Une meilleure connaissance des variations saisonnières et interannuelles du cycle du carbone dans en Amazonie est essentielle afin de comprendre le rôle de cet écosystème dans le changement climatique. La modélisation atmosphérique inverse est un outil puissant pour estimer ces variations, en exploitant l'information sur la distribution spatiale et temporelle des flux de CO2 en surface contenue dans des observations de CO2 atmosphériques. Néanmoins, la confiance en les estimations des flux en Amazonie obtenues à partir des systèmes d'inversion mondiale est faible du fait du manque d'observations dans cette région.Dans ce contexte, j'ai d'abord analysé en détail les estimations de l'échange net de CO2 entre la biosphère et l'atmosphère (NEE) générées par deux inversions mondiales pour la période 2002 — 2010. Ces deux inversions ont assimilé des données provenant du réseau mondial d'observation du CO2 atmosphérique hors de l’Amérique du Sud, et une d'elles a assimilé des observations de quatre stations de surface en Amazonie, qui n'ont jamais été exploitées dans les études d'inversion précédentes. J'ai montré que dans une inversion mondiale les observations de stations loin d'Amazonie et les observations locales contrôlaient la NEE. Pourtant, les résultats ont révélé des structures à très grande échelle peu réalistes. L'analyse a confirmé le manque de stations en Amazonie pour fournir des estimations fiables, et les limites des systèmes d’inversion mondiale avec des modèles à très basse résolution.J'ai donc ensuite évalué l'apport de l'utilisation du modèle atmosphérique régional BRAMS, par rapport à celle du système mondial de prévision météorologique ECMWF, pour le forçage météorologique du modèle de transport atmosphérique CHIMERE simulant le CO2 en Amérique du Sud à haute résolution (~35 km). J'ai simulé le CO2 avec les deux modèles de transport―CHIMERE-BRAMS et CHIMERE-ECMWF. J'ai évalué ces simulations avec les profils verticaux de mesures aéroportées, en analysant les mesures individuelles et les gradients horizontaux de CO2 calculés entre paires de stations dans le sens du vent, à différentes altitudes ou intégrés sur la verticale. Les deux modèles de transport ont simulé les observations de CO2 avec une performance similaire, mais j'ai trouvé une importante incertitude sur les modèles de transport. Les mesures individuelles et les gradients horizontaux ont été surtout sensibles à la NEE, mais aussi, pendant la saison sèche, aux émissions des feux de biomasse (EFIRE). J'ai trouvé que l'assimilation des gradients horizontaux était plus approprié pour les inversions que celle des mesures individuelles, étant donné que les premiers ont été moins sensibles au signal associé aux flux hors de l'Amérique du Sud et à l'incertitude sur le modèle de transport en altitude.Finalement, j'ai développé deux systèmes d'inversion régionale pour l'Amérique du Sud tropicale avec les deux modèles de transport, et j'ai lancé des inversions avec quatre types de vecteurs d'observation: de mesures individuelles et gradients horizontaux sur cinq niveaux verticaux, à la surface, ou de gradients horizontaux intégrés sur la verticale. J'ai trouvé une forte dépendance des estimations des bilans régionaux et sub-régionaux de NEE et EFIRE au modèle de transport, ainsi qu'au vecteur d'observation. Les inversions assimilant des gradients horizontaux ont séparé mieux les signaux de NEE et EFIRE. Cependant, les grandes incertitudes sur les flux inversés ont réduit la confiance en ces estimations. Par conséquent, si mon étude n'a pas amélioré la connaissance des variations saisonnières et interannuelles de la NEE en Amazonie, elle a montré les besoins d'amélioration de la modélisation du transport dans la région et de la stratégie de modélisation inverse, du moins à travers une définition du vecteur d'observation appropriée qui prenne en compte