Cette thèse porte sur la modélisation de la membrane interne mitochondriale et des complexes enzymatiques de la chaîne respiratoire imbriqués dans cette bicouche phospholipidique. Une alternative aux techniques de la mécanique moléculaire qui représentent les objets biologiques au niveau atomique sont les modèles à grains d'atomes, ou modèles « gros grains », qui offrent la possibilité d'étudier les phénomènes biologiques à des échelles de temps de l'ordre du dixième de microseconde et d'espace de l'ordre du dixième de micromètre, ce qui correspond à des valeurs beaucoup plus proches de celles nécessaires pour l'étude de phénomènes comme la formation de replis de la membrane. Le modèle proposé représente les phospholipides, constituants de la membrane, sous la forme de trimères rigides rectilignes avec un solvant implicitement modélisé. Ce modèle gros grains donne lieu à une conception orientée agent qui est implémentée sous la forme d'un Système Multi-Agents (SMA) appelé MitoMAS. Des différentes simulations réalisées avec MitoMAS, nous pouvons retenir que l'hydrophobie des phospholipides peut être modélisée avec un solvant implicite comme l'atteste l'apparition de micelles à partir d'une mixture initiale. Une distance de coupure (« cutoff » ) pour les potentiels intermoléculaires d'1nm se révèle être un bon compromis entre réalisme et efficacité des simulations. Sous certaines contraintes de pression latérale, les bicouches forment des replis semblables à ceux de la membrane interne. Les simulations de systèmes hétérogènes nous ont permis de retrouver les observations de radeaux (portions membranaires constituées d'un seul type de phospholipide) et celles de systèmes mixtes phospholipides/protéines, le confinement des complexes intramembranaires dans les replis de la bicouche lipidique. Les perspectives sont nombreuses. Outre l'exploration « in silico » de nouveaux potentiels et de leurs paramètres, il est possible d'envisager des modèles mixtes type gros grains / surfaces maillées afin d'étudier l'interactome d'une cellule.

Dans une perspective de report modal, la performance adaptative est un facteur important du développement des systèmes de transports collectifs. Il est donc fondamental de disposer d'outils permettant d'évaluer leur vulnérabilité à des perturbations et le rôle de certaines actions comme l'information des voyageurs. Le modèle PERTURB et la plate-forme de simulation, développés dans le cadre de cette recherche, ont ainsi pour objet de mesurer la vulnérabilité structurelle et fonctionnelle des transports en commun ainsi que le rôle de l'information des voyageurs dans la régulation de situations perturbées. Trois champs théoriques sont mobilisés : théorie des systèmes, théorie des graphes et systèmes multi-agents. Les simulations sont réalisées sur un terrain d'étude (Île-de-France) et des systèmes de transport théoriques. Elles permettent d'effectuer des préconisations en matière d'Aménagement des transports et d'information des voyageurs mais suscitent également de nouvelles interrogations. Comment intégrer l'information des voyageurs dans l'optimisation du traitement des situations perturbées ? Comment concilier une transparence de l'information et éviter des reports trop massifs de flux de voyageurs ?

Les techniques de criblage actuelles (in vitro et in silico) sont dépendantes des efforts menés en biologie médicinale pour identifier des cibles biologiques pertinentes ; cibles difficiles à définir pour les maladies génétiques dites "perte de fonction". De plus, les composés issus de ces cribles s'avèrent souvent inefficaces et/ou toxiques une fois confrontés à la complexité physiologique d'un organisme entier. Pour contourner ce problème, nous proposons d'utiliser le nématode C. elegans, notamment pour des maladies répondant aux critères suivants : i) physiopathologie complexe et/ou mal comprise excluant le développement à court terme de médicaments sur une base rationnelle, ii) peu d'espoir de thérapie génique/cellulaire à court terme, iii) conservation chez C. elegans du gène relié à la maladie humaine et induisant un phénotype exploitable une fois inactivé. Nous démontrons ici que ce petit nématode permet de tester, à moindre coût, un grand nombre de composés chimiques tout en conservant la complexité physiologique d'un animal entier. De plus, la souplesse génétique de cet animal permet d'apporter rapidement des informations sur le mode d'action des composés identifiés. Ainsi, en plus du but initial visant à identifier des molécules bioactives à intérêt thérapeutique, cette approche peut permettre de dégager de nouvelles cibles moléculaires utiles pour l'industrie chimique, et cruciales pour la recherche de traitements contre les maladies perte de fonction. Finalement, nous présentons comment mettre en place une telle stratégie, notamment pour la myopathie de Duchenne, l'amyotrophie spinale et le syndrome de Schwartz-Jampel. Enfin, nous présentons les résultats obtenus lors des différentes campagnes de criblage, les validations des molécules les plus prometteuses et les travaux effectués pour tenter de comprendre leur mode d'action chez le nématode.

