Дисертації з теми "Exercice à charge constante"

L'objectif de cette thèse était triple 1)- Etudier la fonction ventilatoire durant un exercice incrémental maximal et un exercice sous-maximal prolongé chez des sportifs porteurs de trait drépanocytaire (PTD) 2)- Etudier la performance de la fonction ventilatoire durant un exercice à charge constante chez des sujets ayant une β-thalassémie mineure, 3)- Evaluer l'adaptation physiologique durant un effort sous-maximal prolongé chez des sportifs atteints de drépanocytose hétérozygote. La première étude a montré que l'exercice incrémental maximal et l'exercice à charge constante induisent une fatigue spirométrique, de la force et de l'endurance des muscles respiratoires chez les sujets porteurs de trait drépanocytaire. L'exercice rectangulaire affecte de façon importante la force et l'endurance musculaire respiratoire que l'exercice triangulaire. La deuxième étude a montré par ailleurs, une altération de la performance de la fonction ventilatoire après la réalisation d'un exercice sous-maximal prolongé chez les sujets ayant une β-thalassémie mineure. Ainsi, une diminution importante de l'endurance des muscles respiratoires a été constatée chez ces individus pathologiques en réponse à l'exercice à charge constante par rapport aux sujets sains. Ces résultats confirment que les sujets ayant des hémoglobinopathies n'ont pas la capacité de maintenir des niveaux élevés de ventilation pendant un exercice physique intense. Ensuite, lors de la troisième étude, la détermination de la PMA a permis d'affirmer que la forme hétérozygote de la drépanocytose n'est pas un facteur limitant de l'aptitude physique aérobie maximale. L'adaptation à un effort sous-maximal, évaluée par la phase rapide est parfaitement normale chez les sujets ayant un trait drépanocytaire. Par contre, l'amplitude de la composante lente de VO2, plus élevée chez les PTD suggère que ces individus pathologiques se caractérisent par une mauvaise tolérance à l'effort. Cette élévation était corrélée avec l'HbO2 et HHb qui étaient stables durant l'effort. Cette stabilité confirme la génération du mécanisme de remodelage vasculaire chez les PTD en réponse à des problèmes hémorhéologiques produits par l'effort. Une augmentation précoce du RMS et une diminution linéaire de 25,63% de MPF corrélée avec HHb, ont été constatées durant l'effort chez les individus pathologiques par rapport aux sujets sans hémoglobinopathie, affirmant que la baisse de déformabilité des globules rouges dont sont signalés généralement les sujets porteurs de trait drépanocytaire bouleverse de façon accrue la microcirculation musculaire qui pourrait être responsable de la composante lente de VO2. Ces résultats montrent que les sujets ayant une hémoglobinopathie pourraient avoir une fonction ventilatoire moins performante durant un effort physique intense que les sujets sains. Également, ces individus pourraient avoir une fatigue musculaire périphérique plus importante que les sujets à hémoglobine normale et une oxygénation musculaire stable durant un exercice rectangulaire. Ils présentent une capacité aérobie et une tolérance à l'effort d'endurance, inférieures aux sujets sains durant un effort sous-maximal
The aim of this thesis was threefold 1)- To study the ventilatory function during a maximal incremental exercise and a prolonged submaximal exercise in athletes with sickle cell trait (SCT), 2)- To study the performance of the ventilatory function during a constant load exercise in subjects with minor β-thalassemia, 3)- Evaluate the physiological adaptation during prolonged submaximal exercise in athletes with heterozygous sickle cell disease. The first study showed that maximal incremental exercise and constant load exercise induce spirometric fatigue, and decreased strength and endurance of the respiratory muscles in subjects with sickle cell trait. Rectangular exercise significantly affects respiratory muscle strength and endurance than triangular exercise. The second study was showed an impairment of the performance of ventilatory function after performing prolonged submaximal exercise in subjects with minor β-thalassemia. Thus, a significant decrease in the endurance of the respiratory muscles was observed in these pathological individuals in response to constant load exercise compared to healthy subjects. These results confirm that hemoglobinopathic subjects do not have the ability to maintain high levels of ventilation during intense physical exercise. Then, in the third study, the determination of the MAP confirmed that the heterozygous form of sickle cell disease is not a limiting factor in maximal aerobic physical fitness. Adaptation to submaximal effort, assessed by the rapid phase, is perfectly normal in subjects with sickle cell trait. In contrast, the amplitude of the slow component of VO2, which is higher in SCT, suggests that these pathological individuals are characterized by weak tolerance to exercise. This rise was correlated with HbO2 and HHb which were satble during exercise. This stability confirms the generation of the vascular remodeling mechanism in SCT in response to hemorheological problems produced by exercise. An precocious increase in RMS and a 25.63% linear decrease in MPF correlated with HHb, were observed during exercise in pathologic individuals compared to subjects without hemoglobinopathy, affirming that the decrease in erythrocyte deformabilities which are generally reported in subjects with sickle cell trait disrupts the muscular microcirculation in an increased manner which could be responsible for the slow component of VO2. These results show that subjects with hemoglobinopathy could have a less efficient ventilatory function during intense physical exertion than healthy subjects. Also, these individuals might have more significant peripheral muscle fatigue than subjects with normal hemoglobin and stable muscle oxygenation during rectangular exercise. They exhibit aerobic capacity and tolerance to endurance effort inferior than healthy subjects during submaximal effort

L’entraînement en endurance fait partie des programmes de réhabilitation des patients atteints de maladies chroniques, il améliore les performances aérobies et participe à l’amélioration de la qualité de vie des ces patients. Deux modalités sont principalement utilisées : l’entraînement en intervalles, associé à des variations d’intensité au cours de la séance, et l’entraînement à charge constante dont l’intensité reste identique pendant toute la durée de la séance. Ce travail de thèse se propose dans une première partie de comparer les effets de ces deux modalités d’entraînement à travers une étude intégrée, allant des paramètres systémiques aux paramètres musculaires. Pour cela, seize sujets ont effectué les deux modalités d’entraînement ayant comme caractéristiques principales : une durée d’entraînement et une dépense énergétique identiques. Les deux modalités permettent l’amélioration des performances aérobies à travers des adaptations différentes. L’entraînement en intervalles induit des adaptations centrales (débit cardiaque) et périphériques (densité capillaire et capacités oxydatives musculaires) tandis que l’entraînement à charge constante augmente de manière plus importante la densité capillaire. L’effet de l’entraînement en endurance à haute intensité, sur la fonction mitochondriale, est étudié à travers la comparaison de populations de sédentaires et de sportifs de haut niveau. Les sportifs en endurance présentent des modifications à la fois quantitatives et qualitatives de la fonction mitochondriale, en particulier en majorant leur capacité à oxyder les hydrates de carbone. Ces résultats contribuent à la compréhension des mécanismes adaptatifs en réponse à l’entraînement en endurance. Ils favoriseront d’une part l’amélioration de la prescription de l’entraînement en endurance, en ciblant la modalité d’entraînement en fonction des pathologies, et d’autre part l’amélioration de la qualité de vie des patients atteints de maladies chroniques
Endurance training is currently used in chronical diseases to improved aerobic performance and quality of life of these patients. Continuous endurance training and interval training are the both modalities used in rehabilitation. In a first part, we compared the effects of these two trainings modalities from systemic to cellular adaptations. Sixteen subjects performed the both trainings modalities which are characterized by same energy expenditure and training duration. Aerobic performance was improved by both trainings modalities throughout different adaptations. Interval training improved central adaptations (cardiac output) and peripheral adaptations (capillary density and mitochondrial function) whereas continuous training enhanced capillary density. In the second part, we compared sedentary subjects and endurance athletes to determine the effect of endurance training at high intensity on mitochondrial function. Athletes presented quantitative and qualitative modifications toward a greater capacity to oxidize carbohydrate. Our results improve the knowledge about the endurance training induced adaptation. They favorite the endurance training prescriptions for chronical disease patients and allow to choose the training modality in function of patient’s disease. Finally, it will improve quality of life of chronical disease patients

L’équipe IMAP du Laboratoire des Technologies Innovantes (LTI) a déjà réalisé plusieurs travaux qui ont apporté une grande contribution à la valorisation de déchets de caoutchouc provenant de pneus usagés. Cette activité présente un intérêt écologique certain et répond aux législations actuelles en matière de déchets. Les travaux antérieurs ont montré la faisabilité d’une association matrice cimentaire/granulats de caoutchouc, ont étudié le comportement physico – mécanique, hydrique et thermique, ont apporté des solutions au grand problème des matériaux cimentaires (peu déformables et très sensibles à la fissuration), et permis la mise au point d’un matériau capable de supporter des déformations importantes ce qui permet des applications plus durables. Ce travail s’inscrit dans la continuité de ces travaux. L’objectif est d’étudier le caractère différé du comportement de ces matériaux et d’établir des lois liant l’amplitude des déformations différées sous chargement de fluage et la déformation élastique aux caractéristiques des granulats et à leurs proportions. Le travail est composé de deux parties : La première partie est consacrée à la réalisation et l’analyse d’essais expérimentaux dans des conditions climatiques contrôlées, pour différents paramètres de formulation (taille des granulats, proportions volumiques des granulats et nature des granulats), différentes contraintes, différentes températures et différentes durées de cure. La deuxième partie est consacrée à l’écriture de modèles prédictifs des déformations différées pour permettre de formaliser l’influence de certains paramètres sur le comportement différé des composites étudiés. Le but est aussi de montrer une optimisation possible des essais expérimentaux rendus difficiles et contraignants par la complexité du matériau et la durée relativement longue de ce type d’expérimentation si l’on veut rendre compte de la durée de service du matériau. Les résultats expérimentaux sont confrontés aux résultats numériques ce qui permet également de mieux comprendre le comportement du matériau soumis à une charge constante en fonction du temps.

