Les calottes polaires, ou inlandsis, sont parmi les principaux contributeurs à la montée des océans. Ces systèmes dynamiques gagnent de la masse par accumulation de neige, et en perdent par fonte au contact de l'océan et à la surface, ainsi que par le vêlage d'icebergs. Depuis plus de trois décennies, les observations ont montré que les calottes polaires de l'Antarctique et du Groenland perdent plus de masse qu'ils n'en gagnent. L'évolution des glaciers suite à ce déséquilibre de masse est devenue aujourd'hui l'une des problématiques les plus importantes des implications du changement climatique. Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) a identifié la contribution des glaciers comme l'un des facteurs clés d'incertitude de prédiction de l'élévation du niveau des mers. La modélisation numérique est le seul outil efficace pour répondre à cette question. Cependant, modéliser l'écoulement de glace à l'échelle du Groenland ou de l'Antarctique représente un défi à la fois scientifique et technique. Deux aspects clés de l'amélioration de la modélisation des glaciers sont abordés dans cette thèse. Le premier consiste à déterminer certaines propriétés non mesurables de la glace par méthode inverse. La friction ou la rigidité des barrières de glace, sont des paramètres qui ne peuvent être mesurés directement et doivent donc être déduits à partir d'observations par télédétection. Nous appliquons ici ces inversions pour trois modèles d'écoulement de glace de complexité croissante: le modèle bidimensionnel de MacAyeal/Morland, le modèle dit d'ordre supérieur de Blatter/Pattyn et le modèle full-Stokes. Les propriétés ainsi calculées sont ensuite utilisées pour initialiser des modèles grande-échelle et pour déterminer le degré de complexité minimum nécessaire pour reproduire correctement la dynamique des glaciers. Le second aspect abordé dans ce travail est l'amélioration de la consistance des données pour la modélisation numérique. Les données disponibles sont souvent issues de campagnes de mesures s'étalant sur plusieurs années et dont résolutions spatiales varient, ce qui rend leur utilisation pour des simulations numériques difficiles. Nous présentons ici un algorithme basé sur la conservation de la masse et les méthodes inverses pour construire des épaisseurs de glace qui sont consistantes avec les mesures de vitesse. Cette approche empêche la redistribution artificielle de masse qu'engendrent généralement les autres méthodes de cartographie de l'épaisseur de glace, ce qui améliore considérablement l'initialisation des modèles d'écoulement de glace. Les avancées présentées ici sont des étapes importantes afin de mieux caractériser de manière précise les glaciers et de modéliser leur évolution de manière réaliste.

Face à la montée de la prise de conscience des enjeux écologiques actuels, la recherche se tourne vers le développement des bioprocédés pour développer de nouvelles solutions aux problèmes environnementaux. Cette thèse porte sur l'étude de la faisabilité d'un procédé de capture de CO2 à partir de la culture de la microalgue Chlorella vulgaris en photobioréacteur continu. Ce travail a permis d'identifier l'algue C. vulgaris comme une candidate prometteuse pour cette application. En effet C. vulgaris présente une capacité de production de biomasse et de fixation de CO2 très intéressante pour cette application. Les études menées lors de ce travail de thèse ont également permis de mettre à jour les interactions complexes entre les cellules algales et le CO2 présent à de fortes concentrations. De même, elles ont apporté un approfondissement à la compréhension des verrous existants pour le développement d'un procédé de captage du CO2 et de la nécessité de prendre en compte tous les paramètres de culture (lumière, concentration en nitrate). A partir des études menées, il a été possible de proposer un modèle pour la croissance de C. vulgaris en photobioréacteur continu. Bien que de futures études soient encore nécessaires pour être en mesure de parfaitement modéliser le comportement de l'algue lors de cultures en photobioréacteur, ce modèle présente une bonne corrélation avec les expérimentations. Enfin une étude de pré-dimensionnement a été proposée qui a permis de mettre en lumière les nombreux points d'interrogations encore existants avant d'être en mesure d'adapter le procédé de laboratoire à une échelle industrielle

