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La simulation numérique de correction chirurgicale de la scoliose peut apporter une aide précieuse à la planification d'une stratégie optimale pour un patient donné. Au cours des études précédentes menées au Laboratoire de Biomécanique, un premier modèle a été développé, et la faisabilité d'une telle simulation numérique personnalisée de chirurgie a été démontrée. Toutefois, l'extrême complexité et l'opérateurdépendance de ce modèle représentent un frein à son utilisation dans un cadre clinique. L'objectif de notre travail est, d'une part, de reprendre cette modélisation afin d'en améliorer deux éléments clefs pour une future utilisation clinique: l'automatisation de la personnalisation des propriétés mécaniques, et la robustesse (stabilité numérique et opérateur-indépendance) de la simulation de chirurgie. D'autre part, la modélisation de différents cas cliniques vise à évaluer la pertinence du modèle, et à mieux comprendre les mécanismes de correction. L'identification des propriétés mécaniques du rachis à partir de données in vivo (test clinique d'inclinaison latérale ou "bending"), a été automatisée en développant un algorithme d'optimisation guidée par de la connaissance a priori. La précision de cet outil a été évaluée sur des données in vivo issues des dossiers de trente patients scoliotiques. La simulation de chirurgie de correction de la scoliose a été rendue stable et opérateur-indépendante pour deux techniques différentes: par rotation de tige - instrumentation Cotrel- Dubousset ou CD - et par cintrage in situ ou CIS. En particulier, un algorithme spécifique définit et simule les séquences de cintrage in situ en accord avec l'expertise clinique. La cohérence de la simulation de chirurgie a été évaluée, tant au regard des données post-opératoires in vivo (issues des dossiers de vingt et dix patients scoliotiques pour les chirurgies respectives CD et CIS) que des mouvements vertébraux en per-opératoire (à partir de la littérature). Enfin, de multiples alternatives chirurgicales ont été envisagées, et différents concepts de correction ont été analysés sur le plan biomécanique. Notre travail ouvre des perspectives concrètes vers une utilisation en clinique de l'outil de simulation numérique personnalisée de chirurgie pour aider à la compréhension des mécanismes de correction, voire à la planification du geste chirurgical.

Cette thèse porte sur le vieillissement thermo-oxydant de fibres géotextiles en polypropylène, l'objectif principal étant la prédiction de durée de vie à partir d'essais de vieillissement accéléré par une méthode non-empirique. Des essais ont été réalisés à des températures comprises entre 50 et 130°C et des pressions d'oxygène entre 0,02 et 5,0 MPa sur du PP non stabilisé et sur divers échantillons de PP contenant diverses concentrations de phosphite ou d'anti-oxydant phénolique. L'étude de l'effet d'un milieu aqueux sur le vieillissement a également été abordée. L'ensemble des données bibliographiques disponibles et des résultats expérimentaux acquis a permis de faire une proposition de schéma mécanistique (processus d'oxydation radicalaire en chaîne ramifié) qui a conduit à un schéma cinétique dont la résolution, dégrossie par voie analytique, est en définitive obtenue par voie numérique. Ce modèle permet de simuler les courbes cinétiques d'évolution de la structure chimique du PP dans toute l'étendue des intervalles de température et de pression étudiés. Les paramètres cinétiques, déterminés par méthode inverse, prennent des valeurs physiquement raisonnables. Le nombre et la diversité des tests de validité du modèle (dosage des carbonyles et des hydroperoxydes) permettent de garantir sa pertinence. L'étude des stabilisants, outre le fait qu'elle complète le modèle, a permis de déterminer des paramètres cinétiques jusqu'ici inconnus, et de mettre en évidence l'existence de processus élémentaires (en particulier une réaction phénol-oxygène) jusqu'ici ignorés. Enfin, l'accélération du vieillissement dûe à l'extraction des stabilisants par un milieu aqueux environnant a été prouvée, et sa modélisation, bien qu'incomplète, ne semble pas inaccessible, ce qui permet d'envisager une prédiction non empirique de la durée de vie des géotextiles.