Protocole d'entente entre l'Université Laval et l'Université du Québec à Chicoutimi
La prévalence de l’obésité chez les enfants et les adolescents a augmenté de façon importante depuis les dernières décennies. Celle-ci peut apporter des conséquences néfastes sur la santé cardiovasculaire et ainsi, entrainer un développement précoce de l’athérosclérose. L’obésité est, entre autres, associée à une diminution des niveaux de cholestérol HDL et à une diminution de la fonctionnalité des particules HDL. Récemment, il a été démontré que la fonctionnalité des particules HDL était inversement associée au risque de maladies coronariennes. Cependant, peu d’études se sont intéressées à ce sujet chez les jeunes. L’objectif principal de ce projet de maîtrise était d’évaluer l’impact d’un programme d’intervention multidisciplinaire sur la fonctionnalité des particules HDL chez l’adolescent obèse. Vingt-neuf adolescents (16 garçons et 13 filles) âgés de 11 à 16 ans ont participé à cette étude. Le but de l’intervention était d’améliorer les habitudes alimentaires et d’augmenter le niveau d’activité physique. Les jeunes ont été suivis par une équipe multidisciplinaire et ont participé à trois séances d’entrainement par semaine, et ce, pendant 16 semaines. Les résultats suggèrent qu’un programme d’intervention multidisciplinaire peut contribuer à améliorer le profil de risque et la capacité d’efflux des particules de cholestérol HDL chez des adolescents obèses. De plus, ils indiquent que les changements dans la capacité d’efflux des particules de cholestérol HDL sont liés aux changements dans les concentrations de cholestérol HDL.
The prevalence of childhood obesity has significantly increased over the past decades. This increased have adverse effects on cardiovascular health, leading to early development of atherosclerosis. Obesity is associated with a reduced HDL cholesterol level and with a decreased efflux capacity of HDL particles. Recently, it has been shown that efflux capacity of HDL particles is inversely associated with the risk of coronary heart disease. However, only few studies have addressed this issue in obese adolescents. The main objective of this study was to assess the impact of a multidisciplinary intervention program on HDL cholesterol efflux capacity (CEC) in obese adolescents. Twenty-nine adolescents (16 boys and 13 girls) aged 11 to 16 years were involved in this study. The goal of the intervention was to improve eating habits and increase the level of physical activity. Each youth was followed by a multidisciplinary team and trained three sessions per week for 16 weeks. Results suggest that a multidisciplinary intervention program can help to improve risk profile and HDL CEC in obese adolescents. In addition, results indicate that changes in HDL CEC are related to changes in HDL cholesterol concentrations

Des élastomères chargés sont préparés par polymérisation radicalaire. Les colloïdes employés sont monodisperses et sphériques, leur surface est fonctionnalisée par des silanes créant soit de liaisons covalentes soit n'engageant aucune liaison avec le réseau 3D de polymère. Nous avons montré que l'état de dispersion obtenu était identique pour les deux types d'interaction par diffusion neutronique aux petits angles et imagerie cryo-TEM. Les réseaux ainsi formés ont été étudiés par RMN 1H, mesure du gonflement à l'équilibre pour déterminer le type et la force des interactions. Nous avons ainsi montré l'existence de liaisons covalentes ou hydrogène en fonction du système. La RMN nous a permis de montrer également l'existence de polymère vitreux même au-delà de la transition vitreuse du polymère. Ce polymère vitreux se situe autour des particules de silice. Il montre un caractère fortement dépendant de l'interaction polymère/matrice et de la distance entre particule. Les propriétés viscoélastiques de ces élastomères renforcés aux petites déformations sont fortement dépendantes de l'existence et de la taille de cette couche vitreuse en surface. Nous montrons également un comportement étonnant en fréquence des systèmes non covalent qui nous est maintenant demandé de résoudre. Aux grandes déformations nous montrons qu'il existe deux types de non linéarité, la première associée à la couche vitreuse et la deuxième associée à une rupture de liaisons faible en surface.

In this study, we examined how hill running affects the Achilles tendon, which is a common location for injuries in runners. Twenty females ran for 10 min on three randomly selected grades (-6%, 0%, +6%). Achilles tendon (AT) cross-sectional area (CSA) was imaged using Doppler ultrasound and peak vertical forces were analyzed using high-speed (240 Hz) videography. A metabolic cart and gas analyzer ensured a similar metabolic cost across grades. Data were analyzed using a forward selection regression. Results showed a decrease in AT CSA from pre-run to post-run (p = .0001). Peak vertical forces were different across grades (p = .0001) with the largest occurring during downhill running and smallest during uphill running. The results suggest that the Achilles tendon is affected by running and a decrease in CSA appears to be a normal response. The AT CSA does not differ between grade conditions when metabolic cost of running is matched, suggesting an adaptive effect of the AT. Coaches and athletes can use this knowledge to develop workout protocols that transition runners to downhill running and allow them to adapt to these greater forces.

Le sommeil, de par ses fonctions récupératrices, est essentiel à la vie. Pour autant, la modification du mode de vie et des comportements, tant sédentaires que nutritionnels, sont à l’origine d’une altération du sommeil, conduisant ensemble à des situations d’obésité. Cet excès pondéral s’accompagne fréquemment d’un syndrome d’apnées obstructives du sommeil (SAOS). Lorsque ces deux pathologies sont présentes, les troubles métaboliques s’aggravent et sont à l’origine d’une inflammation de bas grade. A notre connaissance, aucune étude ne s’est intéressée aux bénéfices d’un reconditionnement à l’exercice physique combiné à une modification des habitudes alimentaires, en dehors de ceux induits par la perte de poids, sur ces différents paramètres. L’objectif de ce travail de thèse a donc été, à partir d’une étude ancillaire, d’évaluer le sommeil d’adolescents obèses par polysomnographie (PSG) par comparaison à celui de sujets normo-pondérés. Dans l’étude principale, les effets d’un programme de 9 mois (reconditionnement à l’exercice, activités physiques adaptées, rééquilibre alimentaire) ont été évalués sur l’architecture et la durée du sommeil, le SAOS, les différents facteurs biologiques (inflammatoires, hormonaux, profils glucidique et lipidique) et sur les adaptations physiologiques à l’exercice musculaire, afin de mieux comprendre l’implication de l’endurance aérobie et des troubles du sommeil sur la santé cardio-métabolique. Trente-deux adolescents obèses (âge : 14,6 ans, z-score d’IMC= 4 ,7) ont été recrutés. Toutes les variables ont été analysées en pré et post-intervention. Les résultats montrent une durée de sommeil réduite chez les jeunes obèses avec un SAOS, diagnostiqué chez 58% d’entre eux, malgré une architecture du sommeil satisfaisante. En post-intervention, une perte de poids de 11 kg et une amélioration des paramètres d’adaptation à l’exercice maximal (PMA, VE, VO2pic…) ont été rapportées chez tous les sujets, que le SAOS soit encore, ou non, présent. En effet, ce syndrome s’est normalisé chez 46% d’entre eux. Par ailleurs, grâce à l’intervention, le sommeil s’est amélioré (qualité et quantité). Enfin, la protéine C-réactive basale du groupe SAOS, dont les valeurs atteignaient 11mg/l à l’admission, a considérablement diminué, accompagnée d’une baisse de la leptinémie et d’une hausse de l’adiponectinémie, pouvant expliquer le moindre risque cardio-métabolique. Nos résultats démontrent qu’à l’admission, l’inflammation est liée à l’obésité, alors qu’en post-intervention, sa baisse s’explique par l’augmentation de l’endurance aérobie, et ceci indépendamment du sexe, du poids, de la durée de sommeil et du SAOS. Bien que ce dernier n’ait pas été normalisé chez tous les sujets, sa prévention par l’exercice physique ainsi que celle des troubles métaboliques observés dans ces deux pathologies devrait faire partie intégrante de la prise en charge des jeunes obèses en vue d’atténuer le risque de morbi-mortalité cardiovasculaire à l’âge adulte
Sleep, through its restorative functions, is essential for life. However, lifestyle modifications, sedentary and unhealthy feeding behaviors trigger sleep curtailment and sleep disruption, leading together to weight gain. Obesity is usually associated with obstructive sleep apnea (OSA), and these two diseases both induce metabolic dysfunctions and low-grade systemic inflammation. To the best of our knowledge, no study has assessed the effects of exercise reconditioning and modified food habits on these parameters. The purpose of this work was to assess and compare, from an ancillary study, polysomnographic variables between obese adolescents and normal-weight (NW) controls. In the main study, the effects of a 9-month program (exercise reconditioning, adapted physical activities and modified food habits) on sleep architecture, sleep duration, OSA, biological factors (inflammatory, hormonal, carbohydrates and lipid profiles) and physiological adaptations at exercise were assessed, in order to a better understanding of the roles of cardiorespiratory fitness and sleep disorders on cardio-metabolic health. Thirty-two obese adolescents (age: 14.6 years, BMI z-score: 4.7) were recruited. Every parameters were assessed at admission and post-intervention. Short sleep duration and a high prevalence of OSA (58%) were observed at admission in obese adolescents despite a satisfying sleep architecture, compared with NW controls. Post-intervention, weight loss (11kg) and improved parameters of physiological adaptations at exercise (MAP, VE, VO2peak) were found in every subject and OSA was normalized in 46% of them. Sleep quantity and sleep quality were improved. Decreased C-reactive protein (6.78 vs 10.98 mg/l) and leptin concentrations, and increased adiponectin levels were found, and cardio-metabolic risk (CMR) was decreased. At admission, obesity explains by itself the systemic inflammation whereas the decrease in inflammation, post-intervention, is explained by enhanced cardiorespiratory fitness related to fat-free mass, after controlling for sex, weight loss, change in sleep duration and OSA. Prevention of OSA and metabolic dysfunctions by chronic exercise should be an integral part of the obesity management in youths in order to decrease the risk of cardiovascular morbi-mortality in adulthood