les caractéristiques des données disponibles, et les limitations des modèles de transport actuels. / A better knowledge of the seasonal and inter-annual variations of the Amazon carbon cycle is critical to understand the influence of this terrestrial ecosystem on climate change. Atmospheric inverse modeling is a powerful tool to estimate these variations by extracting the information on the spatio-temporal patterns of surface CO2 fluxes contained in observations of atmospheric CO2. However, the confidence in the Amazon flux estimates obtained from global inversion frameworks is low, given the scarcity of observations in this region.In this context, I started by analyzing in detail the Amazon net ecosystem exchange (NEE) inferred with two global inversions over the period 2002 — 2010. Both inversions assimilated data from the global observation network outside Amazonia, and one of them also assimilated data from four stations in Amazonia that had not been used in previous inversion efforts. I demonstrated that in a global inversion the observations from sites distant from Amazonia, as well as local observations, controlled the NEE inferred through the inversion. The inferred fluxes revealed large-scale structures likely not consistent with the actual NEE in Amazonia. This analysis confirmed the lack of observation sites in Amazonia to provide reliable flux estimates, and exposed the limitations of global frameworks, using low-resolution models to quantify regional fluxes. This limitations justified developing a regional approach.Then I evaluated the benefit of the regional atmospheric model BRAMS, relative to the global forecast system ECMWF, when both models provided the meteorological fields to drive the atmospheric transport model CHIMERE to simulate CO2 transport in tropical South America at high resolution (~35 km). I simulated the CO2 distribution with both transport models―CHIMERE-BRAMS and CHIMERE-ECMWF. I evaluated the model simulations with aircraft measurements in vertical profiles, analyzing the concentrations associated to the individual measurements, but also with horizontal gradients along wind direction between pairs of sites at different altitudes, or vertically integrated. Both transport models simulated the CO2 observations with similar performance, but I found a strong impact of the uncertainty in the transport models. Both individual measurements and horizontal gradients were most sensitive to NEE, but also to biomass burning CO2 emissions (EFIRE) in the dry season. I found that horizontal gradients were more suitable for inversions than individual measurements, since the former were less sensitive fluxes outside South America and further decreased the impact of the transport model uncertainty in altitude.Finally, I developed two analytical regional inversion systems for tropical South America, driven with CHIMERE-BRAMS and CHIMERE-ECMWF, and made inversions with four observation vectors: individual concentration measurements and horizontal gradients at five vertical levels, close to the surface, or horizontal gradients vertically integrated. I found a strong dependency of the inverted regional and sub-regional NEE and EFIRE emissions budgets on both the transport model and the observation vector. Inversions with gradients yielded a better separation of NEE and EFIRE signals. However, the large uncertainties in the inverted fluxes, did not yield high confidence in the estimates. Therefore, even though my study did not improve the knowledge of seasonal and year-to-year variations of the NEE in Amazonia, it demonstrated need of further efforts to improve transport modeling in the region and the inverse modeling strategy, at least through a careful definition of the observation vector that accounts for the characteristics of the available data, and the limitations of the current transport models.