Within the framework of economic constraints and demographic changes which the health care sector is confronted to, the Home Health Care (HHC) which has been created sixty years ago, has known an important growth during this last decade. The main objective of this alternative to the traditional hospitalization consists in solving the problem of hospitals' capacity saturation by allowing earlier discharge of patients from hospital or by avoiding their admission while improving or maintaining the medical, psychological and social welfare of these patients. In this thesis, we are interested in the operations management within the HHC structures. In the first part of this thesis, we develop a qualitative analysis of the operations management in the HHC context. More specifically, we identify the complexity factors that operations management has to face up within this type of structures. For each complexity factor, we discuss how it can affect the organization of the care delivery. These factors pertain to the diversity of the services proposed, the location of care delivery, the uncertainty sources, etc. Thereafter, we survey operations management based models proposed in the literature within the HHC context. Based on this literature review, we identify several emerging issues, relevant from an organizational point of view, that have not been studied in the literature and thus represent unexplored opportunities for operations management researchers. In the second part of this thesis, we are interested in the partitioning of the area where the HCC structure operates into districts. This districting approach fits the policies of improvement of the quality of care delivered to patients and the working conditions of care givers as well as costs' reduction. We begin by proposing a classification of the different criteria that may be considered in the districting problem. We then propose two mathematical formulations for the HHC districting problem for which we consider criteria such as the workload balance, compactness, compatibility and indivisibility of basic units. After that, we present a numerical analysis of the computational experiments carried out on randomly generated instances to validate these two models. We also present two possible exploitations of these models and propose two extensions to these basic formulations. After formulating the problem with a static approach, we also develop a dynamic extension which allows the integration of the different variations that can be observed within the activities of an HHC structure from period to period. We then introduce a new partitioning criterion that concerns the continuity of care evaluated on the basis of two sub-criteria. Depending on the preferences of the decision-makers concerning the sub-criteria related to the continuity of care in the districting problem, we then distinguish three scenarios for which we propose the associated mathematical formulations.

L'Aide Multicritère à la Décision (AMCD) vise à aider un décideur (DM) confronté à un problème de décision impliquant plusieurs objectifs contradictoires. Les préférences du DM jouent un rôle important au sein du processus d'aide à la décision, puisque les recommandations ne sont pertinentes et acceptables que si le système de valeurs du DM est pris en considération. Un outil d'élicitation des préférences est donc nécessaire pour aider l'analyste à intégrer les préférences du DM de façon appropriée dans les modèles de décision. Nous sommes intéressés par le développement d'outils d'élicitation des préférences pour deux modèles d'agrégation basés sur des points de référence à savoir Electre Tri et une méthode de Rangement basé sur des Points de Référence multiples (RPM). Tout d'abord, nous considérons Electre Tri en utilisant la règle d'affectation optimiste. Nous proposons un outil d'élicitation des préférences, qui infère les paramètres de préférence de ce modèle à partir d'exemples d'affectation du DM, et analyse également la robustesse des affectations résultant de la nature imprécise de l'information préférentiel. En second lieu, un outil d'élicitation des préférences est développé pour le problème de sélection de portefeuille formulée comme des problèmes de tri contraint en utilisant Electre Tri. Les préférences du DM à la fois au niveau individuel et au niveau du portefeuille sont considérés pour infère le modèle Electre Tri. Le modèle élicité évalue intrinsèquement les individus et sélectionne simultanément un portefeuille satisfaisant comme un groupe. Troisièmement, nous nous intéressons à l'élicitation des préférences pour le modèle RPM, qui détermine un pré-ordre comparant des alternatives avec des points de référence. Nous proposons un outil qui infère un modèle RPM parcimonieux à partir de comparaisons par paires du DM. Enfin, trois web services implémentent des outils d'élicitation des préférences pour Electre Tri et ont été intégrées au logiciel de Decision Deck. Les outils d'élicitation des préférences proposés consistent en des algorithmes qui résolvent des programmes linéaires en nombres mixtes. Des expériences numériques approfondies ont été réalisées pour étudier la performance et le comportement des outils d'élicitation proposées. Ces expériences éclairent sur l'applicabilité pratique de ces outils. De plus, les outils ont été appliqués avec succès à trois cas.

Un grand nombre d'applications de plasmas à pression atmosphérique sont en développement. Une obtention de plasma à haute réactivité chimique pour un faible coût énergétique est possible par l'utilisation de décharges nanosecondes répétitivement pulsées (DNRP).Cette recherche concerne plus particulièrement l'effet des NRPD en combustion assistée par plasma. Cette dernière permet l'utilisation de flammes pauvres, qui produisent moins de NOx et qui sont par conséquent moins polluantes.Pour comprendre les phénomènes physico-chimiques qui régissent les NRPD, différents diagnostiques optiques et mesures électriques ont étaient mis en place.L'efficacité de la combustion est très sensible à l'oxygène atomique (O). Nous avons présumé dans nos travaux que la production de cette oxygène ce faisant via un mécanisme a deux étapes où l'azote de l'air produis par impact électronique de l'azote excité aux états (A,B,C), qui réagis ensuite avec l'oxygène moléculaire donnant de l'oxygène atomique.Les densités d'états excités N2(B) et N2(C) on été déterminées par spectroscopie d'émission. L'état N2(A) est lui mesure par spectroscopie d'absorption en cavité résonnante. L'évolution de la concentration de l'oxygène atomique est déterminée par TALIF et on a noté jusqu'à 50% de dissociation de l'oxygène moléculaire en oxygène atomique. Des mesures résolues spatialement et temporellement ont été effectuées. L'élévation de la température du gaz dans la décharge a été établie. Des mesures électrique de tension et de courant ont permis l'estimation de l'énergie déposée par pulse.En résume ses mesures nous ont permis de mieux comprendre et de caractériser une DNRP dans l'air. Le fait que les temps de décroissance et les valeurs de l'évolution des concentrations des états excités de l'azote coïncident avec ceux de la production de l'oxygène atomique et que le gaz voit sa température s'élever de quelques centaines de degrés tendent à valider le mécanisme à deux étapes proposé.