Le traitement de l’obésité de l’adolescent repose sur des interventions multidisciplinaires associant activité physique et éducation nutritionnelle. Dans un objectif d’amélioration des prises en charge, les recherches cliniques tentent d’identifier les meilleures stratégies à intégrer au sein des programmes d’activité physique. L’entraînement dynamique excentrique (EXC) n’avait jamais été évalué jusqu’ici dans le cadre de l’obésité. La modalité de contraction EXC, qui génère un travail en allongement du muscle, est caractérisée par une grande puissance mécanique développée pour un faible coût métabolique ((V)´O2). Nous avons fait l’hypothèse que l’entraînement EXC induisait une réduction majorée de la masse grasse en comparaison à l’entraînement classique concentrique (CONC). Chez l’adolescent obèse, les 2 modalités d’entraînement ont été évaluées à même consommation d’oxygène ((V)´O2), à partir d'un modèle de pédalage sur ergocycle EXC versus CONC. La diminution d’IMC était similaire pour les 2 types d'intervention. En revanche, les bénéfices sur la masse grasse étaient supérieurs après entraînement EXC. De plus, l’entraînement EXC était plus efficace sur le gain de masse et de force musculaire, ainsi que sur la diminution d'insulinorésistance et l’amélioration de la qualité de vie. L'augmentation de la densité minérale osseuse était similaire pour les 2 modalités d'entraînement. Par ailleurs, l'entraînement EXC prévenait l'augmentation de la prise alimentaire observée en réponse aux prises en charge classiques. En complément, l’étude menée sur modèle murin a permis d’évaluer l’impact de l’entraînement EXC, en comparaison à l’entraînement CONC, non seulement à même (V)´O2 mais également à même puissance mécanique (mais (V)´O2 moindre en EXC), à partir d'un modèle de course en descente versus montée. Les résultats étaient concordants avec ceux retrouvés chez l’humain et démontraient en particulier que des gains favorables de composition corporelle pouvaient être obtenus en réalisant une activité physique EXC de faible demande métabolique. Ces résultats apparaissent prometteurs pour la mise en place de nouvelles stratégies à intégrer aux programmes de prise en charge de l’obésité
The treatment of paediatric obesity relies on multidisciplinary interventions, focusing on the association of physical activity and nutritional education. Physical activity researches attempt to identify the best strategies in order to improve the management of obesity. No study had evaluated the impact of moderate load eccentric (ECC) training in subjects with obesity yet. ECC exercise is characterized by a lower metabolic demand for a high level of exerted force. We hypothesized that an ECC training would prove more efficient at reducing FM than a classic concentric (CON) training. The first study, carried out on adolescents with obesity, compared ECC training with CON training performed at the same oxygen consumption ((V)´O2), using a model of ECC training based on ECC versus CON cycling ergometers. The decrease in BMI was similar after the 2 types of training. However, greater adiposity reduction was observed in response to ECC training. Moreover, ECC training bore additional effects on muscle mass, muscle strength, insulin resistance and quality of life. ECC and CON trainings induced a similar increase in bone mineral density. Besides, ECC training might help to prevent the increase in energy intake observed after classical trainings. In addition, the second study carried out on young rats, compared ECC training with CON training with conditions of iso-(V)´O2 and iso-power output (but lower (V)´O2 in ECC). ECC training was based on a model of downhill versus uphill running. The results were concordant with the previous described and highlighted that beneficial gains in body composition could be obtained with iso-power but lower (V)´O2 ECC training. These results appear to be promising in implementing new strategies based on the use of ECC in the management of obesity

Si l’obésité a longtemps été considérée comme protectrice pour le squelette, sa prise en charge nutritionnelle s’accompagne d’une perte osseuse. Dans le but d’étudier les mécanismes liant le tissu adipeux et le tissu osseux, des rats ont été nourris avec un régime riche en graisse et en sucre afin d’induire une obésité et ses complications métaboliques. Puis, ces rats ont suivi un programme de prise en charge de l’obésité associant un rééquilibrage nutritionnel à de l’activité physique. Des investigations de la densité, de la micro architecture trabéculaire, de la qualité corticale, des propriétés biomécaniques et des paramètres cellulaires du tissu osseux ont été réalisées sur le squelette des rats. L’obésité induite a amélioré les paramètres densitométriques et corticaux des rats. La prise en charge de l’obésité a entraîné des effets contrastés. Le rééquilibrage de l’alimentation n’a pas altéré la densité ni les paramètres biomécaniques et corticaux du tissu osseux des rats en dépit d’altérations de la micro architecture et des perturbations l’activité cellulaire osseuse. L’exercice a augmenté la densité minérale osseuse du tibia des rats. Nos résultats montrent que l’inclusion de l’exercice dans un programme de prise en charge de l’obésité permet de potentialiser la perte de masse grasse et de maintenir l’intégrité du squelette. En étudiant l’impact d’un régime obésogène et de la prise en charge de l’obésité sur le tissu osseux chez le rat, ce travail de thèse apporte sa contribution dans la compréhension des mécanismes liant le tissu adipeux et le tissu osseux
While obesity has long been considered protective of bone tissue, its nutritional management is linked to a concomitant bone loss. In order to access these mechanisms, male rats were given a high fat / high sucrose diet to induce obesity and its resulting metabolic disorders. Then, these rats participated in a well balanced nutritional program combined, or not, with physical activity in order to treat their obesity. Investigations on density, trabecular micro-architecture, cortical quality, biomechanical properties and cellular parameters of bone tissue were performed on rat’s skeleton. Obesity had improved the bone density and cortical parameters of rats. Obesity management had induced mixed effects. The well balanced diet did alter neither the bone density nor biomechanical and cortical parameters despite the presence of alterations in the trabecular micro architecture and some disturbances of bone cellular activity. Exercise by itself had increased the tibia bone mineral density. Our results show that including exercise in obesity management allows increasing the fat mass loss and maintaining the skeleton integrity. By studying the impact of an obesogenic diet and obesity treatment on bone tissue in rats, this study brings its contribution to the understanding of the mechanisms linking adipose tissue and bone tissue