Une meilleure performance économique du séchage industriel consiste à la fois en l'amélioration de la qualité des produits et de l’optimisation énergétique. Plusieurs technologies peuvent être appliquées pour intensifier le processus de séchage. Ce travail s’intéresse à l'effet des vibrations, qui peuvent accélérer le séchage via un échauffement par dissipation visqueuse, une amélioration de la migration de l’eau liquide et de la vapeur à l'intérieur du milieu poreux et une augmentation des coefficients de transferts externes de chaleur de masse. Toutefois, malgré les études numériques et expérimentales antérieures, l'évaluation de l'importance relative de ces mécanismes d'intensification doit encore être améliorée.Ce travail porte sur l'échelle du pore, simulée par un tube capillaire, partiellement rempli d'eau soumis à des vibrations sinusoïdales. Un dispositif expérimental complet a été conçu, développé et utilisé. Grâce à une procédure de traitement d'images pertinente, le comportement de l'eau à l'intérieur du tube (déplacement et le rayon du ménisque) ont été étudiés pour différentes configurations de vibrations (fréquence, amplitude, taille du tube). Les expériences avec des géométries symétriques et asymétriques sont destinées à imiter le transfert d'humidité pendant le séchage d'un milieu poreux. Quelle que soit la configuration étudiée, l'intensification du séchage a été clairement confirmée.Pour la configuration symétrique, une nouvelle cartographie 2D basée sur des nombres adimensionnels est définie pour résumer les effets capillaires et visqueux, et ainsi expliquer le comportement de l'eau en fonction des conditions vibratoires (rayon du tube, fréquence et amplitude). Pour la configuration asymétrique, les résultats expérimentaux sont discutés et comparés aux simulations obtenues avec deux modèles numériques (un modèle 0-D et un modèle 1-D). Le potentiel de la modélisation a été mis en évidence, mais il est encore limité par les hypothèses physiques aux interfaces. D'autres développements sont proposés afin d'augmenter la plage de validité et d'approfondir l'étude de ce système physique. / A better economic performance of industrial drying consists both in product quality improvement and energy efficiency enhancement. Several technologies can be applied to intensify the drying process. This work is focused on the effect of vibration that can assist the drying through heating-up due to viscous dissipation, enhancement of liquid and vapor migration inside the porous medium and the increase of the external heat and mass transfer. However, despite previous numerical and experimental studies, the assessment of the relative importance of these intensification mechanisms has still to be improved.This work is focused on the pore scale, simulated by a capillary tube, partially filled with water subjected to sinusoidal vibrations. A full experimental device was conceived, developed and used. Thanks to a relevant image processing chain, the behavior of water inside the tube (displacement and meniscus radius), was investigated for various vibration configurations (frequency, amplitude, tube size). Experiments with both symmetrical and asymmetrical geometries are intended to mimic the moisture transfer during drying of a porous medium. Whatever the configuration, the drying intensification was clearly confirmed.For the symmetrical configuration, a new 2D dimensionless number map is set to summarize the capillary and viscous effects and thus to explain the water behavior depending on vibration conditions (tube radius, frequency and amplitude). For the asymmetrical configuration, the experimental results are discussed and compared to the simulations obtained with two computational models (a 0-D model and 1-D model). The potential of modeling was evidenced but still limited by the surrounding physical assumptions. Further developments are proposed to increase the validity range and further investigate this physical system

