomotion. After performing a numerical validation of the model based on each component, a study was conducted on the energetic performance of the zebrafish's escape response, challenged by a change in fluid viscosity. A linear response of the cost of transport, associated with a constant energy expenditure, regardless the fluid environment, was thus demonstrated. This energy study can be extended to any immersed, moving and deformable body and in particular, to any biological experiment such as exposure to a neuro-toxicant, which would alter the locomotor behavior of the eleuthero-embryo. Thus, numerical simulation may enrich the quantitative assessments of biological conditions and pharmacological treatments which lead to disturbing or recovering the locomotor behavior
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Alonzo, Flavien. "Méthodes numériques pour le Glioblastome Multiforme et pour la résolution de problèmes inverses autour des systèmes de réaction-diffusion." Electronic Thesis or Diss., Ecole centrale de Nantes, 2022. http://www.theses.fr/2022ECDN0059.
Full textAbstract:
Le Glioblastome Multiforme est la tumeur cérébrale gliale la plus fréquente et la plus mortelle chez l’Homme. Les mathématiques ont l’opportunité de pouvoir innover la prise en charge des patients dans la démarche actuelle de médecine personnalisée. Cette thèse propose deux contributions majeures autour de cette thématique. Une premièrecontribution porte sur la modélisation et la simulation la plus réaliste possible de la propagation des cellules tumorales du Glioblastome Multiforme chez un patient après son diagnostic. Ce travail modélise le phénomène d’angiogenèse induite par la tumeur. Un schéma et algorithme numérique sont utilisés pour conserver la positivité des solutions. Enfin, les simulations sont comparées aux connaissances issues de la médecine. Une seconde contribution porte sur l’estimationdes paramètres des modèles de type réactiondiffusion. La méthode développée permet de résoudre des problèmes inverses en résolvant deux systèmes d’équations aux dérivées partielles avec une contrainte fonctionnelle, et non avec des outils statistiques. La résolution numérique d’un tel problème est donnée et évaluée sur deux exemples de modèles avecdes données synthétiques. La méthode permet ainsi de déterminer des paramètres d’un modèle avec des données éparses en temps<br>Glioblastoma Multiforme is the most frequent and deadliest brain tumour. Mathematics stand as an innovative tool to enhance patient care in the context of personalized medicine. This PhD showcases two major contribution to this theme. A first contribution works on the modelling and simulating of a realistic spreading of the tumour cells in Glioblastoma Multiforme from a patient’s diagnosis. This work models tumour induced angiogenesis. A numerical scheme and algorithmare used to ensure positivity of solutions. Finally, simulations are compared to empirical knowledge from Medicine. A second contribution is on parameter estimation for reaction-diffusion models. The developed method solves inverse problems by solving two partial differential equation systems with a functional constraint, without using statistical tools. Numerical resolution of such problems is given and showcased on two examples of models with synthetic data. This method enables to calibrate parameters from a model using sparse data in time
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Pinet, Sylvain. "Analyse et caractérisation par télédétection des eaux de surfaces continentales pour l'étude des flux de matières : apport de l'analyse hyperspectrale et de la modélisation bio-optique." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30124.
Full textAbstract:
La thématique « couleur de l’eau » permet de suivre les flux de matières en suspension (MES) à travers les outils de télédétection depuis de nombreuses années en milieux océaniques et côtiers. L’étude de ces flux en milieu continental est beaucoup plus récente et a été peu appliquée aux cours d’eau des grands bassins versants du monde où les transferts en matière particulaire d’origine sédimentaire sont extrêmement importants. Cependant, au sein du bassin amazonien, la base de données du Service National d’Observation HYBAM a permis de mettre en évidence des relations fortes entre les propriétés optiques apparentes (AOPs) des eaux de surface et les concentrations en MES, de sorte qu’un suivi satellitaire opérationnel de ces concentrations a été mis en place. Malgré tout, une partie de la variabilité de ces relations entre AOPs et concentrations demeure encore inexpliquée. Pour mieux comprendre cette variabilité au sein des grands bassins versants, une caractérisation détaillée des MES en termes de granulométrie et de minéralogie a été réalisée dans le cadre de cette thèse lors de campagnes d’échantillonnages sur le terrain. Une méthode de caractérisation des MES en 15 groupes minéralogiques a été mise au point sur la base des spectres d’énergie dispersive des particules mesurés par microscope électronique à balayage et analysés par des outils statistiques d’apprentissage automatisé (PAM et randomForest). Les mesures ont souligné la grande stabilité spatio-temporelle des minéralogies observées sur le fleuve Solimões et la singularité du fleuve Madeira (Brésil). Les données récoltées ont également permis de déterminer la distribution granulométrique des MES et de calibrer les paramètres d’un modèle optique, dont la partie imaginaire n’ de l’indice de réfraction des particules en suspension. Les pentes granulométriques et le paramètre n’ agissent de façon conséquente sur les capacités d’absorption et de rétrodiffusion des eaux amazoniennes, notamment dans les domaines rouge et infra-rouge du spectre de la lumière, pouvant ainsi infléchir la relation entre AOPs et concentrations en MES en fonction de la période du cycle hydrologique. Nos résultats ont également montré que l’hystérésis de la relation saisonnière Rrs-MES sur le fleuve Madeira dans le proche infra-rouge s’explique par les variations saisonnières de composition minéralogique et de granulométrie, en particulier par une diminution de n’ et une population plus importante de particules fines en montée de