Le but de ce travail était de vérifier qu’il existait une asymétrie du mouvement de pédalage chez les cyclistes, qu'elle était dépendante de la charge de travail et de l’expérience cycliste et que le mouvement de pédalage pouvait être modifié par l’utilisation de matériel différent. Trois études optoélectroniques ont été réalisées: deux sur des cyclistes très entraînés et des non cyclistes droitiers manuels et podaux pour évaluer leur mouvement de pédalage en fonction de la charge de travail à 55% VO2max (CE1), 65% VO2max (CE2) et 75% VO2max (CE3), une étude sur des cyclistes utilisant deux types de selles, une selle standard et une selle ergonomique. Le mouvement de pédalage des cyclistes très entraînés était asymétrique. L'asymétrie était plus importante à CE3 qu’à CE1. A CE3, les asymétries étaient localisées au niveau proximal. Les asymétries au niveau distal existaient mais uniquement à CE1. Chez les non cyclistes, les asymétries étaient plus nombreuses. Elles n’étaient pas localisées et elles n’étaient pas dépendantes de la charge. L’utilisation d’une selle ergonomique mobile ne modifie pas le comportement moteur des cyclistes. L’augmentation de l’efficacité du pédalage avec la charge chez les cyclistes entraînés pourrait provoquer cette différence entre les cyclistes et non cyclistes et la disparition des asymétries distales chez les cyclistes. Chez les cyclistes, les mouvements étaient plus amples et plus tardifs à gauche qu’à droite. Chez les non cyclistes, les mouvements étaient plus amples et plus tardifs à droite qu’à gauche. Ces différences pourraient provenir de l’organisation du SNC et d’une différence de programmation motrice due à l’expérience cycliste
The aim of this study were to confirm the pedaling movement asymmetry in cyclists, to assess the effect of workload and training on this pedaling movement asymmetry and to prove that pedaling movement could be modify using a new design of saddle. Optoelectronic studies were performed on trained cyclists and on non-cyclist swimmers who were right handed and footed. The pedaling of their lower limbs were evaluated at 55% VO2max (WL1), 65% VO2max (WL2) and 75% VO2max (WL3). Another optoelectronic study was assess to observe the pedaling movement of cyclists who used two different kind of saddle: a standard saddle and an ergonomic saddle. Pedaling movements of trained cyclists were asymmetric. This asymmetry was workload dependant. These movement asymmetries were more numerous at WL3 than at WL1. At WL3, These asymmetries became localized at the proximal part of the lower limbs and at WL1, we have observed asymmetries at the distal part of the lower limbs. In non-cyclists, pedaling movement asymmetries were more numerous than in cyclists. They did not depend on workload and on localization. Using ergonomic saddle did not modify pedaling pattern. The effectiveness increase with workload could produce these differences observed between cyclists and non-cyclists and could produce distal asymmetries disappearing in cyclists. These asymmetries were characterized by movement amplitudes and movement delays greater on the left side in cyclists and greater on the right side in non-cyclists. These differences could result from nervous system organization and could be due to motor planning modification by training

L’altération de la réserve fonctionnelle cardiovasculaire (CV) à l’exercice est un signe précoce d’insuffisance cardiaque (IC). Nous avons étudié l’hypothèse d’une altération de la réserve CV dans deux modèles physiopathologiques : -une étude des pressions de remplissages du ventricule gauche (VG) lors d’un exercice de faible intensité avait pour finalité de démasquer une anomalie cardiaque latente au repos; cette approche a été appliquée à des patients à risque élevé d’IC à fraction d’éjection préservée.-une étude plus approfondie de la réponse CV au cours d’un exercice maximal avait pour double objectif, de démasquer, mais aussi d’analyser en détail les composantes physiopathologiques de l’altération de la fonction cardiaque. Cette approche a été appliquée à l’étude de la drépanocytose, un modèle de cardiopathie à haut débit. Dans la première partie de ce travail, nous avons montré qu’il était possible de démasquer une altération du remplissage VG dès une faible intensité d’exercice. Ces résultats observés initialement en utilisant des outils non-invasifs ont été confirmés en utilisant le cathétérisme cardiaque comme gold standard. Dans la seconde partie de ce travail, l’évaluation de patients drépanocytaires au cours d’un exercice maximal a permis de mettre en évidence une altération de la réserve fonctionnelle CV liée à un défaut de la réserve chronotrope et de la réserve en pré-charge du VG.Nos travaux constituent une contribution à l’étude de la physiopathologie CV. Les différentes modalités d’exploration qui ont été utilisées, et qui ont pour certaines été mises au point pour la réalisation de cette thèse, pourraient servir à l’étude d’autres cardiopathies
Despite normal investigations at rest, latent heart failure can be observed in a number of patients during exercise. We investigated the hypothesis of an impairment of cardiovascular reserve in two pathophysiological models: - in patients at high risk of heart failure with preserved ejection fraction, we measured left ventricular filling pressures at low exercise level in order to unmask early stages of left ventricular diastolic dysfunction;- moreover, using combined echocardiography and cardiopulmonary exercise testing, a comprehensive study of cardiovascular response to maximal exercise was performed in patients with sickle cell anemia which was chosen as a model of chronic high-output states. We showed that very low exercise level could unmask early stage heart failure with preserved ejection fraction. These results, initially observed using Doppler echocardiography, were confirmed by direct invasive measurement of left ventricular filling pressure during exercise. In patients with sickle cell anemia, we found a decrease of cardiac output response to exercise. This alteration of cardiovascular reserve was characterized by a chronotropic incompetence and a blunted left ventricular preload reserve. The pathophysiological data provided by our studies may help improve and optimize management of patients with heart failure. The stress protocols which have been developed and used in our investigations could be useful to study other models of heart diseases

L'augmentation de la surcharge pondérale, de l'obésité et de leurs complications métaboliques chez les enfants nécessite le développement de stratégies de gestion du poids innovantes, efficaces et intégratives. L'exercice physique est une composante essentielle des interventions multidisciplinaires de perte de poids, et il n'est plus considéré comme une simple source de dépense énergétique supplémentaire mais reconnu pour ses effets potentiels sur le contrôle alimentaire. Le but du présent travail a été d'évaluer l'effet du Timing Exercise-Repas (programme TIMEX, pour TIming Meal - EXercice) sur l'apport énergétique, les sensations d'appétit et la récompense alimentaire chez des adolescents en situation d'obésité. Si d’après nos résultats, il semblerait bénéfique de favoriser des exercices plutôt à proximité du repas, il apparaît nécessaire de considérer également le délai entre l’exercice et le repas qui le précède. Nos résultats suggèrent que ces adaptations nutritionnelles à l’exercice puissent, de surcroît, être optimisées à travers une interaction timing – intensité, avec un effet potentialisé via un exercice de haute intensité. Nos études expérimentales étant les premières au niveau mondial chez l’adolescent en situation d’obésité, elles appellent à la réalisation de travaux supplémentaires pour en confirmer les résultats. Il semble cependant primordial aujourd’hui de considérer le timing de l’exercice comme un élément essentiel de nos prescriptions en activité physique pour optimiser la prise en charge des adolescents en situation d’obésité
The rise of pediatric overweight, obesity and of their metabolic complications calls for the development of innovative, effective and integrative weight management strategies. Physical exercise is an essential component of multidisciplinary weight loss interventions that is no longer considered as a simple source of additional energy expenditure but is now recognized for its potential effects on energy intake (EI) and appetite control. The aim of the present work was to assess the effect of the exercise-meal timing (TIMEX program, for Timing Meal - Exercise) on energy intake, appetite sensations and food reward in adolescents with obesity. Based on our results, it would seem beneficial to encourage exercise close to the meal, which will also depend on the time between the exercise and the preceeding meal. Furthermore, our results suggest that these nutritional adaptations to exercise can be further optimized through a timing - intensity interaction, with a potentiated effect through high intensity exercise. As our experimental studies are the first in adolescents with obesity, they call for further works to confirm the present results. However, it seems essential today to consider the timing of exercise as an essential element of our physical activity prescriptions in order to empower our interventions among adolescents with obesity