Il existe une très grande variété de matrices laitières sur le marché, avec des textures très variées. Parmi elles, les yaourts brassés riches en matière grasse (≥ 5%) sont particulièrement appréciés par les consommateurs pour leur texture crémeuse. Cette dernière est à la fois liée à la consistance et à la perception du gras en bouche (film gras, fondant) et elle est directement pilotée par la structure du produit. Ce travail avait pour objectif de moduler la texture des yaourts brassés riches en matière grasse en les structurant à façon, et ce, sans ajouter d’additif.Ces produits sont des dispersions concentrées de microgels, où chaque microgel est une émulsion gélifiée (globules gras dispersés dans un réseau protéique et pouvant interagir avec celui-ci via l’interface). Plusieurs leviers ont été identifiés pour moduler cette structure complexe et les principaux sont l’état de la matière grasse, la nature et l’état physico-chimique des protéines adsorbées à l’interface, la taille et la rigidité des microgels. Ces leviers ont été modulés par la formulation et le procédé, soit à l’échelle pilote chez un partenaire industriel, soit à l’échelle laboratoire grâce à une mini-ligne de production de yaourts brassés spécialement mise au point. Une approche multi-échelle a été adoptée pour comprendre le lien entre la structure et les propriétés macroscopiques des produits. Les propriétés physico-chimiques des protéines et de la matière grasse laitières ont été caractérisées. Les propriétés interfaciales des protéines sériques ont été mesurées en fonction de leur état physico-chimique. La microstructure a été étudiée au travers de la taille des globules gras et des microgels, de la forme et la dimension fractale des microgels (avec reconstruction 3D) et de la caractérisation quantitative de la structure des yaourts brassés (morphologie mathématique). Les propriétés macroscopiques ont été évaluées en combinant la rhéologie (consistance) et la tribologie (lubrification) dans des conditions prenant en compte le processus oral (cisaillement, température, matériaux). Chaque levier identifié a été testé individuellement et la nature de l’interface comme la composition de la matière grasse des globules gras se sont révélés être intéressants pour modifier les propriétés macroscopiques (consistance et lubrification) des yaourts brassés. Ces deux leviers ont finalement été combinés dans une étude pour prendre en compte leur interdépendance.L’ensemble des travaux a permis de proposer des mécanismes de structuration des yaourts brassés en fonction des conditions de formulation et de procédé mises en œuvre. / There is a wide variety of dairy matrices on the market, with very different textures. Among them, high fat stirred yogurts (≥ 5%) are particularly appreciated by the consumers for their creamy texture. The creamy texture is linked to both the level of firmness and the fat perception in mouth (oily film, melting) and is directly driven by the structure of the product. The objective of this work was to change the texture of high fat stirred yogurts by tailoring their structure without addition of any additive.High fat stirred yogurts are concentrated dispersions of microgels, where each microgel is an emulsion-filled gel (i.e. fat droplets dispersed in a protein network and interacting with it via the interface). Several levers were identified in order to modify the structure and the main ones were the state of fat, the composition and the physico-chemical state of the interface, and the size and stiffness of the microgels. These levers were modified through formulation and process, either at pilot- scale (industrial partner) or at lab-scale (mini-line of stirred yogurt production specially developed).A multi-scale approach was adopted to understand the relationship between the structure and the macroscopic properties. The physico-chemical properties of milk proteins and fat were characterized. The interfacial properties of whey proteins were measured depending on their physico-chemical state. The microstructure was accurately characterized through the sizes of fat droplets and microgels, the shape and fractal dimension of microgels (with 3D reconstruction) and the quantitative analysis of the stirred yogurt microstructure (mathematical morphology). The macroscopic properties were measured by combining rheology (firmness) and tribology (lubrication) in conditions consistent with oral processing (shearing, temperature, materials). Each identified lever was individually tested and the nature of the interface and the composition of fat droplets were proved to be interesting in modifying the macroscopic properties (firmness, lubrication) of stirred yogurts. These two levers were eventually combined in a study to take their interdependence into account. All the work led to the statement of structuring mechanisms of the stirred yoghurts depending on the conditions of formulation and process used.