crue. Une étude comparative a ensuite été réalisée sur le lac de Bagré (Burkina Faso) dans le bassin de la Volta. Elle a permis d’évaluer les performances de différents capteurs satellitaires (Spot-5 (Take5), Landsat-8 OLI, Sentinel-2 MSI) pour quantifier les MES à partir d’algorithmes mono-bande ou multi-bandes. Cette analyse repose sur les paramètres mesurés in situ et sur une modélisation bio-optique calibrée sur le site. Le rapport de bande Proche Infra-rouge sur Rouge (comme le ratio Rrs850/Rrs670) s’est avéré le meilleur pour estimer les fortes concentrations en MES (supérieurs à 100 mg.l-1) à partir des réflectances<br>Monitoring the phytoplankton concentrations and the suspended sediment concentrations (SSC) by the use of remote sensing tools was studied for years by the « water color » scientific community, especially in open oceans and in coastal areas. Contrastingly, the use of satellite products to follow the transfer of suspended particulate matter (SPM) within inland waters was poorly achieved. Since 2003, the National Observation Service HYBAM collect water samples and perform radiometric measurements in the entire Amazon basin, in order to retrieve the SSC and estimate the optical response of the sediment load at various stations. This dataset allowed to establish consistent relationships between apparent optical properties (AOPs) and SSC, and an operational monitoring of SSC by remote sensing was instituted. However a part of these relationships remains not fully understood, and this variability was not explained yet. To better understand this variability among large river basins, we performed a detailed analysis of the optically active components of the suspended sediments, in terms of mineralogical determination and estimation of particle size distribution (PSD). A method of SPM characterization into 15 distinct mineralogies was developed using dispersive energy X-ray spectroscopy measured with scanning electron microscopes and analysed with machine learning tools (PAM, randomForest). Measurements showed a great spatial and temporal consistency on the Solimões River and the singularity of the Madeira River (Brazil). A modeling procedure induced the simulations of the optical properties as functions of the characteristics of mineralogy and grain size of the suspended sediments. Those simulations allowed to highlight the important contributions of the imaginary part n’ of the refractive index of the particles and of the proportion of small particles (less than 10 µm diameter) in the absorption and backscattering capacities of the middle. The physical and chemical characteristics of the suspended material explained the variability observed in the Amazon River basin between two different periods of the hydrological cycle. Notably, our results showed that the hysteresis observed on the Rrs-SSC relationship of the Madeira River at infra-red wavelengths can be explained by the seasonal changes in grain size and mineralogy, and particularly a decrease of n’ values and a shift towards finer particles in rising water stage. A comparative study was realized on the Bagré reservoir (Burkina Faso) in the Volta River basin, where the SSC were defined as spatially and temporally highly contrasted. Measurements of AOPs were realized and water samples were collected and analysed in August 2015, covering large ranges of values. This study allowed an evaluation of various satellite sensors performance (Spot5 (Take5), Landsat 8 OLI, Sentinel-2 MSI), to quantify the SSC from mono-band or multi-bands algorithms. This analysis lies on in situ measurements and on bio-optical modeling procedure locally calibrated. The use of the band ratio Near Infra-Red / Red (such as Rrs850/Rrs670) was found as the most reliable in high SSC estimation (> 100 mg.l-1) from satellite reflectances
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Tison, Juliette. "Utilisation de la modélisation neuronale et des caractéristiques des communautés diatomiques pour la bio-évaluation de l'état écologique des cours d'eau et l'accompagnement de leur restauration." Bordeaux 1, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR13145.
Full textAbstract:
Notre méconnaissance des paramètres de la variabilité naturelle des communautés diatomiques nous amène à commettre des erreurs d'appréciation du statut écologique des cours d'eau. En France, un jeu de paramètres abiotiques tels que le climat, la géologie ou l'altitude a permis de diviser l'hydrosystème en hydro-écorégions homogènes. Mais dans quelle mesure cette classification typologique des cours d'eau rend-elle compte de la variabilité naturelle des communautés diatomiques ? Et quelle est la réponse de ces communautés à l'anthropisation? Ce sont ces questions auxquelles ce travail tente d'apporter des réponses. Après une première étude " test " menée sur le bassin " Adour-Garonne ", plus de 800 relevés diatomiques répartis sur l'ensemble de l'hydrosystème français ont été étudiés. La variabilité naturelle des diatomées dans ces jeux de données semble liée à la géochimie de l'eau ainsi qu'au contexte altitudinal, et par conséquent les hydro-écorégions se révèlent être un bon cadre explicatif. PH, altitude et distance aux sources se sont ainsi révélés être de bons paramètres de prédiction de la flore naturelle attendue. L'anthropisation semble induire une banalisation des flores, les espèces à fort pouvoir typologique disparaissant sous le cortège des espèces résistantes. Classification et prédiction ont été réalisés à l'aide de réseaux de neurones artificiels (cartes auto-organisantes et rétro-propagation). Enfin, l'utilité des indices de similarité, en tant que mesures des changements intervenus dans la composition des communautés, a été explorée afin de quantifier l'évolution du statut écologique d'une rivière le long d'un gradient d'anthropisation. Ces travaux préliminaires ont permis la mise au point d'un indice tenant compte de la " similarité écologique " entre les espèces. L'ensemble de ce travail, initié lors du programme européen de recherche PAEQANN, a été soutenu par le Ministère de l'Environnement et du Développement Durable, Direction de l'Eau, dans le cadre de la mise en place de la Directive Cadre sur l'Eau.