Les avancées technologiques et l'intégration massive de dispositifs électroniques nanométriques dans les objets de notre vie quotidienne ont généré une explosion des coûts de R&D, de conception et de production, ainsi que des inquiétudes sociétales quant à l'impact environnemental des déchets électroniques. En raison de procédés de production moins coûteux et à faible impact environnemental, de leur souplesse d’utilisation et de la possibilité de moduler leurs propriétés à l’infini, les molécules et polymères organiques constituent une classe de matériaux prometteuse pour la mise au point de nouveaux dispositifs électroniques. L’électronique organique couvre ainsi un vaste domaine d’applications, parmi lesquelles se trouvent les diodes électroluminescentes, les transistors à effet de champ ou les cellules photovoltaïques. Bien que la plupart de ces dispositifs soient déjà commercialisés, les processus gouvernant leur efficacité à l’échelle atomique sont loin d’être entièrement compris et maîtrisés. C’est en particulier le cas des processus de transport de charge, qui interviennent dans tous ces dispositifs.L'objectif de cette thèse est d’apporter une compréhension fondamentale des processus de transport de charge dans les semiconducteurs organiques, à partir d'approches théoriques combinant dynamique moléculaire, calculs quantiques et simulations Monte Carlo. Ce travail est développé suivant trois axes principaux:(I) Etude des relations liant l'organisation structurale et les propriétés de transport de cristaux moléculaires, et du rôle des fluctuations énergétiques dans des matériaux polymères amorphes. Des simulations Monte Carlo Cinétique (KMC) couplés au formalisme de Marcus-Levich-Jortner pour le calcul des taux de transfert ont été effectués afin de déterminer les mobilités des électrons et des trous au sein de dix structures cristallines de dérivés phtalocyanines. Dans une deuxième étude, une approche similaire a été employée afin de décrire les propriétés de transport de charge au sein d'un copolymère amorphe de fluorène-triphénylamine, ainsi que l'impact des fluctuations énergétiques sur ces dernières. La méthodologie développée permet d'obtenir, pour un faible coût calculatoire, une estimation semi-quantitative des mobilités des porteurs de charge dans ce type de système.(II) Etude de l'impact de contraintes mécaniques sur les propriétés de transport de matériaux organiques cristallins. La réponse électronique et les propriétés de transport de matériaux organiques soumis à une contrainte mécanique ont été étudiés à l'aide de simulations de dynamique moléculaire et de calculs DFT. Le rubrène cristallin et ses polymorphes, ainsi que les dérivés du BTBT, ont été considérés pour cette étude, qui révèle un couplage électromécanique inhabituel entre les différents axes cristallographiques. Les résultats démontrent en particulier que l'anisotropie structurale des monocristaux organiques conduit à une anisotropie du couplage électromécanique.(III) Etude du rôle du polyélectrolyte dans la conductivité des complexes conducteurs. Le polystyrène substitué par du bis(sulfonyl)imide est utilisé comme un contre-ion et un dopant dans les complexes conducteurs PEDOT-polyélectrolytes. En complément des analyses expérimentales, des simulations de dynamique moléculaire couplées à des calculs DFT ont été effectuées dans ces systèmes afin d'analyser l'impact de la conformation et de l'état de protonation du polyélectrolyte sur la conductivité du complexe formé avec le PEDOT.Les études décrites ci-dessus, réalisées sur différents types de matériaux en couplant différents types d'approches théoriques, ont permis d'apporter une compréhension fondamentale des propriétés de transport dans les semiconducteurs organiques. Elles mettent en particulier en évidence l'impact de l'organisation structurale, des interactions intermoléculaires et de l'application de contraintes mécaniques sur la mobilité des porteurs de charges dans ces matériaux
With the advancement of technology, miniaturized electronic devices are progressively integrated into our everyday lives, generating concerns about cost, efficiency and environmental impact of electronic waste. Organic electronics offers a tangible solution paving the way for low-cost, flexible, transparent and environment friendly devices. However, improving the functionalities of organic (opto) electronic devices such as light emitting diodes and photovoltaics still poses technological challenges due to factors like low efficiencies, performance stability, flexibility etc. Although more and more organic materials are being developed to meet these challenges, one of the fundamental concerns still arises from the lack of established protocols that correlate the inherent properties of organic materials like the chemical structure, molecular conformation, supra-molecular arrangement to their resulting charge-transport characteristics.In this context, this thesis addresses the prediction of charge transport properties of organic semiconductors through theoretical and computational studies at the atomistic scale, developed along three main axes :(I) Structure-charge transport relationships of crystalline organic materials and the role of energetic fluctuations in amorphous polymeric organic semiconductors. Kinetic Monte-Carlo (KMC) studies employing the Marcus-Levich-Jortner rate formalism are performed on ten crystalline Group IV phthalocyanine derivatives and trends linking the crystalline arrangement to the anisotropic mobility of electrons and holes are obtained. Subsequently, KMC simulations based on the simpler Marcus formalism are performed on an amorphous semiconducting fluorene-triphenylamine (TFB) copolymer, to highlight the impact of energetic fluctuations on charge transport characteristics. A methodology is proposed to include these fluctuations towards providing a semi-quantitative estimate of charge-carrier mobilities at reduced computational cost.(II) Impact of a mechanical strain on the electronic and charge transport properties of crystalline organic materials. Crystalline rubrene and its polymorphs, as well as BTBT derivatives (well studied high mobility organic materials) are subjected to mechanical strain and their electronic response is analyzed. Employing tools like Molecular Dynamic (MD) simulations and plane wave DFT (PW-DFT) calculations, unusual electro-mechanical coupling between different crystallographic axes is demonstrated, highlighting the role of inherent anisotropy that is present in the organic single crystals which translates in an anisotropy of their electro-mechanical coupling.(III) Protonation-dependent conformation of polyelectrolyte and its role in governing the conductivity of polymeric conducting complexes. Polymeric bis(sulfonyl)imide substituted polystyrenes are currently employed as counter-ions and dopants for conducting poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), resulting in PEDOT-polyelectrolyte conducting complexes. Employing MD simulations and DFT calculations, inherent characteristics of the polyelectrolyte like its acid-base behavior, protonation state and conformation, are analyzed in conjunction with available experimental data and the role of these characteristics in modulating the conductivity of resulting PEDOT-polyelectrolyte conducting complexes is highlighted.The above studies, performed on different organic electronic systems, emphasize the importance of inherent characteristics of organic materials in governing the charge transport behavior in these materials. By considering the inherent characteristics of organic electronic materials and systematically incorporating them into simulation models, accuracy of simulation predictions can be greatly improved, thereby serving not only as a tool to design new, stable and high performance organic materials but also for optimizing device performances

Ce travail de recherche vise à améliorer les connaissances et à mieux cerner la dynamique de l’érosion interne par suffusion dans les sols. L’érosion interne se définit comme la migration de particules sous l’effet d’un écoulement hydraulique souterrain. Cette migration d’éléments constitutifs du sol ou de l’ouvrage engendre des modifications de ses caractéristiques hydrauliques et mécaniques. Ainsi, une modification de la perméabilité de l’ouvrage peut créer une perte d’étanchéité ou une surpression interstitielle, pouvant alors entraîner la rupture de l’ouvrage. L’étude de l’initiation et le développement de l’érosion interne par suffusion sont menés sur des sols reconstitués dans des colonnes de laboratoire à parois rigides. L’objectif principal est d’identifier et d’évaluer l’influence de différents paramètres qui contrôlent les réponses spatio-temporelles des sols reconstitués soumis à un écoulement (conditions hydrauliques, forme et tailles des grains constituant la matrice granulaire, nature et granulométrie ainsi que le pourcentage des fines). L’érosion interne est quantifiée par le suivi de l’évolution des caractéristiques hydrauliques et la caractérisation quantitative et qualitative des particules en suspension évacuées. Des modèles mathématiques ayant pour objet l’estimation de la masse érodée sont employés afin de restituer l’effet de différents paramètres d’essais sur l’arrachement et le drainage des particules fines
This research work aims to improve knowledge and to better understand the dynamics of internal erosion in soils by suffusion. Internal erosion is defined as migration of particles under the effect of subterranean hydraulic flow. The migration of the constituent elements of soil from the structure causes modification of hydraulic and mechanical characteristics of the structure. Thus, a modification in the permeability of the structure can create a loss of seal or pores pressure that can eventually lead to failure of the structure. The experimental study of the initiation and development of internal erosion by suffusion are conducted using reconstituted soils in columns with rigid walls. The primary objective is to identify and evaluate the influence of various parameters that control spatial and temporal responses of reconstituted soils subjected to flow. The parameters studied are hydraulic conditions, forms and sizes of grains constituting the granular matrix, type and size and the percentage of fines. The internal erosion is quantified by tracking the evolution of hydraulic characteristics and the quantitative and qualitative characterization of suspended particles evacuated. Mathematical models are employed to study the effect of different test parameters on the wrenching and draining of fine particles and to estimate the mass eroded

On utilise un microscope à force électrostatique (MFE) élaboré au laboratoire pour étudier l'injection et la dynamique de charges dans des couches minces d'isolants à grande constante diélectrique (SiO2,Ta2O5, Al2O3). Après avoir étudié théoriquement et expérimentalement la réponse de l'instrument à une distribution de charges quelconque à la surface d'une couche mince, il est utilisé pour caractériser des distributions de charges statiques (charges de polarisation) et mobiles lors des phases d'injection et de diffusion de ces charges. Plusieurs régimes de transport sont mis en évidence et associés à l'hétérogénéité de la répartition des pièges, vecteurs du transport de charges dans la couche. On tire enfin parti de la résolution spatiale offerte par le MFE pour étudier la déformation d'un paquet de charges sous l'influence d'un champ parallèle à la surface de l'isolant afin de déterminer si le transport est de type diffusif ou dispersif.