This thesis presents methods for fabricating MicroElectroMechanical System (MEMS) actuators and high-flow gas microvalves using wafer-level integration of Shape Memory Alloys (SMAs) in the form of wires and sheets. The work output per volume of SMA actuators exceeds that of other microactuation mechanisms, such as electrostatic, magnetic and piezoelectric actuation, by more than an order of magnitude, making SMA actuators highly promising for applications requiring high forces and large displacements. The use of SMAs in MEMS has so far been limited, partially due to a lack of cost efficient and reliable wafer-level integration approaches. This thesis presents new methods for wafer-level integration of nickel-titanium SMA sheets and wires. For SMA sheets, a technique for the integration of patterned SMA sheets to silicon wafers using gold-silicon eutectic bonding is demonstrated. A method for selective release of gold-silicon eutectically bonded microstructures by localized electrochemical etching, is also presented. For SMA wires, alignment and placement of NiTi wires is demonstrated forboth a manual approach, using specially built wire frame tools, and a semiautomatic approach, using a commercially available wire bonder. Methods for fixing wires to wafers using either polymers, nickel electroplating or mechanical silicon clamps are also shown. Nickel electroplating offers the most promising permanent fixing technique, since both a strong mechanical and good electrical connection to the wire is achieved during the same process step. Resistively heated microactuators are also fabricated by integrating prestrained SMA wires onto silicon cantilevers. These microactuators exhibit displacements that are among the highest yet reported. The actuators also feature a relatively low power consumption and high reliability during longterm cycling. New designs for gas microvalves are presented and valves using both SMA sheets and SMA wires for actuation are fabricated. The SMA-sheet microvalve exhibits a pneumatic performance per footprint area, three times higher than that of previous microvalves. The SMA-wire-actuated microvalve also allows control of high gas flows and in addition, offers benefits of lowvoltage actuation and low overall power consumption. / QC 20120514

The main focus of this research is the transformation induced fatigue behavior of shape memory alloy (SMA) actuators undergoing thermally induced martensitic phase transformation. The recent development of aerospace applications employing shape memory alloys (SMAs) has expanded the need for fatigue life characterization and modeling. Lightweight, compact and with a great work output, SMAs are ideal materials for actuated structural components. However, fatigue life becomes a key factor in applications such as commercial airplanes. Therefore, it is necessary to not only perform fatigue testing but also to investigate the causes of fatigue failure. As a new class of materials, SMAs have unique characteristics and require novel test methodologies to conduct repeatable and reliable fatigue testing. For this research, two materials are being investigated: TiNiCu and Ni-rich NiTi. The experiments performed on the first selected alloy, i.e. TiNiCu SMA, explore three major parameters: the applied stress level, the amount of actuation, and the corrosive nature of the environment. Experimental results show that SMAs undergoing transformation induced fatigue exhibit a low-cycle fatigue behavior and the measurement of the accumulated plastic strain at failure is associated to a Manson-Coffin type failure criterion. Investigations conducted on the post-mortem microstructure showed evidence of a multiphysical coupling between corrosion and cyclic phase transformation, from which a novel cyclic damage mechanism is proposed and explained using the micromechanical shear lag model accounting for actuation and accumulated plastic strains. Thereafter, based upon the identified failure mechanism and considering damage accumulation through crack formation, a stress renormalization procedure is proposed in combination with the Miner’s rule to predict the reduction of number of cycles to failure due to cyclic phase transformation and corrosion. A direct method is first presented and the predictions show good agreement with experimental results. However, both corrosion and corrosion-free fatigue data are required. Therefore, a new approach is proposed: the inverse Miner’s rule, which requires corrosion fatigue data only to predict corrosion-free life. The new and attractive properties of the selected second alloy, i.e. Ni-rich NiTi SMA, have revived the motivation of the aerospace industry to design SMA actuators. One particular property is cyclic stability generated by precipitation hardening mechanism using precipitates. However, are also precipitates due to high Nickel content (60 wt.% or 55 at.%). Parameters such as processing, heat treatments, size effects, surface quality and environment are investigated. Thermomechanical response and fatigue life are discussed and the greatest impact is found to come from specimen surface quality. Finally, a detailed fractography presents the different microstructural aspects of the fatigue damage and concludes to a precipitation driven fatigue failure mechanism cause by precipitates.