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Folcher, Laurent. "Efficacité comparée de méthodes de contrôle des bio-agresseurs du maïs (Zea mays L. ) : Recherche de descripteurs en vue d’une modélisation prévisionnelle pour gérer le risque mycotoxine." Pau, 2008. http://www.theses.fr/2008PAUU3022.
Full textAbstract:
Les fusariotoxines, substances naturelles produites par différents champignons du genre Fusarium spp. Sont au centre de différents enjeux, dont les principaux sont de nature sanitaire et commerciale. L’étude bibliographique rappelle la biologie des principaux Lépidoptères bio-agresseurs du maïs, Ostrinia nubilalis Hüb. Et Sesamia nonagrioides Lef. , celle des Fusarium spp. Et les propriétés des mycotoxines qu’ils synthétisent. Elle décrit également les interactions existantes dans ce triptyque. Les travaux expérimentaux ont montré qu’il existe diverses possibilités pour réduire la teneur en mycotoxines des récoltes : moyens chimiques ou génétiques, notamment avec des variétés transgéniques résistantes aux insectes. L’efficacité de ces deux méthodes de lutte est discutée sur les contaminations par Fusarium spp. Et teneurs en toxines associées, principalement F. Verticillioides et F. Proliferatum, producteurs de fumonisines et F. Graminearum, producteur de trichothécènes B et de zéaralénone. La supériorité de la méthode génétique sur la méthode chimique est caractérisée par la réduction des contaminations liées à F. Proliferatum mais aussi par des teneurs de la récolte en fumonisines B1 et B2 fortement réduites. Elle est analysée comme la conséquence de son efficacité sur les Lépidoptères foreurs de l’épi. Une augmentation relative des teneurs en déoxynivalénol dans les variétés GM Bt est en revanche observée. L’hypothèse d’un phénomène de compétition entre F. Proliferatum et F. Graminearum est avancée. Une recherche préliminaire de descripteurs pertinents pour les bases de la construction d’un modèle de prévision du risque mycotoxine est réalisée dans la partie finale<br>Fusariotoxins, natural substance synthesized by various Fusarium spp. Are involved in several sanitary and commercial issues. This thesis summarizes the biology of two major lepidopteran corn pests, Ostrinia nubilalis Hüb. And Sesamia nonagrioides Lef. It reviews the main fungal micro-organisms producing mycotoxins, mainly diverse Fusarium spp. And the diverse mycotoxins produced. An international bibliographical review helps to describe the relations between lepidopteran borers, grain contaminations by Fusarium spp. And mycotoxin levels. Experimental work was conducted on two field trial networks. Results show various possibilities to reduce mycotoxins in harvest content : chemical treatments or genetic control with maize genetically modified for insect resistance. At harvest time, the efficacies of these two methods are compared and discussed according to the contamination by Fusarium spp. The main species involved were Fusarium verticillioides, F. Proliferatum, producing fumonisins and F. Graminearum synthetizing trichothecens B and zearalenone. The genetic method was more efficient than pesticide use to control F. Proliferatum contamination and limit fumonisin B1/B2 levels at the harvest. This efficiency is correlated with full efficacy of genetic control on lepidopteran borers in the field. However, the effect of genetic control operated by GM Bt maize on trichothecen B and zearalenone are less clear. A competition phenomenon between F. Proliferatum and F. Graminearum is discussed. A research for relevant descriptors is carried out by a modelization approach. A forecast model of mycotoxins risk is proposed in the final part
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Tran, Thuong Van Du. "Modélisation et prédiction de la structure super-secondaire des protéines transmembranaires canaux-beta." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00711285.
Full textAbstract:
Les protéines transmembranaires canaux-β (TMBs) se trouvent dans les membranes externes des bactéries à Gram négatif, des mitochondries ainsi que des chloroplastes. Elles traversent entièrement la membrane cellulaire et exercent différentes fonctions importantes. Vu qu'il y a un petit nombre des structures des TMBs déterminées, en raison des difficultés avec les méthodes expérimentales, il est douteux que ces approches puis- sent bien trouver et prédire les TMBs qui ne sont pas homologues avec celles connues. Nous construisons un modèle de graphe pour la classification et la prédiction de structures super-secondaires permutées des TMBs à partir de leur séquence d'acides aminés, en se basant sur la minimisation d'énergie. Le modèle ne dépend essentiellement pas de l'apprentissage. Les algorithmes sont rapides, robustes avec des performances com- parables à celles des meilleures méthodes actuelles qui utilisent l'apprentissage. Cette méthode peut être donc utile pour le screening des génomes. Outre la performance de prédiction et de classification, cette étude donne une vue plus profonde de la structure des TMBs en tenant compte des contraintes physicochimiques des membranes biologiques. Les structures permutées prédites peuvent aussi aider à mieux comprendre le mécanisme du repliement des TMBs.
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Hubert, Antoine. "Dynamique de croissance des micro-organismes sous écoulement : imagerie microfluidique et modélisation." Thesis, Rennes 1, 2020. http://www.theses.fr/2020REN1B034.