Cette thèse porte sur la prédiction de durée de vie du polyéthylène en ambiance nucléaire. Elle se caractérise par la recherche d'une solution non empirique au problème. Il s'agit d'établir un modèle décrivant l'évolution du polymère (y compris l'hétérogénéité induite par un contrôle de la cinétique d'oxydation par la diffusion de l'oxygène) à toute température comprise entre l'ambiante et la température de fusion du polymère, et à tout débit de dose compris entre 0 et 1 kGy.h-1, avec des durées de vie s'étalant sur plusieurs dizaines d'années. La difficulté majeure était la prise en compte d'un processus d'amorçage dual: par radiolyse du polymère et par décomposition thermique des hydroperoxydes. Nous l'avons résolue en considérant d'abord les régimes asymptotiques où l'un des processus est négligeable par rapport à l'autre. Ayant identifié les paramètres cinétiques propres à chacun des régimes, nous avons ensuite construit un modèle numérique englobant tous les processus. Dans le cas du polyéthylène non stabilisé, ce modèle a d'excellentes qualités prédictives, tant en ce qui concerne la durée de vie à fragilisation, qu'en ce qui concerne l'épaisseur de la couche oxydée. Nous sommes ensuite passés à l'étude d'échantillons de polyéthylène stabilisés par un phénol encombré et par un sulfure. L'analyse de la consommation du phénol révèle l'existence de mécanismes non encore étudiés, en particulier l'existence d'un effet "réservoir" lié à la présence d'une phase de phénol en excès. Un modèle cinétique a été élaboré, mais nous ne savons pas encore dans quelle mesure les caractéristiques prises en compte sont spécifiques aux stabilisants étudiés ou généralisables

La thèse traite, de la conception à la réalisation, d'un simulateur d'images dans le domaine de l'infrarouge. Le choix de l'architecture, la sélection des modèles, l'implantation et l'interfaçage de ces modèles, la validation et l'étude de sensibilité du simulateur, voici toutes les étapes qui ont été abordées durant cette thèse. La simulation de ces images est basée sur la synthèse. Cette approche nécessite la modélisation de tous les phénomènes physiques qui influent sur le signal à la surface. Nous avons tout d'abord répertorié les phénomènes physiques qui influent sur la luminance spectrale, puis nous en avons négligé certains en fonction de nos spécifications. Les phénomènes restants ont été modélisés. Cela concerne par exemple les flux solaire et atmosphérique reçus, la conduction de chaleur en profondeur, le flux de chaleur latente, etc. La littérature étant riche en modèles, une sélection a été réalisée sur des critères de représentativité physique, simplicité de mise en oeuvre et nombre de paramètres minimal. A la suite de cette sélection, les modèles ont été implantés et interfacés. SPIRou, le logiciel résultant de cette implantation, est maintenant opérationnel. II a été validé à l'aide de campagnes de mesures telles que HAPEX-MOBILHY, EFEDA, et une étude de sensibilité a été menée. II permet de déterminer pour une application particulière : les bandes spectrales d'étude, les heures d'observation, les conditions d'éclairement, les conditions météorologiques et le type de cibles. II peut être utilisé pour des applications telles que la spécification de missions, la formation à la compréhension et à l'interprétation de l'imagerie infrarouge et à la validation d'algorithmes d'exploitation.

La réalisation d'un laser en optique intégrée sur niobate de lithium dopé erbium passe par la création d'une cavité Fabry-Pérot. Cette cavité peut être obtenue de manière classique en déposant des miroirs diélectriques multicouches aux extrémités du guide d'onde. Des problèmes de fiabilité de fabrications de ces miroirs peuvent être contournés en utilisant des réseaux de Bragg gravés à la surface du guide d'onde. Une autre approche, c'est un laser DFB bien connu, dans ce cas le cœur du guide à contraste d'indice, est structuré périodiquement par des réseaux de Bragg aussi gravés à la surface. Cette thèse présente une nouvelle configuration d'un cristal photonique (CP) 2D de forme originale LOM (pour Laterally Over-Modulated) pour remplacer les réseaux de Bragg gravés à la surface de guide d'onde de titane diffusé sur un substrat de niobate de lithium dopé erbium. Ce travail de thèse s'inscrit dans ce mouvement. Son but est la conception, la fabrication et la caractérisation de LOM, destinées à réaliser un laser émettant à λ = 1,55µm répondant aux exigences de l'intégration photonique. La structure LOM proposée vise en même temps : - Le renforcement de l'émission spontanée par effet Purcell dans un milieu amplificateur où le couplage, de la sur-modulation de l'indice optique CP1D (effet Bragg) et CP2D (BIP), replie les relations de dispersion et crée de fait des régions de faible vitesse de groupe. - Le remplacement de la configuration Fabry-Pérot nécessitant un dépôt de couche diélectrique par une structure DFB réalisable en une seule étape de fabrication, d'où le choix de la technologie FIB " Focused Ion Beam ". L'optimisation de LOM occupe une partie du travail. Des simulations numériques ont été menées en deux dimensions par un logiciel " RSoft ", utilisant les techniques des ondes planes et FDTD, pour obtenir un meilleur rendement de transmission possible autour de 1.55µm. En accord avec les simulations, nous présentons la réalisation et la caractérisation de LOM dans un guide d'onde Er:Ti:LiNbO3 de coupe X propagation Z pompé à 980nm par une diode laser continue. Un gain d'amplification de 9 dB a été obtenu pour un LOM de 780 trous d'air de diamètre 290nm et de période 540nm constituant une surface de (22µm X 9µm). L'étape suivante consiste à améliorer le LOM pour arriver à créer un laser intégré.