Cette thèse porte sur l’évaluation et la prise en charge par l’activité physique d’adolescent(e)s obèses. Deux études ont quantifié leurs réponses psychophysiologiques à un test de course intermittent en 15-15 (Rossi et al., 2009), progressif et maximal. Comparé au test navette de 20m (Léger et al., 1988), la pertinence du test 15-15 pour cette population réside dans la production de réponses physiologiques maximales similaires tout en conduisant à des vitesses supérieures et à une meilleure condition physique perçue. Deux autres études ont évalué les effets d’un programme de 5 semaines d’exercices intermittents d’intensité vigoureuse (VIT) sur la composition corporelle et les conditions physiques objective et perçue d’adolescents obèses. Le programme comprenait 3 séances hebdomadaires de types de VIT différant en durée et en activités physiques et sportives. Des améliorations de la composition corporelle, des capacités fonctionnelles, notamment chez les garçons, et de la plupart des échelles de capacités physiques perçues sont obtenues. Le VIT de longue durée engendre des améliorations rapides et régulières des échelles de capacités physiques perçues
This thesis fits the assessment and follow-up by physical activity of obese adolescents. Two studies measured their psychophysiological responses to an intermittent progressive and maximal running test in 15-15 (Rossi et al., 2009). Compared to the 20 m shuttle run test (Léger et al., 1988), the 15-15 test is considered as relevant for such population as it leads to similar maximal physiological responses, but also to higher speeds and better perceived physical condition of the participants. Two other studies evaluated the effects of a 5 week program of intermittent exercises at vigorous intensity (VIT) on body composition, objective and perceived physical conditions of obese adolescents. The program included 3 weekly VIT sessions that differed in the type and duration of the included sport and physical activities. Improvements were obtained in body composition, functional capacities, particularly among boys, and in most of the scales of perceived physical capacities. The longest VIT sessions led to rapid and regular improvements of all scales of perceived physical capacities

Parallelement a l'introduction des nouvelles molecules antiretrovirales, beaucoup de patients infectes par le vih ont vu se developper des anomalies de la repartition des graisses, des dyslipidemies, et/ou des anomalies du metabolisme oxydatif. Notre travail s'interesse aux procedures d'entrainement physique a preconiser dans la prise en charge de ces desordres. Une analyse des desordres metaboliques au repos et de la tolerance a l'exercice aigu nous a incite a proposer un entrainement prolonge au seuil ventilatoire. Ce type d'entrainement favorise une reduction de la masse grasse viscerale et une amelioration des parametres biologiques en faveur d'une reduction du risque cardio-vasculaire. L'efficacite de l'entrainement a ete evaluee selon l'age des patients. Sur le plan de l'accumulation adipeuse et des anomalies lipidiques, l'entrainement est benefique a tous les patients mais plus specialement aux patients les plus ages. Les alterations des reponses du metabolisme oxydatif a l'entrainement dans ce groupe suggerent le developpement d'une dysfonction mitochondriale avec le vieillissement, mais les benefices sur le risque cardio-vasculaire restent entiers. Nos travaux demontrent donc l'interet de l'exercice physique dans la prise en charge des anomalies metaboliques associes aux therapies antiretrovirales.

L’objectif de ce travail était d’étudier la séparation de molécules chargées par nanofiltration. Cette étude repose sur la compréhension des différents phénomènes de transport régissant la rétention d’ions par une membrane chargée. Pour cela, un modèle de connaissance à été élaboré couplant d’une part la description bidimensionnelle du transport dans la couche de polarisation et d’autre part le partage à l’interface membrane / solution et le transport dans les pores. Cette approche fondamentale a été associée à une étude expérimentale de la rétention de différents sels par une membrane AFC 40 (PCI). Des essais sur différents sels en solution nous ont permis de déterminer les différents paramètres du modèle et de le valider expérimentalement. Une étude des mélanges binaires a ensuite été réalisée pour comprendre les interactions entre les mécanismes physiques qui interviennent sur la sélectivité entre les ions mono- et divalents. Pour finir, nous avons porté un regard critique sur l’approche physique afin d’envisager d’éventuelles améliorations
The aim of this work was to study the separation of charged molecules by nanofiltration. This study is based on the understanding of the various transport phenomena governing the ions rejection by a charged membrane. For this purpose, a knowledge model was developed including a bi-dimensional description of the transport within the polarization layer, the membrane / solution interface partitioning and the pore transport. An experimental study of various salts rejections was also performed with an AFC 40 membrane (PCI). Estimation of the various parameters and validation of the model were carried out from experiments on various single salt solutions. Behaviour of binary solutions was thus investigated to understand the interactions between the physical mechanisms governing the selectivity between mono- and divalent ions. Finally, a critical review of the physical approach was proposed to introduce potential improvements

Les travaux de cette thèse portent sur l’investigation d’approches de commande permettant d’aborder la stabilisation des réseaux électriques continus.En effet les interactions entre les différents éléments du réseau : sources, filtres et charges peuvent conduire à son instabilité. Ces interactions peuvent simplement être mises en évidence au moyen d’un cas d’étude de réseau contenant des charges à puissance constante (CPLs). Pour pallier les problèmes induits par les interconnexion de ces éléments, différentes approches de commande ont été évaluées afin d’assurer la stabilité et maintenir les performances du réseau dans tout son domaine de fonctionnement. La première approche concerne la synthèse par la méthode « backstepping », qui nécessite de reformuler le modèle du réseau sous une structure cascade. Toutefois, selon le moyen d’action disponible, cette approche peut se révéler difficile à mettre en œuvre lorsque plusieurs charges à puissance sont présentes. La deuxième approche fondée sur les méthodes de passivité synthétisant une commande par « injection d’amortissement ». Cette commande permet d’ajouter un amortisseur virtuel aux filtres d’entrée des charges afin de compenser l’effet d’impédance négative introduit par la CPL. Enfin, pour proposer une solution intégrée permettant de mieux répondre à la problématique de la stabilisation du réseau, une approche fondée sur une représentation sous forme multimodèle du système a été étudiée. Cette méthode permet aussi d’envisager la synthèse d’un observateur lorsque l’ensemble du vecteur d’état n’est pas mesuré. Afin de valider et de comparer les performances des différentes méthodes de commande, un réseau électrique DC type caractérisé par deux charges de nature différente et d’un organe de stockage réversible, a été défini où le seul actionneur considéré est l’organe de stockage utilisé ici dans un contexte de stabilisation
This work investigates control approachs for the stabilization of DC electrical networks. Interactions between different elements of a network i.e, sources, filters and loads may lead to instability. These interactions may be identified by styding a network containing constant power loads (CPLs). To address the problems caused by the interconnection of these elements, different control methods could be evaluated to ensure the stability and maintain network performances throughout its operating range. The first approach uses « backstepping »method, which requiers cascade structure models. However, according to available control input, this approach may be difficult to implement when multiple power loads are present. The second approach is based on passivity theory using « damping injection » control. This control law adds a virtual damper to the input filter loads in order to compensate the negative impedance effect introduced by the CPL. Finally, in order to provide an integrated solution for the problem of network stabilization, an approach based on multiple model representation of the system was investigated. This method also allows to consider the design of an observer when the entire state vector is not measured. To validate and compare the performance of different control methods, a DC electrical network characterized by two loads of different natures and a reversible storage device was defined. The storage device is the only control input considered for the stabilization

Dans la physique des solides, nous pouvons rencontrer les materiaux qui possedent certaines caracteristiques beaucoup plus prononcees dans une direction plutot que dans une autre. Pour fixer les idees, nous parlerons des metaux dont la conductivite est au moins dix fois superieure suivant une direction plutot que dans les deux directions perpendiculaires. Dans les annees cinquante peirls et, independamment, frohlich etablirent la possibilite de la formation d'un etat module dans les metaux unidimensionnels encore appele onde a densite de charge (odc). L'existence de cet etat present dans les composes quasi unidimensionnels est etabli maintenant depuis un certain temps. Cependant, les proprietes basses temperature et basses frequences de cet etat restent encore relativement mal comprises. Nous etudions plus particulierement la susceptibilite electrique des bronzes bleus et rouges de molybdene (k#0#,#3moo#3 et rb#0#,#3moo#3 et k#0#,#3#3moo#3) ainsi que quelques proprietes electriques et magnetiques de ces materiaux. Pour des temperatures inferieures a la temperature de la formation de l'odc, la partie reelle de presente un maximum en fonction de la temperature. Ce maximum qui depend de la frequence de mesure presente un comportement caracteristique a des etats vitreux. D'autres anomalies sont signalees dans des bronzes bleus au tour de la temperature t = 40 k. Apres un traitement thermique, ce n'est plus une anomalie qui est observable dans les bronzes de molybdene mais une veritable transition. En effet, la resistivite des bronzes bleus et rouges de molybdene recuits ne diverge pas a basse temperature mais se stabilise donnant lieu a un plateau. Nombreux changements des proprietes visibles dans les bronzes bleus a basse temperature etant attribues au passage de l'etat semi-conducteur a l'etat isolant, c'est-a-dire a l'absence des porteurs normaux, nous avons profite de l'opportunite et cherche a comparer les bronzes bleus classiques aux bronzes bleus recuits. Ces derniers presentant un leger comportement metallique a basses temperatures, nous sommes en droit de supposer la presence des porteurs normaux meme a tres basse temperature.