Full textAbstract:
Dans les environnements souterrains, un grand nombre de réactions bio-géo-chimiques ont une cinétique essentiellement contrôlée par des bactéries. Dans ces milieux, les flux de nutriments et les concentrations de solutés peuvent être fortement variables dans l'espace et le temps. Ces variations peuvent générer des cinétiques de réaction bio-géo-chimiques qui différent de manière significative des cas mesurés dans les modèles environnementaux homogènes. L’objectif général de ce travail est, à partir d’expériences microfluidiques et en se fondant uniquement sur des observables physiques, de quantifier les couplages entre hétérogénéité de l’écoulement, transport/mélange de solutés, réactions et activité biologique. Nos expériences associées à des modélisations numériques démontrent le couplage du transport de nutriments avec la croissance en surface des bactéries. Des observations à l’échelle des cellules bactériennes et à haut taux d’acquisition démontrent l’effet des gradients de vitesse sur les motifs de colonisation des surfaces par les bactéries dans les premières phases de développement d’une population soumise à un écoulement laminaire. Nous mettons également en évidence une dépendance des caractéristiques de l’attachement des bactéries aux surfaces vis-à-vis de la contrainte cisaillante qu’elles subissent. Cette adaptation influence leur taux de croissance. Enfin, nous développons un cadre d’étude analytique décrivant l’amélioration d’une cinétique de réaction par les processus de mélange<br>In subsurface environments, a large number of biogeochemical reactions have a kinetics controlled mainly by bacteria. In these environments, nutrient fluxes and solute concentrations can be highly variable over space and time. These variations can generate bio-geochemical reaction kinetics that differ significantly from the cases measured in homogeneous environmental models. The general objective of this work is, using microfluidic experiments and based only on physical descriptors, to quantify the couplings between flow heterogeneity, solute transport/mixing, reactions and biological activity. Our experiments are coupled with numerical modeling and demonstrate the coupling of nutrient transport with bacterial growth on surfaces. Observations at the scale of bacterial cells and at high acquisition rates show the effect of velocity gradients on the patterns of surface colonization by bacteria in the early stages of development of a population subjected to laminar flow. We also reveal a dependence of the properties of bacterial attachment to surfaces on the imposed shear forces. This bacterial adaptation influences their growth rate. Finally, we develop an analytical study framework describing the improvement of reaction kinetics through mixing processes
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Ramos, Fernandez Julio Cesar. "Intégration de techniques floues pour la modélisation, l'identification et la commande de systèmes non linéaires." Phd thesis, Université du Sud Toulon Var, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00276811.
Full textAbstract:
La modélisation et l'identification floues de systèmes avec de multiples entrées et une seule sortie (MISO), non linéaires, non stationnâmes et avec perturbations sont présentés. A cet effet, des techniques d'apprentissage floues sont utilisées. C'est ainsi qu'un modèle est mis en place à partir des mesures d'un système bio-climatique, qui concerne l'étude d'une serre expérimentale de l'Université du Sud Toulon Var (USTV) en France. L'analyse multi-modèles est utilisée, avec la structure de règles floues proposée par Takagi-Sugeno-Kang (TS), où les prémisses des règles sont identifiées au moyen de l'algorithme flou de C-Means. La démarche d'apprentissage local et global est introduite pour identifier les paramètres linéaires des conséquences des règles floues. Ainsi, des modèles flous TS sont obtenus avec une démarche pluri-objectif. Dans le cadre de la technique de la modélisation et de F identification floues TS, le développement d'un algorithme est détaillé, pour modéliser des systèmes SISO, pour lesquels l'algorithme flou de Gustafson-Kessel (G-K) sera mis en oeuvre afin d'identifier les prémisses des règles floues. L'innovation réside dans le fait que les conséquences des règles floues sont des polynômes d'ordre cubique. Enfin, avec la technique LMI et avec un modèle développé pour un système bio-climatique, la synthèse d'un contrôleur stable avec l'approche de Lyapunov qui régule le chauffage de la serre, est réalisée pour maintenir le paramètre VPD dans un domaine fiable pour la plantation.
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Koch, Mathilde. "Computational modeling to design and analyze synthetic metabolic circuits." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS467/document.