Shape memory alloys are new, functional materials used in actuator applications with their high power to weight ratio. The high strength or displacement usage of shape memory alloys makes them suitable for direct drive applications, which eliminate use of power transmission elements. The aim of this research is to develop the methodology and the necessary tools to design and produce linear shape memory alloy actuators to be used in missile systems, space applications, and test equipments. In this study, the test apparatus designed and built to characterize shape memory alloy thin wires is described, and then the characterization tests, modeling and control studies performed on a wire are explained. In the control studies, displacement control through strain, resistance and power feedback is investigated and different control strategies (proportional-integral, proportional-integral with feedforward loop, and neural network) are employed. The results of the characterization tests, simulations and experiments are all presented in graphical and tabular form. From the results it is concluded that through careful characterization, the behavior of SMA wire can be closely approximated through models which can be used effectively to test various control strategies in simulations. Also, satisfactory position control of SMA wires can be achieved through both classical and NN control strategies by using appropriate feedback variables and power is found to be a viable feedback variable. Lastly, a linear SMA wire actuator is designed as a case study. The actuator prototype is produced, suitable control strategies are applied and actuator is experimented to validate the theoretical assumptions. The actuator developed through this work is a technology demonstration and shows that shape memory alloy elements can be utilized in several defense and space applications contracted to T&Uuml / BiTAK-SAGE as well as certification test equipments. The development of shape memory alloy actuators that can be used in defense and later in aeronautical/space applications is a critical research and development project for national defense industry.

Les décideurs sont de plus en plus souvent confrontés à des problèmes complexes qui touchent des millions de personnes. Ils souhaitent faire face à ces problèmes avec le maximum d'éléments objectifs et prendre leur décision en tenant compte des intérêts de toutes les parties prenantes. Ces éléments doivent leur permettre de choisir rationnellement la meilleure solution, d'être en mesure d'expliquer et de justifier leur choix. Dans ce document, nous examinons dans un premier temps les systèmes informatiques d'aide à la décision et les liens qui existent entre la modélisation du problème et l'aide à la décision. Nous proposons une nouvelle approche des systèmes informatiques d'aide à la décision qui est basée sur l'utilisation combinée d'un modèle individus centrés construit suivant le paradigme multi-agents et d'un système d'informations géographiques. Après avoir mis en évidence les avantages de cette approche hybride, nous examinons les connaissances qui sont mobilisées dans un processus de prise de décision. Nous précisons quelles sont les relations qui existent dans ce cadre entre le modèle multi-agents et le système d'informations géographiques. Poursuivant nos travaux, nous proposons une architecture de plateforme de développement d'outils d'aide à la décision dédiés aux problèmes ayant une composante spatiale qui prend en compte les comportements individuels. Nous implémentons cette architecture en utilisant une plateforme multi-agents et un système d'informations géographiques existants. Nous validons nos travaux en développant suivant notre approche hybride un système informatique d'aide à la décision dédié au problème de l'eau.