This thesis is devoted to the development of graph-based methods that address several of the most fundamental computer vision problems, such as segmentation, tracking, shape matching and 3D model inference. The first contribution of this thesis is a unified, single-shot optimization framework for simultaneous segmentation, depth ordering and multi-object tracking from monocular video sequences using a pairwise Markov Random Field (MRF). This is achieved through a novel 2.5D layered model where object-level and pixel-level representations are seamlessly combined through local constraints. Towards introducing high-level knowledge, such as shape priors, we then studied the problem of non-rigid 3D surface matching. The second contribution of this thesis consists of a higher-order graph matching formulation that encodes various measurements of geometric/appearance similarities and intrinsic deformation errors. As the third contribution of this thesis, higher-order interactions were further considered to build pose-invariant statistical shape priors and were exploited for the development of a novel approach for knowledge-based 3D segmentation in medical imaging which is invariant to the global pose and the initialization of the shape model. The last contribution of this thesis aimed to partially address the influence of camera pose in visual perception. To this end, we introduced a unified paradigm for 3D landmark model inference from monocular 2D images to simultaneously determine both the optimal 3D model and the corresponding 2D projections without explicit estimation of the camera viewpoint, which is also able to deal with misdetections/occlusions

Consistently fitting vanilla option surfaces is an important issue when it comes to modelling in finance. In three different models: local and stochastic volatility, local correlation and hybrid local volatility with stochstic rates, this calibration boils down to the resolution of a nonlinear partial integro-differential equation. In a first part, we give existence results of solutions for the calibration equation. They are based upon fixed point methods in Hölder spaces and short-time a priori estimates. We then apply those existence results to the three models previously mentioned and give the calibration obtained when solving the pde numerically. At last, we focus on the algorithm used for the resolution: an ADI predictor/corrector scheme that needs to be modified to take into account the nonlinear term. We also study an instability phenomenon that occurs in certain cases for the local and stochastic volatility model. Using Hadamard's theory, we try to offer a theoretical explanation to the instability

Ce travail de thèse poursuit l'objectif d'une simulation numérique multiéchelle d'un assemblage de réacteur à neutrons rapides. Malgré la puissance croissante des ordinateurs, la CFD fine complète d'un tel système demeure extrêmement coûteuse dans un contexte de recherche et développement. Nous proposons alors, une fois déterminé le comportement thermohydraulique moyen de l'assemblage, de reconstruire localement l'information aux fines échelles, l'ensemble de la démarche requérant un temps de calcul bien moindre qu'une simulation de la totalité de la structure. La description à l'échelle moyenne est obtenue soit par le formalisme de prise de moyenne volumique en milieu poreux, soit via une approche alternative historiquement développée pour les assemblages de RNR-Na. Elle fournit des informations utilisées comme contraintes d'un sous-problème de raffinement d'échelle, par l'intermédiaire d'une technique de pénalisation des équations de conservation locales. Ce sous-problème exploite le caractère périodique de la structure en s'appuyant sur des conditions aux limites de périodicité des champs recherchés ou de leur déviation spatiale. Après validation des méthodologies sur des applications modèles, nous entreprenons leur mise en oeuvre sur des configurations " industrielles " qui démontrent la viabilité de cette approche multiéchelle.