La batterie lithium ion est la technologie de stockage d’énergie la plus répandue dans l'industrie automobile. Assurer sa haute efficacité, sa puissance, sa capacité, sa sécurité et son endurance présente un défi pour plusieurs chercheurs et industriels. En effet, une batterie est un système complexe renfermant plusieurs composants et soumis à divers risques de dégradations d’origines chimiques, mécaniques et électriques, se manifestant même dans les conditions normales de fonctionnement. Cependant, la batterie devrait assurer ses fonctions pour un grand nombre de cycles de charge et de décharge et continuer à servir sans que ces dégradations influencent sa performance globale. L’une des dégradations principales et inévitables est son gonflement qui induit une discontinuité électrique et une perte de sa capacité.En effet, le gonflement est un phénomène multi-physique qui fait intervenir l’électrochimie, la mécanique et la thermique. D’une part, une batterie lithium-ion est basée sur l’échange réversible de l’ion lithium entre une électrode positive et une électrode négative. Le processus d’insertion de l’ion dans les particules de l’électrode aboutit à un changement volumique significatif réversible de la batterie pour chaque cycle de charge/décharge. Cette variation de volume mène à la formation de contraintes quand la batterie est maintenue dans un pack rigide empêchant ou limitant sa déformation. D’autre part, la formation d’une couche à l’interface particule-électrolyte (SEI) suite aux réactions parasites se produisant à l’échelle de l’électrode constitue une cause principale d’un gonflement supplémentaire irréversible et de vieillissement de la batterie.Ainsi, le gonflement doit être pris en compte pendant la phase du dimensionnement mécanique de la batterie. Il est donc indispensable d’avoir un outil numérique fiable capable de prédire ce comportement mécanique pendant toutes les phases de fonctionnement de la batterie et de permettre aux concepteurs d’améliorer sa structure.Ce travail rentre dans le cadre d’une collaboration entre l’ENSTA ParisTech et le constructeur automobile Renault suite à un besoin industriel de comprendre et de maîtriser le gonflement des batteries utilisées dans les véhicules électriques et hybrides. Pour répondre à ce besoin, un modèle multi-physique et multi-échelle fondé sur la théorie de la thermodynamique des processus irréversibles, sur l’endommagement et sur la théorie de l’homogénéisation est développé. Il permet de décrire et de prédire la déformation d’une batterie lithium ion pendant son fonctionnement. Le modèle tient compte des phénomènes mécaniques, électrochimiques et thermiques qui se produisent à l’échelle locale des électrodes afin de calculer la déformation mécanique au niveau macroscopique de la batterie. / Lithium ion battery is the most popular energy storage technology in the automotive industry. Ensuring high efficiency, power, capacity, safety and endurance is a challenge for many researchers and manufacturers. Indeed, a battery is a complex system containing several components and subject to various risks of chemical, mechanical and electrical damage, manifesting even under normal operating conditions. However, the battery should perform its functions for a large number of charge and discharge cycles and continue to serve without these risks influencing its overall performance. One of the main and inevitable damage is its swelling, which induces an electrical discontinuity and a loss of its capacity.Indeed, swelling is a multi-physics phenomenon that involves electrochemistry, mechanics and heat. On the one hand, a lithium-ion battery is based on the reversible exchange of the lithium ion between a positive electrode and a negative electrode. The process of inserting the ion into the particles of the electrode results in a significant reversible volume change of the battery for each charge / discharge cycle. This variation in volume leads to the formation of stresses when the battery is held in a rigid pack preventing or limiting its deformation. On the other hand, the formation of a layer at the particle-electrolyte interface (SEI) following parasitic reactions occurring at the electrode scale is a major cause of irreversible additional swelling and aging of the drums.Thus, the swelling must be taken into account during the mechanical sizing phase of the battery. It is therefore essential to have a reliable numerical tool able to predict this mechanical behavior during all phases of battery operation and to allow designers to improve its structure.This work is part of a collaboration between ENSTA ParisTech and the car manufacturer Renault following an industrial need to understand and control the swelling of batteries used in electric and hybrid vehicles. To meet this need, a multi-physics and multi-scale model based on the theory of the thermodynamics of irreversible processes, mechanical damage theory and the homogenization theory is developed. It allows to describe and predict the deformation of a lithium ion battery during its operation. The model takes into account the mechanical, electrochemical and thermal phenomena that occur at the local scale of the electrodes in order to calculate the mechanical deformation at the macroscopic level of the battery.