Full textAbstract:
Les buts de cette thèse sont doubles, et concernent les circuits métaboliques synthétiques, qui permettent de détecter des composants chimiques par transmission de signal et de faire du calcul en utilisant des enzymes. La première partie a consisté à développer des outils d’apprentissage actif et par renforcement pour améliorer la conception de circuits métaboliques et optimiser la biodétection et la bioproduction. Pour atteindre cet objectif, un nouvel algorithme (RetroPath3.0) fondé sur une recherche arborescente de Monte Carlo guidée par similarité est présenté. Cet algorithme, combiné à des règles de réaction apprises sur des données et des niveaux différents de promiscuité enzymatique, permet de focaliser l’exploration sur les composés et les chemins les plus prometteurs en bio-rétrosynthèse. Les chemins obtenus par rétrosynthèse peuvent être implémentés dans des cellules ou des systèmes acellulaires. Afin de concevoir le meilleur milieu pour optimiser la productivité du système, une méthode d’apprentissage actif qui explore efficacement l’espace combinatoire des composants du milieu a été développée.La deuxième partie a consisté à développer des méthodes d’analyse, pour générer des connaissances à partir de données biologiques, et modéliser les réponses de biocapteurs. Dans un premier temps, l’effet du nombre de copies de plasmides sur la sensibilité d’un biocapteur utilisant un facteur de transcription a été modélisé. Ensuite, en utilisant des systèmes acellulaires qui permettent un meilleur contrôle des variables expérimentales comme la concentration d’ADN, l’utilisation des ressources a été modélisée pour assurer que notre compréhension actuelle des phénomènes sous-jacents est suffisante pour rendre compte du comportement du circuit, en utilisant des modèles empiriques ou mécanistiques. Couplés aux outils de conception de circuits métaboliques, ces modèles ont ensuite permis de développer une nouvelle approche de calcul biologique, appelée perceptrons métaboliques.Dans l’ensemble, cette thèse présente des outils de conception et d’analyse pour les circuits métaboliques synthétiques. Ces outils ont été utilisés pour développer une nouvelle méthode permettant d’effectuer des calculs en biologie synthétique<br>The aims of this thesis are two-fold, and centered on synthetic metabolic circuits, which perform sensing and computation using enzymes.The first part consisted in developing reinforcement and active learning tools to improve the design of metabolic circuits and optimize biosensing and bioproduction. In order to do this, a novel algorithm (RetroPath3.0) based on similarity-guided Monte Carlo Tree Search to improve the exploration of the search space is presented. This algorithm, combined with data-derived reaction rules and varying levels of enzyme promiscuity, allows to focus exploration on the most promising compounds and pathways for bio-retrosynthesis. As retrosynthesis-based pathways can be implemented in whole cell or cell-free systems, an active learning method to efficiently explore the combinatorial space of components for rational media optimization was also developed, to design the best media maximizing cell-free productivity.The second part consisted in developing analysis tools, to generate knowledge from biological data and model biosensor response. First, the effect of plasmid copy number on sensitivity of a transcription-factor based biosensor was modeled. Then, using cell-free systems allowing for broader control over the experimental factors such as DNA concentration, resource usage was modeled to ensure our current knowledge of underlying phenomenons is sufficient to account for circuit behavior, using either empirical models or mechanistic models. Coupled with metabolic circuit design, those models allowed us to develop a new biocomputation approach, called metabolic perceptrons.Overall, this thesis presents tools to design and analyse synthetic metabolic circuits, which are a novel way to perform computation in synthetic biology
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Batmanov, Kirill. "Modélisation spatiale des effets de communauté." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00977082.
Full textAbstract:
Un embryon, initialement composé de cellules identiques, se transforme progressivement en une structure spatialement organisée de tissus distincts aux frontières clairement démarquées. Ce processus de formation de motifs est étudié dans le domaine de la biologie du développement. Les interactions cellulaires jouent un rôle clé dans la formation de motifs, et l'effet de communauté est un exemple d'une telle interaction. Une population de cellules dans un embryon présente un effet de communauté quand elle forme une communauté de cellules ayant une identité commune obtenue grâce à l'échange de molécules de signalisation qui diffusent dans le milieu (i.e. des morphogènes). Cet effet permet aux cellules de la communauté de maintenir un profil d'expression génétique commun pendant une période prolongée, et pour se différencier finalement de manière coordonnée dans un tissu fonctionnel, comme le muscle. Les processus auto-organisés tels que l'effet de communauté sont difficiles à comprendre intuitivement. Une description satisfaisante peut être obtenue sous la forme d'un modèle formel. Quelques modèles computationnels des effets de la communauté ont été donnés dans la littérature. Cependant, la notion d'espace n'ayant pas été explicitement incluse dans ces modèles, il est difficile de comprendre comment l'effet de communauté participe à la formation de motifs. Dans ce travail, nous étudions le comportement de l'effet de communauté dans l'espace et étudions ses rôles dans d'autres processus de formation de motif, en utilisant la modélisation computationnelle. Les contributions principales de cette thèse sont les suivantes: * Une méthode de réduction de modèle est développée pour l'analyse stochastique. Par cette méthode nous avons pu démontrer que le modèle de l'effet de communauté dans Xenopus est influencé par un bruit stochastique. * En utilisant un modèle spatial simple d'effet de communauté, nous montrons que celui-ci doit finalement se propager dans l'ensemble de la population de cellules qui réagissent au morphogène. Cela est confirmé par un modèle plus détaillé. * Deux modèles montrant comment cette expansion peut être contrôlée sont présentés. Tout d'abord, si l'effet de communauté est augmenté d'un mécanisme de rétroaction négative, il forme un système de réaction-diffusion qui s'auto-organise et forme une zone d'activation stable et localisée. En second lieu, quand un circuit simple de repression génétique est associé au circuit produisant l'effet de communauté, un motif d'expression de gène avec une frontière bien démarquée apparaît en réponse à un gradient de morphogène transitoire. Le motif reste stable y compris après disparition du gradient, ce qui indique que le réseau de gènes garde en mémoire la dynamique du morphogène.
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Moiroux, Nicolas. "Modélisation du risque d'exposition aux moustiques vecteurs de Plasmodium spp. dans un contexte de lutte anti-vectorielle." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00812118.