Les services de communication de nouvelle génération doivent pouvoir coopérer pour répondre à des besoins spécifiques tout en gardant leur autonomie. Ceci nécessite de maîtriser leurs architectures et de partager ces architectures au sein de l'entreprise. Des cadres architecturaux communs sont alors indispensables. Après avoir fait le point des travaux sur ce sujet dans les domaines télécoms, web et IT, et après avoir discuté des enjeux de la convergence des services télécoms, nous introduisons ici quatre angles de vue (métier, fonctionnel, technique et applicatif), ainsi qu'une méthodologie pour construire des vues de référence partagées au sein d'une entreprise et des vues d'architecture propres à chaque service. Nous illustrons cette démarche à l'aide d'exemples et montrons ses applications pour construire des offres de service, pour rationnaliser les services existants et pour réaliser une convergence entre différents services.

L'objectif de ce travail de thèse est d'enrichir la formulation du Lancer de Faisceaux Gaussiens (LFG) et de tester sa capacité à répondre à certains des besoins actuels en calculs de propagation dans le domaine du Radar terrestre. Le LFG est envisagé comme une alternative possible aux méthodes classiques (Equation Parabolique, méthodes de rayons) en environnement complexe urbanisé, en particulier en présence d'obstacles latéraux, avec une cible située en non visibilité. La méthode de LFG "de base", qui utilise des expressions analytiques obtenues par approximation paraxiale, permet des calculs de propagation rapides en environnements complexes, sans problèmes de caustiques. Elle conduit à des résultats de précision satisfaisante dans le domaine millimétrique, par exemple pour des calculs de champs intra-bâtiments. Aux fréquences plus basses comme celles utilisées en Radar terrestre, elle est limitée par une prise en compte trop approximative des effets de diffraction et par l'élargissement spatial des faisceaux gaussiens au regard des dimensions des obstacles. La théorie des frames est utilisée dans cette thèse pour dépasser ces limites. La théorie des frames fournit un cadre rigoureux pour la décomposition initiale du champ rayonné en faisceaux gaussiens, et permet de calibrer le nombre et les directions des faisceaux à lancer. Dans ce travail de thèse, l'emploi de frames de fenêtres gaussiennes pour décomposer des distributions de champs ou de sources équivalentes est généralisé aux distributions de champs incidents sur des plans ou des portions de plans, choisis en fonction des obstacles rencontrés et des distances parcourues. Les champs rayonnés à partir de ces plans sont alors obtenus par sommation des faisceaux gaussiens lancés depuis ces frames dits de "re-décomposition". Les transformations de faisceaux gaussiens par des obstacles de taille limitée sont ainsi traitées par redécomposition : les faisceaux incidents partiellement interceptés par des surfaces limitées sont "re-décomposés" successivement sur deux frames de re-décomposition, à fenêtres "étroites" puis "larges", définis dans les plans de ces surfaces. Le frame à fenêtres "étroites" permet de traiter les discontinuités physiques, tandis que le frame à fenêtres "larges" permet de propager les champs transformés sous la forme de faisceaux "collimatés". Dans cette thèse, nous présentons une formulation de ces re-décompositions permettant une mise en œuvre numériquement efficace, grâce à des expressions analytiques approchées des coefficients de frame pour la première décomposition, et des éléments de la matrice de changement de frame pour la seconde. Cette formulation est mise en œuvre numériquement, et l'influence de différents paramètres sur la précision des re-décompositions est analysée. Finalement, l'algorithme de LFG enrichi de ces re-décompositions successives est utilisé dans un scénario simplifié proche de situations rencontrées en propagation Radar terrestre.