Dans le contexte actuel, pour diminuer la consommation de fuel et les émissions de polluants comme le CO2 ou les NOx, les chambres de combustion aéronautiques de nouvelle génération sont basées sur la combustion partiellement prémélangée pauvre. La simulation numérique de ce type de chambre nécessite de prédire avec précision la température, la dynamique de flamme et la formation de polluants. Comme l'écoulement est fortement instationnaire, l'utilisation de la simulation aux grandes échelles s'avère nécessaire. C'est dans ce contexte que nous avons développé le modèle F-TACLES (Filtered Tabulated Chemistry for Large Eddy Simulation). Ce modèle se base sur un filtrage a priori de flammelettes calculées en prenant en compte les effets liés à la chimie détaillée. Il permet alors d'améliorer la prédiction des polluants et de la température tout en prenant en compte les contributions résolues et de sous maille de plissement, garantissant ainsi la bonne prédiction de la vitesse de propagation de la flamme. F-TACLES est appliqué à deux configurations d'injecteurs industriels étudiés expérimentalement : les chambres PRECCINSTA et MOLECULES. Sur le plan de la prédiction de la dynamique de flamme, le développement de F-TACLES a induit une réflexion plus générale sur la combustion en LES. En effet, l'ensemble des méthodes de simulation de la combustion introduisent un épaississement artificiel de la flamme afin de pouvoir la résoudre sur le maillage de calcul. L'impact de cet épaississement est étudié pour les approches TFLES (Thicken Flame for Large Eddy Simulation) et F-TACLES dans le cadre simplifié de la combustion prémélangée. Pour cela, une approche analytique ainsi que des simulations laminaires et turbulentes sont réalisées et comparées à des simulations directes (Direct Numerical Simulation) et à des données expérimentales. Pour finir, la chambre de combustion d'un hélicoptère est simulée avec l'approche F-TACLES pour reproduire et comprendre l'effet d'une modification géométrique observée expérimentalement.

La modélisation du rayonnement du CO2 à plus de 2000 K reste un défi pour la prédiction des transferts radiatifs à très haute température, en particulier pour le dimensionnement des protections thermiques des véhicules spatiaux entrant dans l'atmosphère de Mars. Le défi concerne aussi bien la constitution de bases de données que le développement de modèles permettant de réaliser des calculs couplés entre l'aérothermodynamique et les transferts radiatifs. Plusieurs bases de données spectroscopiques ont été développées dans les dernières décennies. Des simulations effectuées sur des mélanges CO2-N2 à l'équilibre ont montré que l'émission IR de CO2 reste importante, si ce n'est prédominante, jusqu'à 4000 K. Mais les données expérimentales permettant de vérifier leur précision à haute température sont peu nombreuses et limitées à la basse résolution spectrale, à des températures plus faibles, ou encore impliquent des incertitudes importantes. L'objectif principal de ces travaux est donc de fournir des données expérimentales à moyenne ou haute résolution spectrale et à haute température pour permettre de vérifier la précision des bases théoriques développées. Le mélange gazeux à très haute température dont nous mesurons les spectres d'émission est obtenu grâce à une décharge micro-ondes traversant un flux de CO2 pur. Aux températures atteintes (environ 6000 K), le mélange est à l'équilibre thermodynamique local (ETL) et contient principalement les espèces suivantes : CO2, CO, O2 et O. La mesure des spectres est effectuée grâce à un spectromètre à transformée de Fourier dans l'infrarouge. L'émission des bandes harmoniques de CO dans la région 3800-4400 cm puissance-1 permet la détermination précise du champ de température radial dans le plasma. L'émission théorique de CO2, que ce soit en coefficient d'émission ou en luminance intégrée sur un chemin optique, dans les régions de 2,7 _m et 4,3 _m, est alors calculée à partir des bases de données spectroscopiques et comparée aux mesures. Les bases de données spectroscopiques étudiées sont la base CDSD-4000 récemment publiée et EM2C-1994 qui est plus ancienne. Les résultats montrent que cette dernière est suffisante pour des applications classiques en combustion, nécessitant typiquement de faibles résolutions spectrales et des températures inférieures à 2500 K, pour lesquelles elle fut initialement développée. En revanche, la base CDSD-4000 est généralement en très bon accord avec les données expérimentales, en particulier dans les ailes de bandes ce qui indique sa fiabilité pour des applications à très haute température. Bien que des comparaisons aient révélé que les positions de raies pour les transitions à haute énergie manquent de précision dans cette base, le degré élevé de recouvrement des raies dans les régions 2,7 _m et 4,3 _m devrait grandement limiter l'impact de cette imprécision dans la pratique. L'autre objectif de ces travaux concerne la difficulté que pose la couplage entre les calculs d'aérothermodynamique et de transferts radiatifs. En effet, les calculs de transferts iv radiatifs impliquant des molécules polyatomiques doivent prendre en compte un nombre très important de transitions rovibroniques. Par conséquent, un modèle approché de propriétés radiatives (modèle Statistique à Bandes Etroites) a été développé et sa précision a été étudiée pour les systèmes électroniques optiquement épais des molécules carbonées diatomiques rencontrées dans les problèmes de rentrées atmosphériques martiennes. Ces systèmes sont CO 4eme positif, C2 Swan, et CN violet. Diverses conditions à l'ETL et hors ETL, ainsi que différents mélanges ont été étudiés pour différents régimes d'élargissement de raies. Les comparaisons effectuées avec les calculs "raie par raie" ont révélé d'excellents accords. Les paramètres de ce modèle ont été tabulés en fonction de deux températures, Tv (température vibrationnelle) et Tr (température rotationnelle).