Full textAbstract:
L'accroissement des résistances aux insecticides chez les anophèles vecteurs de Plasmodium sont mises en cause dans la baisse d'efficacité des principales stratégies de lutte antivectorielle (LAV) en Afrique. Des techniques de combinaisons d'insecticides, évaluées au Bénin, n'ont pas été plus efficaces pour réduire la morbidité palustre et limiter l'extension des résistances que la stratégie préconisée par le Programme National de Lutte contre le Paludisme (moustiquaires imprégnée seules). Dans cette thèse, nous avons cherché à identifier les facteurs opérationnels, biologiques et environnementaux pouvant expliquer cet échec. Nous avons modélisé le risque d'exposition de l'homme aux piqûres de vecteurs en fonction de variables environnementales afin (i) d'identifier les déterminants de la présence et de la densité des vecteurs et (ii) d'analyser l'impact des méthodes de LAV. Nos résultats ont montré à l'échelle des villages une forte hétérogénéité spatio-temporelle de la population vectorielle, caractérisée par des niches écologiques et comportementales différentes qui a ont pu moduler l'efficacité de la LAV. Nous avons mis en évidence le rôle vectoriel majeur de An. funestus qui assurait la transmission en saison sèche tandis que le taux d'utilisation des moustiquaires diminuait en raison des fortes températures et de la baisse de nuisance culicidenne. De plus, nous avons observé des modifications comportementales chez les vecteurs suite à la mise en place de méthodes de LAV. Nous faisons donc des propositions pour l'amélioration des méthodes actuelles de LAV, pour définir les caractéristiques des futures méthodes et pour mieux choisir les méthodes à implémenter en fonction du faciès entomologique.
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Gonzalez, Losada Pedro. "Development and Characterization of a new generation of retinal implants." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1119.
Full textAbstract:
D’après les données de l’agence International de Prévention de la Cécité, 253 millions de personnes souffrent de pathologies visuelles dans le monde. Il existe des pathologies affectant les photorécepteurs de la rétine causant des millions de déficients visuels sans traitement efficace disponible. Les implants rétiniens ont déjà montré sa capacité pour stimuler de façon électrique les cellules rémanentes de la rétine grâce à un réseau de micro-électrodes de façon à obtenir une réponse neuronale puis une perception visuelle. Ces travaux de thèse en lien avec les implants rétiniens porteront sur deux aspects principaux concernant de nouvelles configurations de micro-électrodes et une analyse comparative des matériaux constitutifs des électrodes avec des tests en vieillissement long terme. Pour le premier aspect, de nouvelles géométries d’électrodes ont été développées en différentes phases : en commencent par une modélisation par éléments finis de la micro-électrode, suivi par la micro fabrication des prototypes et les expériences in-vivo. Pour l’étude du vieillissement des matériaux constitutifs des micro-électrodes, un banc de caractérisation a été développé pour reproduire les conditions de pH, T et stimulation électrique d’un implant réel. Le banc nous permet aussi d’étudier l’évolution de façon comparative des caractéristiques des différents matériaux grâce à la mesure de son impédance électrochimique<br>Regarding to data provided by the International Agency for Prevention of Blindness, 253 million people suffer some kind of visual impairment around the world. There is a group of diseases that affect the photoreceptors causing millions of impairment cases around the world that do not have an efficacious treatment. Retinal prostheses have proved to electrically stimulate the remaining cells of the retina by means of implantable microelectrode arrays to elicit their response and therefore visual perception. This PhD work tries to study two aspects of these devices: first, new electrode geometries that stimulate the cells in a more efficient manner; and second, the ageing of the different material used for the fabrication of the microelectrodes. For the first aspect new electrode geometries have been developed based on the state of the art. This development has been divided in different phases beginning with a FEM modeling of the electrode, followed by the microfabrication of the structures and their test in-vivo. In order to study the ageing of the microelectrode materials, a characterization bench that reproduces the conditions that an implant has to face during its implantation has been developed. This bench allows us to study in a comparative manner the evolution of the characteristics of the different materials thanks to the measurement of their electrochemical impedance
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El, Hachem Chady. "Etude expérimentale et modélisation multi-échelles du comportement hygro-mécanique des matériaux de construction : cas du bois." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLN051.
Full textAbstract:
L’habitat sain est le thème central des réflexions contemporaines du domaine du bâtiment élargies à l’environnement. Il comporte des préoccupations notables en matière de santé, de consommation énergétique (la ventilation, le chauffage, la climatisation et l’eau chaude), d’impacts environnementaux et de durabilité des matériaux de construction. Le choix préliminaire des matériaux utilisés pour la construction joue un rôle important dans la réussite d’un projet HQE (Haute Qualité Environnementale). Dans ce contexte, la problématique de prévision des champs de température et d’humidité demeure essentielle à l’intérieur des matériaux poreux de construction, où les matériaux biosourcés font l'objet d'un fort intérêt vu leurs qualités environnementales. Les matériaux biosourcés, étant hygroscopiques, ont tendance à absorber ou à restituer l’humidité, ce qui génère respectivement un gonflement ou un retrait. A l’échelle microscopique, l’humidité prend place soit par l’absorption de l’eau liée par les fibres, soit par l’existence d’eau libre dans les pores. Cette complexité des phénomènes microscopiques dans les matériaux biosourcés mène à une forte interaction entre l’aspect mécanique et les aspects de transferts de masse et de chaleur. L’existence de ce couplage est susceptible de modifier sensiblement les performances thermiques du bâtiment, et même sa durabilité. L’objectif visé par ce travail de thèse est l’étude et l’analyse microscopique du comportement hygrique des matériaux poreux de construction. L’aspect mécanique couplé à l’aspect hygrique est abordé en prenant en considération les déformations locales de gonflement - retrait, et leur impact sur l’hystérésis de teneur en eau. La maîtrise de ce couplage est primordiale tant sur le plan de la prédiction de la qualité des ambiances habitables