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans le réseau de la santé, les nouveaux guichets d'accès en santé mentale des jeunes ont besoin d'un instrument valide pour orienter et mettre en priorité avec équité les demandes de services. L'objectif de cette étude est de raffiner et de valider auprès d'experts, l'échelle brève de triage RIFCA. La cotation de 93 demandes de services provenant de 4 guichets, est comparée au jugement clinique des professionnels des guichets et des pédopsychiatres sur une mesure de priorité et une mesure d'orientation. L'échelle brève de triage RIFCA est une échelle fiable et valide qui se compare aux critères établis dans le domaine d'intérêt (Kaltiala-Heino et al., 2007; Smith & Hadorn, 2002). Cette étude contribue de façon originale à l'avancement des pratiques cliniques.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Cette étude avait pour but de décrire la qualité de vie telle que perçue par des participants avant et après un remplacement valvulaire, d'identifier les problèmes de santé qui affectent leur fonctionnement et d'explorer des relations entre les variables. L'étude descriptive a été menée auprès de 42 personnes âgés entre 42 et 72 ans ayant subi un remplacement valvulaire. Les perceptions de la qualité de vie ont été mesurées à l'aide de l'instrument de mesure de Ferrans et Powers (1985) qui intègre quatre domaines liés à la satisfaction, ou à l'insatisfaction, des aspects de la vie qui sont les plus importants. Les problèmes de santé ont été identifiés à l'aide d'un questionnaire portant sur les principaux symptômes ressentis par les sujets alors qu'une évaluation du degré fonctionnel d'incapacité cardiovasculaire a été effectuée par l'échelle de classification de New York (NYHA). Les résultats de l'étude démontrent que les sujets ayant subi un remplacement valvulaire ont une meilleure perception de leur qualité de vie six semaines après leur congé de l'hôpital tant pour le score global (ïpré= 19,02 ; îpost= 22,16) que pour les différents domaines de la qualité de vie. Les domaines ayant connu des différences dans les scores préopératoire et postopératoire sont respectivement : le domaine de la santé et du statut physique, le domaine psychologique et spirituel, le domaine social et économique, et le domaine familial. Quant aux problèmes de santé, les principaux symptômes rapportés par les participants avant et après la chirurgie sont l'essoufflement, la fatigue et l'irritabilité. Ces symptômes ont toutefois connu une évolution à la période postopératoire. Les résultats d'analyses statistiques démontrent qu'il existe une différence significative entre la présence de l'essoufflement et de la fatigue six semaines après le congé de l'hôpital. II en est de même pour le degré fonctionnel d'incapacité cardiovasculaire. Les résultats démontrent que la comparaison de la classification avant et après l’intervention s'est améliorée pour la majorité des participants. En outre, il ressort qu'aucune relation significative n'existe entre la différence de perception de la qualité de vie des sujets et les autres variables à l'étude soit : les variables sociodémographiques, les caractéristiques de la chirurgie, les problèmes de santé et le degré fonctionnel d'incapacité cardiovasculaire. Les résultats suggèrent que l'expérience entourant le remplacement valvulaire influence favorablement la perception de la qualité de vie des sujets. Les changements physiques, psychologiques et sociaux occasionnés par cette chirurgie nécessite l'intervention de l'infirmière afin de maximiser le potentiel et les connaissances des clients. Le professionnalisme des infirmières et le soucis qu'elles ont envers le bienêtre de la clientèle ne peut qu'améliorer l'expérience des sujets lors de leur séjour à l'hôpital. Cette étude contribue à la compréhension du phénomène entourant la chirurgie valvulaire. Les données fournies offrent aux infirmières des pistes afin d'améliorer leurs interventions auprès de ce type de clientèle.