Cette thèse se concentre sur la fiabilité des batteries lithium pour des applications véhicules à faible émission en CO2. Pour cela, des méthodologies de caractérisation électriques et thermiques, des protocoles et des tests de vieillissement de batteries lithium sous différents modes (cyclage actif, calendaire simple et cyclage/calendaire) ont été mis en œuvre.Une première partie de ces travaux de thèse s’attache à la modélisation et à l’estimation des états de charge et de santé de la batterie.La deuxième partie est consacrée à l’étude du vieillissement calendaire des batteries lithium utilisant la spectroscopie d’impédance comme méthode de caractérisation. Ensuite, une méthode originale pour l’évaluation de l’état santé de la batterie est proposée. Elle est basée sur l’exploitation de l’étape de charge à tension constante lors d’une recharge complète et est donc bien adaptée à une intégration au sein d’un système de gestion de batterie. L’approche introduite est validée sur des données réelles de vieillissement allant jusqu’à deux ans de test.Enfin, une étude du phénomène de régénération de la capacité suite à un vieillissement des batteries de type combiné cyclage/calendaire est menée. Cette dernière partie constitue une ouverture pour le développement de stratégies d’usage des batteries lithium en incluant leur comportement thermique
In this thesis, we focus on the reliability of lithium batteries used for automotive applications. For this purpose, electric and thermal characterization methodologies as well as aging tests under several modes (calendar, power cycling, calendar/power cycling) are carried out.In a first part of the work, battery modeling and battery state estimation (state-of-charge and state-of-health) are considered.Then, based on periodic characterization from electrochemical impedance spectroscopy, calendar aging is investigated. Next, we proposed an original process for precise battery state-of-health determination that exploits a full recharge and mainly constant-voltage charge step which allows easily its integration within a battery management system. Our experimental results, up to two years real-life data, confirm effectiveness of our technique.Finally, we study the capacity recovery phenomenon occurring due to combined battery aging (calendar/power cycling). This final part is almost dedicated to introduce strategies for battery use presenting at the same time a thermal behavior study

L'incorporation d'échangeurs de chaleur dans des géostructures conventionnelles comme les pieux peut extraire la chaleur du sol à des fins de chauffage et l'injecter dans le sol à des fins de refroidissement. Ces dernières années, des recherches ont été menées à l'échelle réelle et en laboratoire pour étudier l'effet de la température sur le comportement géotechnique de ces géostructures énergétiques ainsi que sur le sol environnant. En effet, ces géostructures énergétiques peuvent être soumises à des charges mécaniques cycliques et a des variations thermiques tout au long de leur durée de vie. L'objectif de cette étude était d'approfondir la compréhension du comportement du contact sable/argile-structure sous des charges thermomécaniques complexes. Un dispositif de cisaillement direct à température contrôlée permettant d'effectuer des essais monotones et cycliques à charge normale constante ou à rigidité normale constante a été mis au point. La réponse de l'interface aux effets thermiques sur le comportement mécanique des sols et l'interface sol-structure a été étudiée. Le sable de Fontainebleau et l'argile kaolin ont été utilisés comme substituts pour les sols sableux et argileux. Les résultats ont montré que les variations thermiques appliquées ont un effet négligeable sur la résistance au cisaillement de l'interface entre le sable et la structure du sol. Dans les échantillons d'argile, l'augmentation de la température a augmenté la cohésion et par conséquent la résistance au cisaillement, en raison de la contraction thermique pendant le chauffage. L'adhérence de l'interface argile-structure était inférieure à la cohésion des échantillons d'argile. Pour étudier les effets de la charge mécanique cyclique sur l'interface argile-structure à différentes températures, des essais de cisaillement direct monotone et cyclique à volume équivalent non drainé ont été réalisés sur l'interface argile-argile et argile-structure à différentes températures. Les résultats ont montré que le nombre de cycles jusqu'à la rupture pour l'essai d'interface argile-structure était inférieur à celui du cas argile-argile dans la même gamme de rapports de contraintes de cisaillement cycliques et moyennes. L'augmentation de la température a réduit le taux d'accumulation des contraintes et le nombre de cycles jusqu'à la rupture a été multiplié par 2 ou 3. Le taux de dégradation (paramètre de dégradation, t) a diminué de 16% avec un chauffage de 22 à 60 °C pour les différents rapports de contrainte cyclique testés. Un modèle d'interface sol-structure non isotherme basé sur la théorie de l'état critique a ensuite été développé. Le modèle non isotherme prend en compte l'effet de la température sur le taux de vide de l'interface avant le cisaillement. Le modèle est capable de saisir l'effet de la température sur l'interface sol-structure dans des conditions de charge normale constante et de rigidité normale constante pour les interfaces sableuses et argileuses. Les paramètres supplémentaires ont des significations physiques et peuvent être déterminés à partir d'essais classiques en laboratoire. La formulation est en bon accord avec les résultats expérimentaux et les principales tendances sont correctement reproduites
Incorporation of heat exchangers in conventional geostructures like piles can extract the heat from the soil for heating purposes and inject it to the soil for cooling purposes. In recent years, research has been conducted at full and laboratory scale to investigate the effect of temperature on the geotechnical behavior of these energy geostructures as well as on the surrounding soil. Indeed, these energy geostructures can be subjected to cyclic mechanical loads and thermal variations throughout their lifetime. The aim of this study was to deepen the understanding regarding the behavior of sand/clay-structure contact under complex thermo-mechanical loads. A temperature-controlled direct shear device to perform monotonic and cyclic constant normal load or constant normal stiffness tests was developed. The response of the interface to the thermal effects on the mechanical behaviour of soils and soil-structure interface was investigated. Fontainebleau sand and kaolin clay were used as proxies for sandy and clayey soils. The results showed that the applied thermal variations have a negligible effect on the shear strength of the sand and sand-structure interface. In clay samples the temperature increase, increased the cohesion and consequently the shear strength, due to thermal contraction during heating. The adhesion of the clay-structure interface, was less than the cohesion of the clay samples. To investigate the mechanical cyclic load effects on the clay-structure interface at different temperatures, monotonic and cyclic constant-volume equivalent-undrained direct shear tests were performed on clay-clay and clay-structure interface at different temperatures. The results showed that, the number of cycles to failure for the clay-structure interface test was lower than that for the clay-clay case in the same range of cyclic and average shear stress ratios. Increasing the temperature, decreased the rate of strain accumulation and the number of cycles to failure increased by 2-3 times. The rate of degradation (degradation parameter, t) decreased by 16% with heating from 22 to 60oC for the different cyclic stress ratios tested. A non-isothermal soil-structure interface model based on critical state theory was then developed. The non-isothermal model takes into account the effect of temperature on the void ratio of interface prior to shearing. The model is capable to capture the effect of temperature on soil-structure interface under constant normal load and constant normal stiffness conditions for both sandy and clayey interfaces. The additional parameters have physical meanings and can be determined from classical laboratory tests. The formulation is in good agreement with the experimental results and the main trends are properly reproduced