The mobile telecommunication industry has experienced a very rapid growth in the recent past. This has resulted in significant technological and architectural evolution in the wireless networks. The expansion and the heterogenity of these networks have made their operational cost more and more important. Typical faults in these networks may be related to equipment breakdown and inappropriate planning and configuration. In this context, automated troubleshooting in wireless networks receives a growing importance, aiming at reducing the operational cost and providing high-quality services for the end-users. Automated troubleshooting can reduce service breakdown time for the clients, resulting in the decrease in client switchover to competing network operators. The Radio Access Network (RAN) of a wireless network constitutes its biggest part. Hence, the automated troubleshooting of RAN of the wireless networks is very important. The troubleshooting comprises the isolation of the faulty cells (fault detection), identifying the causes of the fault (fault diagnosis) and the proposal and deployement of the healing action (solution deployement). First of all, in this thesis, the previous work related to the troubleshooting of the wireless networks has been explored. It turns out that the fault detection and the diagnosis of wireless networks have been well studied in the scientific literature. Surprisingly, no significant references for the research work related to the automated healing of wireless networks have been reported. Thus, the aim of this thesis is to describe my research advances on "Automated healing of LTE wireless networks using statistical learning". We focus on the faults related to Radio Resource Management (RRM) parameters. This thesis explores the use of statistical learning for the automated healing process. In this context, the effectiveness of statistical learning for automated RRM has been investigated. This is achieved by modeling the functional relationships between the RRM parameters and Key Performance Indicators (KPIs). A generic automated RRM architecture has been proposed. This generic architecture has been used to study the application of statistical learning approach to auto-tuning and performance monitoring of the wireless networks. The use of statistical learning in the automated healing of wireless networks introduces two important diculties: Firstly, the KPI measurements obtained from the network are noisy, hence this noise can partially mask the actual behaviour of KPIs. Secondly, these automated healing algorithms are iterative. After each iteration the network performance is typically evaluated over the duration of a day with new network parameter settings. Hence, the iterative algorithms should achieve their QoS objective in a minimum number of iterations. Automated healing methodology developped in this thesis, based on statistical modeling, addresses these two issues. The automated healing algorithms developped are computationaly light and converge in a few number of iterations. This enables the implemenation of these algorithms in the Operation and Maintenance Center (OMC) in the off-line mode. The automated healing methodolgy has been applied to 3G Long Term Evolution (LTE) use cases for healing the mobility and intereference mitigation parameter settings. It has been observed that our healing objective is achieved in a few number of iterations. An automated healing process using the sequential optimization of interference mitigation and packet scheduling parameters has also been investigated. The incorporation of the a priori knowledge into the automated healing process, further reduces the number of iterations required for automated healing. Furthermore, the automated healing process becomes more robust, hence, more feasible and practical for the implementation in the wireless networks.

La continuité de service est un élément important dans les communications mobiles. Avec la coexistence de différentes technologies d'accès au réseau et l'émergence de dispositifs mobiles avec plusieurs interfaces réseau, les fournisseurs de services doivent maintenir la communication en cours lorsque les mobiles voyagent entre des réseaux hétérogènes. Des services comme l'IPTV, vidéo à la demande ou la voix sur IP sont largement proposés par les opérateurs pour lesquels la continuité de service doit être garantie. Cette thèse est consacrée à la continuité du service pour des applications temps réel dans des réseaux hétérogènes. Nous abordons ce problème de deux perspectives: la mobilité de session et la mobilité de terminal. Bien que ces deux mécanismes aient le même but qui est d'assurer la continuité de service lors du changement de terminal ou de réseau d'accès, chaque technique a ses propres défis et contraintes. En ce qui concerne la mobilité de session, un nouveau protocole de signalisation a été proposé pour transférer la session entre les différents terminaux d'un utilisateur. Ce protocole a été conçu pour les scénarios de streaming vidéo. Son implémentation a permis la validation du protocole proposé ainsi que son évaluation. En outre, nous traitons le problème de l'adaptation des flux multimédias, notamment la renégociation des paramètres de la qualité de service puisque la session pourrait être transféré à un nouveau terminal avec des capacités différentes que le terminal d'origine. Cette renégociation peut être étendue pour couvrir le cas où certains paramètres internes sont dégradés au cours de la session dans le même terminal. Quand à la mobilité de terminal, nous proposons un mécanisme basé sur l'utilisation de la nouvelle norme IEEE802.21 et du protocole de mobilité FMIPv6. Le but de cette proposition est de réduire le délai du handover et la taille de l'espace mémoire dédiée au niveau des routeurs d'accès. En outre, une optimisation est proposée pour FMIPv6 afin de maximiser la probabilité de son mode prédictive. Dans le même contexte, la mobilité dans l'IP Multimédia Subsystem (IMS) est considéré et une solution adaptée est proposée pour répondre aux exigences de l'IMS. Enfin, nous menons une étude comparative entre les différentes variantes de Mobile IP dans le cas de handover vertical. En se basant sur cette comparaison, nous donnons quelques directives qui devraient aider à choisir le protocole le plus efficace suivant des paramètres spécifiques. Les solutions proposées et les études ont été évaluées avec des méthodes analytiques et/ou en faisant appel à des simulations.