que sur l’évaluation de la durabilité de ces structures. Le projet de thèse consiste à travailler à la fois sur les aspects modélisation, caractérisation et mesure des transferts hygriques. La quantification de ces phénomènes est réalisée à travers des campagnes de mesures expérimentales basées sur des techniques d’imagerie 3D (micro-tomographie aux rayons X). Le recours à la diffraction aux rayons X (DRX), à la corrélation d’images volumique, ainsi qu’à la résonance magnétique nucléaire (RMN) permet d’avoir une meilleure compréhension des échanges entre la matrice solide et l’eau liée et/ou libre. Tous ces travaux ont mené à une meilleure caractérisation de la morphologie du bois d’épicéa à l’échelle microscopique, ainsi qu’à une meilleure estimation des diverses variations dimensionnelles (gonflement) à l’échelle des parois cellulaires et de leurs constituants chimiques. Les résultats numériques obtenus sur la structure réelle 3D du matériau ont été couplés aux mesures expérimentales à travers la corrélation d’images volumiques (micro-tomographie aux rayons X) afin d’identifier les propriétés intrinsèques des phénomènes et du matériau. Ces travaux de thèse constitueront une base scientifique permettant une meilleure modélisation du couplage mécanique avec les transferts de chaleur et de masse dans les matériaux biosourcés<br>Healthy living is a main contemporary concern of the construction field, extended to the environment. It has significant concerns about health, energy consumption, environmental impact and sustainability of building materials. The preliminary selection of materials used for construction plays an important role in the success of high environmental quality projects. In this context, it remains essential to predict the temperature and humidity fields inside porous building materials, where bio-based materials are subject to a strong interest due to their environmental qualities.As bio-based materials are hygroscopic, they tend to absorb or restore moisture, which respectively generates swelling or shrinkage. At the microscopic scale, moisture takes place either by absorption of bound water by the fibers, or by the existence of free water in the pores. The complexity of microscopic phenomena in bio-based materials will lead to strong interactions between the mechanical aspect on one side and heat and mass transfers’ aspects on the other side. The existence of this coupling may significantly alter the building's thermal performance, as well as its durability.The objective of this thesis work is to study the microscopic hygric behavior of porous building materials. The mechanical aspect coupled to the hygric one is studied, taking into consideration the local swelling and shrinkage strains, and their impact on the hysteresis phenomenon. Understanding this coupling is very important in order to improve the quality of habitat and evaluate the durability of these structures.The PhD project consists on working on all aspects, modeling, characterization and measurement of hygric transfers. Quantification of these phenomena is achieved through experimental campaigns based on 3D imaging techniques (X-ray micro-tomography). The use of X-ray diffraction (XRD), digital volume correlation, as well as nuclear magnetic resonance (NMR) allows a better understanding of the interactions between the solid matrix and bound and/or free water. The corresponding results have led to a microscopic morphological characterization of spruce wood, as well as to a better estimation of the various dimensional variations of the cell walls, and their chemical components.The numerical results achieved on the real 3D structure of the material have been coupled to the experimental ones, using digital volume correlation technique (X-ray tomography), in order to identify the intrinsic properties of the material.These thesis works provide a scientific basis allowing the improvement of modeling of the mechanical coupling with heat and mass transfers in bio-based materials
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Behzadi, Mahsa. "Un modèle mathématique de la biosynthèse des phospholipides." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00650399.
Full textAbstract:
A l'heure de l'acquisition de données à haut débit concernant le métabolisme cellulaire et son évolution, il est absolument nécessaire de disposer de modèles permettant d'intégrer ces données en un ensemble cohérent, d'en interpréter les variations métaboliques révélatrice, les étapes clefs où peuvent s'exercer des régulations, voire même d'en révéler des contradictions apparentes mettant en cause les bases sur lesquelles le modèle lui-même est construit. C'est ce type de travail que j'ai entrepris à propos de données expérimentales obtenues dans le laboratoire biologique sur le métabolisme de cellules tumorales en réponse à un traitement anti-cancéreux. Je me suis attachée à la modélisation d'un point particulier de ce métabolisme. Il concerne le métabolisme des glycérophospholipides qui sont de bons marqueurs de la prolifération cellulaire. Les phospholipides constituent l'essentiel des membranes d'une cellule et l'étude de leur synthèse (en particulier chez les cellules de mammifères) est de ce fait un sujet important. Ici, nous avons pris le parti de mettre en place un modèle mathématique par équations différentielles ordinaires, qui est essentiellement basé sur des équations hyperboliques (Michaelis-Menten), mais aussi sur des cinétiques type loi d'action de masse et diffusion. Le modèle, composé de 8 équations différentielles, donc de 8 substrats d'intérêt, comporte naturellement des paramètres inconnus in vivo, et certains dépendents des conditions cellulaires (différentiations de cellules, pathologies, . . .). Le modèle sépare la structure du réseau métabolique, l' ́écriture de la matrice de stoechiométrie, celles des équations de vitesse et enfin des équations différentielles. Le modèle choisi est le modèle murin (souris/rat), parce qu'il est lui-même un modèle de l'homme. Plusieurs conditions sont successivement considérées pour l'identification des paramètres, afin d'étudier les liens entre la synthèse de phospholipides et le cancer : - le foie sain du rat, - le mélanome B16 et le carcinome de la lign ́ee 3LL chez la souris, respectivement sans traitement, en cours de traitement 'a la Chloroéthyl-nitrosourée et après traitement, - enfin le mélanome B16 chez la souris sous stress de privation de méthionine. En résumé, ce travail fourni une interprétation nouvelle des données expérimentales en montrant le rôle essentiel de la PEMT et la nature superstable de l'état sta- tionnaire de fonctionnement du réseau métabolique des phospholipides lors de la cancérogènèse et du traitement des cancers. Il montre bien l'avantage de l'utilisation d'un modèle mathématique dans l'interprétation de données métaboliques complexes.