Ce mémoire est consacré à l'étude du phénomène d'instabilité pouvant apparaître sur les bus continus des réseaux DC. En effet, l'interaction entre les différents sous-systèmes électriques (source, charge, filtre) composant le réseau DC peut conduire, sous certaines conditions, à l'instabilité du système. A partir de la modélisation des charges sous forme de "Charge à Puissance Constante" (notée CPL), des méthodes d'études permettant l'analyse de la stabilité "petit-signal" et "grand-signal" des systèmes électriques sont présentées. Celles-ci permettent de mettre en évidence le fait qu'un réseau DC ne peut pas fournir n'importe quelle puissance à ses charges sans devenir instable. Ces puissances limites dépendent à la fois de la structure du réseau et des valeurs de ses éléments passifs et de sa tension de bus. Afin de pouvoir augmenter l'amortissement/les marges de stabilité du système, des méthodes de stabilisation sont présentées dans ce mémoire. Elles proposent d'adapter les commandes des charges de manière à assurer sa stabilité. Ceci se fait grâce à l'addition d'un signal stabilisant sur la référence de chaque charge. Ce signal n'est visible que durant les régimes transitoires de la charge afin de ne pas modifier le point de fonctionnement demandé. Néanmoins, plus on voudra stabiliser une charge et plus son signal stabilisant sera important. Un bon compromis doit donc être trouvé afin d'assurer la stabilité du système sans altérer les performances dynamiques des charges. Deux approches différentes sont proposées afin de générer ces commandes stabilisantes. La première se base sur la mise en place d'un stabilisateur centralisé. Deux méthodes centralisées sont alors proposées : la première s'appuie sur la théorie des multimodèles de Takagi-Sugeno alors que la seconde s'appuie sur la théorie de Lyapunov. Cette dernière permettra d'orienter les efforts de stabilisation sur les charges souhaitées pour par exemple, les diriger principalement vers les organes de récupération d'énergie. La seconde approche se base sur la mise en place d'un système de stabilisation multi-agent. Celui-ci présente une structure décentralisée où chaque agent correspond à un bloc de stabilisation. Ceux-ci vont compenser localement les impacts déstabilisants de leur charge respective et leurs actions combinées permettront d'assurer la stabilité du système. De plus, on propose d'utiliser un algorithme d'optimisation sous contraintes qui permettra de donner un dimensionnement du système minimisant les efforts de stabilisation tout en considérant des cas de défaut tels que la perte de l'un des agents ou la reconfiguration du réseau
This thesis is devoted to the analysis of the instability phenomenon that may appear on the DC bus of DC microgrids. Indeed, interaction between the different electrical subsystems of the grid (source, load, filters) can lead, under certain conditions, to the system instability. From the "Constant Power Load" (CPL) hypothesis for the loads, this thesis presents studying methods for "small-signal" and "large-signal" stability analysis of electrical systems. This highlights that a DC microgrid cannot power the loads more than a maximum limit without becoming unstable. This power limitation depends on the structure of the grid, the value of its passive components, and its bus voltage. In order to improve the microgrid stability, stabilization methods are presented in this thesis. They propose to adapt the loads control to ensure the system stability. This is achieved by the addition of a stabilizing signal to the reference of each load. This signal is only visible during the load power transient mode to not change the requested operating point. However, a good trade-off must be found to ensure system stability without affecting the dynamic performance of its loads. Two approaches are investigated to generate the stabilizing commands. The first one is based on the establishment of a centralized stabilization block. Two centralized methods have been developed: the first one is based on the Takagi-Sugeno theory while the second is based on the Lyapunov theory. This latest permits to guide the stabilizing effort on the desired loads. For example, stabilizing effort can be oriented on the energy storage device. The second approach is based on the establishment of a multi-agent stabilizing system. It consists of a decentralized structure in which each agent corresponds to a stabilization block. These will locally compensate the destabilizing impact of their respective load on the microgrid, and their combined actions ensure the system stability. To design the system, the use of a constrained optimization algorithm is proposed. This permits to minimize stabilization efforts while considering faulty events such as the failure of one of the agents or a reconfiguration of the microgrid

Cette thèse se concentre sur la fiabilité des batteries lithium pour des applications véhicules à faible émission en CO2. Pour cela, des méthodologies de caractérisation électriques et thermiques, des protocoles et des tests de vieillissement de batteries lithium sous différents modes (cyclage actif, calendaire simple et cyclage/calendaire) ont été mis en œuvre.Une première partie de ces travaux de thèse s'attache à la modélisation et à l'estimation des états de charge et de santé de la batterie.La deuxième partie est consacrée à l'étude du vieillissement calendaire des batteries lithium utilisant la spectroscopie d'impédance comme méthode de caractérisation. Ensuite, une méthode originale pour l'évaluation de l'état santé de la batterie est proposée. Elle est basée sur l'exploitation de l'étape de charge à tension constante lors d'une recharge complète et est donc bien adaptée à une intégration au sein d'un système de gestion de batterie. L'approche introduite est validée sur des données réelles de vieillissement allant jusqu'à deux ans de test.Enfin, une étude du phénomène de régénération de la capacité suite à un vieillissement des batteries de type combiné cyclage/calendaire est menée. Cette dernière partie constitue une ouverture pour le développement de stratégies d'usage des batteries lithium en incluant leur comportement thermique.

Etude en régime dynamique et en régime statique. L'addition de titanate augmente la constante diélectrique tout en gardant un niveau faible des pertes diélectriques. Essais d'extrusion difficiles compte tenu des temps de relaxation et viscosité élevées de la matrice

Le sommeil, de par ses fonctions récupératrices, est essentiel à la vie. Pour autant, la modification du mode de vie et des comportements, tant sédentaires que nutritionnels, sont à l’origine d’une altération du sommeil, conduisant ensemble à des situations d’obésité. Cet excès pondéral s’accompagne fréquemment d’un syndrome d’apnées obstructives du sommeil (SAOS). Lorsque ces deux pathologies sont présentes, les troubles métaboliques s’aggravent et sont à l’origine d’une inflammation de bas grade. A notre connaissance, aucune étude ne s’est intéressée aux bénéfices d’un reconditionnement à l’exercice physique combiné à une modification des habitudes alimentaires, en dehors de ceux induits par la perte de poids, sur ces différents paramètres. L’objectif de ce travail de thèse a donc été, à partir d’une étude ancillaire, d’évaluer le sommeil d’adolescents obèses par polysomnographie (PSG) par comparaison à celui de sujets normo-pondérés. Dans l’étude principale, les effets d’un programme de 9 mois (reconditionnement à l’exercice, activités physiques adaptées, rééquilibre alimentaire) ont été évalués sur l’architecture et la durée du sommeil, le SAOS, les différents facteurs biologiques (inflammatoires, hormonaux, profils glucidique et lipidique) et sur les adaptations physiologiques à l’exercice musculaire, afin de mieux comprendre l’implication de l’endurance aérobie et des troubles du sommeil sur la santé cardio-métabolique. Trente-deux adolescents obèses (âge : 14,6 ans, z-score d’IMC= 4 ,7) ont été recrutés. Toutes les variables ont été analysées en pré et post-intervention. Les résultats montrent une durée de sommeil réduite chez les jeunes obèses avec un SAOS, diagnostiqué chez 58% d’entre eux, malgré une architecture du sommeil satisfaisante. En post-intervention, une perte de poids de 11 kg et une amélioration des paramètres d’adaptation à l’exercice maximal (PMA, VE, VO2pic…) ont été rapportées chez tous les sujets, que le SAOS soit encore, ou non, présent. En effet, ce syndrome s’est normalisé chez 46% d’entre eux. Par ailleurs, grâce à l’intervention, le sommeil s’est amélioré (qualité et quantité). Enfin, la protéine C-réactive basale du groupe SAOS, dont les valeurs atteignaient 11mg/l à l’admission, a considérablement diminué, accompagnée d’une baisse de la leptinémie et d’une hausse de l’adiponectinémie, pouvant expliquer le moindre risque cardio-métabolique. Nos résultats démontrent qu’à l’admission, l’inflammation est liée à l’obésité, alors qu’en post-intervention, sa baisse s’explique par l’augmentation de l’endurance aérobie, et ceci indépendamment du sexe, du poids, de la durée de sommeil et du SAOS. Bien que ce dernier n’ait pas été normalisé chez tous les sujets, sa prévention par l’exercice physique ainsi que celle des troubles métaboliques observés dans ces deux pathologies devrait faire partie intégrante de la prise en charge des jeunes obèses en vue d’atténuer le risque de morbi-mortalité cardiovasculaire à l’âge adulte
Sleep, through its restorative functions, is essential for life. However, lifestyle modifications, sedentary and unhealthy feeding behaviors trigger sleep curtailment and sleep disruption, leading together to weight gain. Obesity is usually associated with obstructive sleep apnea (OSA), and these two diseases both induce metabolic dysfunctions and low-grade systemic inflammation. To the best of our knowledge, no study has assessed the effects of exercise reconditioning and modified food habits on these parameters. The purpose of this work was to assess and compare, from an ancillary study, polysomnographic variables between obese adolescents and normal-weight (NW) controls. In the main study, the effects of a 9-month program (exercise reconditioning, adapted physical activities and modified food habits) on sleep architecture, sleep duration, OSA, biological factors (inflammatory, hormonal, carbohydrates and lipid profiles) and physiological adaptations at exercise were assessed, in order to a better understanding of the roles of cardiorespiratory fitness and sleep disorders on cardio-metabolic health. Thirty-two obese adolescents (age: 14.6 years, BMI z-score: 4.7) were recruited. Every parameters were assessed at admission and post-intervention. Short sleep duration and a high prevalence of OSA (58%) were observed at admission in obese adolescents despite a satisfying sleep architecture, compared with NW controls. Post-intervention, weight loss (11kg) and improved parameters of physiological adaptations at exercise (MAP, VE, VO2peak) were found in every subject and OSA was normalized in 46% of them. Sleep quantity and sleep quality were improved. Decreased C-reactive protein (6.78 vs 10.98 mg/l) and leptin concentrations, and increased adiponectin levels were found, and cardio-metabolic risk (CMR) was decreased. At admission, obesity explains by itself the systemic inflammation whereas the decrease in inflammation, post-intervention, is explained by enhanced cardiorespiratory fitness related to fat-free mass, after controlling for sex, weight loss, change in sleep duration and OSA. Prevention of OSA and metabolic dysfunctions by chronic exercise should be an integral part of the obesity management in youths in order to decrease the risk of cardiovascular morbi-mortality in adulthood