Organiser le secteur du transport pour offrir des solutions de déplacement efficaces est aujourd'hui un enjeu capital pour nos sociétés. La flexibilité, tendant à augmenter la qualité de service, constitue un des leviers pour améliorer les transports. Diverses formes de flexibilité apparaissent en effet dans l'offre actuelle. Dans cette thèse, nous appréhendons plus particulièrement des services opérant dans deux contextes sociétaux distincts :* d'une part, dans un pays industrialisé (la France) où le recours aux transports publics reste minoritaire car la dépendance à l'automobile est toujours très forte ;* d'autre part, dans un pays en voie de développement (le Sénégal) possédant des moyens financiers limités, mais où l'usage des transports collectifs est généralisé, impliquant une grande diversité des modes et une atomisation de l'offre.Nous proposons ainsi d'analyser et de comparer le fonctionnement des transports informels et artisanaux sénégalais (tels que les taxis collectifs) avec celui des systèmes considérés comme plus modernes en France, pour lesquels les capacités d'auto-organisation des individus ont été progressivement remplacées par des systèmes d'information et de communication de haut niveau technologique et logistique. Ces innovations semblent apporter plus d'immédiateté au transport flexible, mais nécessitent en contrepartie un encadrement fort de la part des autorités publiques générant des contraintes réglementaires et spatiales. À l'opposé, les services spontanés et dérégulés qui sont proposés au Sénégal bénéficient d'une plus grande souplesse, au détriment de la sécurité des passagers.L'objectif de la thèse est d'analyser ces services, les modéliser et les simuler afin d'évaluer les apports de la flexibilité. D'un point de vue méthodologique, notre recherche est basée sur un ensemble de modèles inspirés des transports observés en France et au Sénégal, puis implémentés en Systèmes Multi-Agents (SMA) dans l'environnement Netlogo. Certains modèles sont issus d'une analyse fonctionnelle de terrain et d'autres sont plus théoriques. Par l'analyse du comportement d'agents réalisant ces services en concurrence et/ou en coopération, nous identifions d'abord des seuils et des conditions de mise en œuvre en termes d'efficacité et de couverture spatiale. En simulant les modèles sur plusieurs configurations spatiales, nous explorons ensuite leur fonctionnement et nous analysons les atouts et les faiblesse de chacun. Nous les simulons ensuite simultanément pour évaluer leur capacité de complémentarité. Cela nous permet in fine de confronter des systèmes de transports analogues à ceux observés dans les deux contextes sociétaux et d'établir une grille de comparaison en fonction des niveaux de flexibilité identifiés..

NiTi based shape memory alloys (SMA) cover most of the commercially produced shape memory devices and components. The reversible martensitic transformation between the phases B2 (austenite) and B19′ (martensite) is responsible for the shape memory effect in these alloys. The amount of strain which can be regained after a permanent deformation through thermal activation, known as the recoverable strain, is a strong function of crystallographic texture and microstructure. Texture influences the activation of a specific martensite variant during stress induced martensitic (SIM) transformation and also the re-orientation of twinned variants during further deformation. The variant selection decides the amount of recoverable strain. Since the NiTi based shape memory alloys inevitably undergo thermo-mechanical processing in the course of component design, the consequent evolution of texture and microstructure regulate the shape memory behavior. The present thesis is aimed to address this issue in some NiTi alloys that are technologically important for different applications, namely a binary Ni-rich NiTi alloy, a copper containing NiTi alloy and a hafnium containing NiTi alloy. The Ni rich NiTi alloy displays pseudoelastic behavior that can be used for couplings, the NiTiCu alloy provides a controlled thermal hysteresis suitable for actuator applications and the NiTiHf alloy can be used for high temperature applications. The first Chapter of the thesis provides a detailed overview of the existing knowledge related to evolution of microstructure and texture during processing, the transformation texture and its role on the shape memory behavior in NiTi alloys. The second chapter includes the experimental procedure followed to generate different textures, namely unidirectional and cross rolling with and without a subsequent annealing and also the details of the techniques used to characterize the structure, microstructure, texture and mechanical properties. The evolution of texture during thermo-mechanical processing of a Ni rich NiTi alloy and its impact on shape memory behavior is addressed in Chapter 3. The two modes of rolling employed at higher temperature led to the formation of different textures. The texture of unidirectionally rolled samples was characterized by a strong <111>||ND fiber, while a strong Goss {100}<110> component along with <111>||ND fiber was observed in the texture of the cross rolled samples. Annealing of the unidirectionally rolled samples generated a strong <100>||ND fiber, and a weak <111>||ND fiber was observed for the cross rolled samples. Microtexture analyses indicated that dynamically recrystallized grains had significantly different texture compared to the statically annealed material. One of the salient features of this study is the analysis of different twin boundaries with coincident site lattice (CSL) relations that has been observed in the hot rolled material. The origin of these twins has been attributed to deformation. The evolution of twin boundaries with CSL relation has strong influence on texture formation. A few of the important texture components have been found to have CSL relation amongst them. The origin of different texture components were found using intra-grain misorientation parameters. In-situ transformation studies in a scanning electron microscope have confirmed the formation of different types of twins at very low amount of strain in the Ni rich NiTi alloy. A Schmid factor based criterion was used to identify the activation of a particular variant. Trace analysis of the surface relief due to SIM transformation was utilized to confirm the theoretically predicted variant. Schmid criterion has been found to be valid in all the cases. Modulus variation with temperature and strain was studied using dynamical mechanical analysis. Microstructural changes during thermal and thermo-mechanical cycling revealed higher orientation gradient along grain boundaries compared to grain interior. The compatibility condition at the grain boundaries were attributed to higher misorientation development. Misorientation development during cycling loading process is also found to be a strong function of texture. Processing condition and texture has a strong influence on the recoverable strain. Particularly, the strength of <111>||ND fiber is influential in deciding the recoverable strain. Study of microstructure and texture evolution in the TiNiCu SMA and subsequent study on its impact on recoverable strain is presented in Chapter 4. Convincing evidences for the mechanisms operating during different dynamic restoration processes have been presented through microstructural investigation. Texture analysis of the austenite phase showed the formation of <111>||ND fiber. Despite the weakening of texture at larger strain, strength of certain deformation texture components like S {123}<634> and Cu {112}<111> increased, which suggested that texture evolution in TiNiCu alloy deviates from the texture of binary NiTi at large strains. Transformation texture analysis was carried out through electron back scattered diffraction technique, using an in-situ heating stage. The analysis of the results showed predominant activation of <011> type II as well as {11 1 } type I twins. A comparison of martensite and austenite pole figures indicated strong variant selection during phase transformation. Like the binary NiTi alloy, cross rolling of TiNiCu alloy also showed ample changes in the texture of martensite phase through the formation of different texture components. Annealing of both unidirectionally and cross rolled samples led to the weakening of texture. The change in volume fraction of Ti2NiCu precipitates, resulting from different processing conditions, influenced the transformation temperature. In this case also, texture and large intra-grain misorientation governed the recoverable strain. Chapter 5 is dedicated to the study of high temperature NiTiHf alloy. X-ray diffraction and differential scanning calorimetric studies confirmed a two step martensitic transformation, a B19` monoclinic and rhombohedral R-phase martensite in the studied alloy (Ni49.4Ti38.6Hf12). Microstructural investigations showed the formation of dendritic (Ti,Hf)2Ni precipitates along the grain boundary. Evolution of R-phase martensite was always observed along with (Ti,Hf)2Ni precipitates, irrespective of the processing condition. Dissolution of (Ti,Hf)2Ni precipitates by solution treatment suppressed the R phase formation. Strong texture of R-phase martensite confirmed variant selection during martensitic transformation. On the contrary, texture of B19` martensite was always weak, suggesting no preference for variant selection. Rolled material with a relatively strong texture exhibited higher recoverable strain compared to annealed material. Finally, all the significant outcomes of the present investigation are summarized in Chapter 6. Based on the conclusions, suggestions for future work have been mentioned.