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Berthoumieux, Sara. "Méthodes pour l'identification des modèles de réseaux biochimiques." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00768731.
Full textAbstract:
Les bactéries ajustent constamment leur composition moléculaire pour répondre à deschangements environnementaux. Nous nous intéressons aux systèmes de régulation métabolique et génique permettant une telle adaptation, notamment dans le contexte de la diauxie chez Escherichia coli lors de la transition de croissance sur une source de carbone riche, le glucose, à une source plus pauvre, l'acétate. Afin de modéliser de tels réseaux métaboliques, nous utilisons un formalisme cinétique approché appelé linlog et abordons les problèmes ren- contrés lors de l'estimation de paramètres. Ainsi, nous proposons une méthode d'estimationde paramètres à partir de jeux de données incomplets basée sur l'algorithme EM ("Expec- tation Maximization") et l'appliquons au modèle linlog du métabolisme central du carbone. Nous proposons également une méthode d'analyse d'identifiabilité et de réduction de modèles non identifiables que nous appliquons ensuite sur des jeux de données simulés ou obtenus expérimentalement. Par ailleurs, nous mesurons des profils temporels d'expression de gènes impliqués dans le contrôle de la diauxie et mettons en évidence, à l'aide de modèles cinétiques développés dans ces travaux, l'importance de la contribution de l'état physiologique de la cellule dans la régulation génique. En se confrontant aux défis méthodologiques rencontrés lors du développement de modèles de réseaux métabolique et génique, cette thèse contribue aux efforts futurs portant sur l'intégration de ces deux types de réseaux dans des modèles quantitatifs.
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Jendoubi, Naoufel. "Mécanismes de transfert des inorganiques dans les procédés de pyrolyse rapide de la biomasse : Impacts de la variabilité des ressources lignocellulosiques sur la qualité des bio-huiles." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2011. http://www.theses.fr/2011INPL062N/document.
Full textAbstract:
La pyrolyse rapide de biomasse est un procédé de conversion thermochimique qui permet de produire principalement des huiles de pyrolyse valorisables dans le domaine de l’énergie. Les espèces inorganiques initialement présentes dans la biomasse sont à l’origine de problèmes d’instabilité des huiles, de dépôts et d’encrassement. L’objectif de ce travail consiste à mieux comprendre les mécanismes de transfert des inorganiques depuis la biomasse vers les huiles dans les procédés de pyrolyse rapide.Une méthodologie est mise au point afin de quantifier la répartition des alcalins et alcalino-terreux (K, Ca, Mg et Na), identifiés comme les plus néfastes, dans les produits (charbons et huiles) issus de pyrolyse de bois et de paille de blé. Deux dispositifs complémentaires sont utilisés, pour lesquels les bilans de matière bouclent de façon très satisfaisante: un réacteur pilote de pyrolyse rapide en lit fluidisé et un réacteur laboratoire en four tubulaire. Dans tous les cas, le charbon séquestre 99% des éléments minéraux issus de la biomasse. En outre, grâce à un dispositif original de condensation fractionnée des huiles, on démontre que plus de 60% des inorganiques restants dans les huiles de pyrolyse proviennent des aérosols, ce résultat ouvrant une discussion quant à leur origine. Les teneurs en inorganiques des huiles sont par ailleurs fortement liées à la présence de fines particules de charbon mal séparées dans le procédé. Les possibilités de traitement amont ou aval sont discutées, afin de diminuer ces concentrations.Enfin, des expériences parallèles associées à un modèle permettent de décrire quantitativement les mécanismes de transfert entre les particules de charbon et une phase liquide lors du stockage d’huiles de pyrolyse<br>Biomass fast pyrolysis is a promising process for the preparation of bio-oils dedicated to energy production. Inorganic species originally present in biomass are known to induce problems such as bio-oil instability, deposits and fouling. The purpose of the present work is to better understand the mechanisms of inorganic species transfer from biomass to bio-oils in fast pyrolysis processes. A methodology is developed for quantifying alkali and alkali-earth species (K, Ca, Mg, Na) distribution in the products (chars and bio-oils) issued from wheat straw and beech wood fast pyrolysis. Two complementary devices are used: a pilot plant fluidized bed reactor, and a horizontal tubular reactor. Mass balances closures are accurately achieved. 99 wt.% of the inorganic species originally contained in biomass are recovered in the chars. Thanks to an original bio-oils fractional condensation device, it is shown that more than 60 wt.% of the inorganic content of overall bio-oil is contained in the aerosols. Different assumptions of possible origins of the aerosols are discussed. Inorganic content of bio-oil is strongly connected to the presence of fine chars particles which are not efficiently separated by the cyclones, and, hence recovered in the bio-oils. The possibilities of upstream or downstream treatments are discussed in order to lower inorganic content of bio-oils. Finally, the mechanisms of inorganics transfers between char particles and a liquid phase, during bio-oil storage, are quantitatively described on the basis of side experiments associated to a model