L'objet de cette thèse est la modélisation de l'échange dynamique de services. La notion de service joue désormais un rôle clé dans le développement, la diffusion et l'implémentation des systèmes distribués. Cette thèse propose une réflexion sur la notion de service et introduit le concept de Génération Dynamique de Service (GDS) comme une approche différente de l'échange de service en informatique, dans laquelle des services sont dynamiquement construits, fournis et utilisés par des agents (humains ou artificiels). Ces échanges de services sont basés sur des conversations qui ont lieu au sein de différentes communautés. Deux caractéristiques de la GDS sont particulièrement mises en avant : l'aspect orienté agent et l'aspect orienté Grid. La thèse se situe donc à l'intersection de trois domaines~: le Service-Oriented Computing (SOC), les Systèmes Multi-Agents (SMA) et GRID. Les trois contributions majeures sont :: (i) la proposition d'un nouveau modèle de représentation et de communication agent, appelé STROBE, qui permet aux agents de développer dynamiquement un langage différent pour chacun de leurs interlocuteurs. Ils sont capables d'interpréter des messages et d'exécuter des services dans des contextes de conversation dédiés; (ii) une fonction, appelée i-dialogue, qui modélise les conversations agents à l'aide des principes de la programmation applicative/fonctionnelle (i.e., flots, évaluation paresseuse, procédures de première classe) ; (iii) un modèle d'intégration GRID-SMA qui représente les capacités des agents par des services Grid. Dans ce modèle, un langage formel, appelé Agent-Grid Integration Language (AGIL), décrit sémantiquement et graphiquement les concepts clés de GRID et SMA, leurs relations, ainsi que les règles de leur intégration. AGIL intègre tous les résultats de la thèse en proposant une formalisation des interactions entre agents pour l'échange de services sur le Grid.