La présence de réponses manquantes pour certains items d’une échelle de mesure est un phénomène que tout chercheur est susceptible de rencontrer au cours de ses travaux. Bien que les biais que peut causer un traitement inadéquat de cette non-réponse soient connus depuis près de 30 ans (Rubin, 1976), les connaissances quant à l’efficacité des diverses méthodes de traitement des valeurs manquantes sont encore très restreintes. La présente étude vise à faire évoluer les connaissances et les pratiques concernant le traitement des valeurs manquantes dans le contexte d’utilisation d’échelles de type Likert. Le problème fondamental que posent les valeurs manquantes est qu’il est impossible de ne pas en tenir compte lors de l’application d’une méthode d’analyse statistique. La majorité de ces méthodes ayant été développées pour traiter des matrices de données complètes. Les modèles de mesure utilisés dans le traitement des données issues d’échelles de type Likert n’échappent pas à cette réalité. Deux modèles de mesure sont étudiés plus en profondeur dans ce projet soit, le modèle classique et le modèle gradué de Samejima. La recherche entreprise avait comme objectif d’évaluer l’efficacité de cinq méthodes de traitement des valeurs manquantes, dont la méthode d’imputation multiple. De plus, il était visé d’évaluer l’impact du nombre de sujets, du nombre d’items et de la proportion des valeurs manquantes sur l’efficacité des méthodes. Les résultats issus de cette recherche semblent suggérer que la méthode d’imputation multiple présente une efficacité supérieure aux autres méthodes bien que, tout dépendant du modèle de mesure considéré, d’autres méthodes plus simples semblent aussi efficaces. Il importe de noter en conclusion qu’aucune méthode de traitement ne peut éliminer complètement les biais causés par les valeurs manquantes et qu’à ce sujet, il serait préférable de prévenir plutôt que de guérir. / The presence of missing answers for some items of a scale of measurement is a phenomenon which any researcher is suitable to meet during his work. Although bias that an inadequate treatment of this non-response can cause are known since nearly 30 years (Rubin, 1976), knowledge of the effectiveness of the various missing values treatment is still very restricted. The present study aims at making knowledge and practices concerning the treatment of the missing values evolve in the context of Likert type scale. The fundamental problem that missing values pose is that it is impossible not to take it into account at the time of the application of a method of statistical analysis, the majority of these methods having been developed to treat matrices of complete data. The models of measurement used in the analysis of Likert type scale data do not escape from this reality. Two models of measurement are studied more in-depth in this project, the classical test model and the Samejima graded model. The main objective of the research undertaken is to evaluate the effectiveness of five missing values treatment, including the multiple imputation method. Moreover, it was aimed to evaluate the impact of the number of subjects, the number of items and the proportion of the missing values on the effectiveness of the methods. The results of this research seem to suggest that the effectiveness of multiple imputation is higher than the other methods, although depending on the model of measurement considered, other simpler methods seem also effective. In conclusion, it is important to note that because no method of treatment can eliminate completely the bias caused by the presence of missing values, it would be preferable to prevent rather than to cure.

This thesis is devoted to the high-speed designs of Very Large Scale Integration (VLSI) Systems for two powerful error-correction codes, turbo codes and Low Density Parity Check (LDPC) codes, which are used in advanced wireless technology to allow the transmission of data at rates near the channel capacity with arbitrarily low probability of error. Since both turbo codes and LDPC codes inherently have large decoding latencies due to the iterative decoding process, the real challenge in high-speed applications is the throughputs of the decoders for these codes. The first contribution of the thesis is that two parallel decoding architectures have been designed to dramatically increase the decoding throughputs of turbo codes. Then, an efficient approach is proposed to design a conflict-free interleaver which avoids collisions in concurrent memory accesses in parallel decoders of turbo codes. For high-performance and high-speed applications of LDPC codes, this thesis has introduced a class of structured LDPC codes with low error floor and low encoding complexity which are based on circulant permutation matrices. The simulations in additive white Gaussian noise (AWGN) channels indicate that the proposed LDPC codes have no bit-error-rate floor down to 10~10 . Using parallel encoding architectures and a layered encoding algorithm, the encoders of the proposed LDPC codes have attained throughput of several Gbits/sec. Finally, a joint row-column decoding algorithm has been proposed to implement high-speed decoders for LDPC codes. As compared with the conventional decoder, the proposed joint decoder improves the bit-error-rate performance and increases the decoder throughput. Implementation results into field programmable gate array (FPGA) devices indicate that a parallel decoder attains a throughput of 2 Gbits/sec. / Cette thèse porte sur la conception de systèmes VLSI (Very Large Scale Intégration) haute vitesse pour deux codes correcteurs d'erreurs puissants, soient les codes turbo et les codes de parité de faible densité (Low Density Parity Check, LDPC), lesquels sont utilisés en technologie sans fil avancée afin de permettre des transmissions à des débits approchant la capacité du canal avec des probabilités d'erreurs arbitrairement faibles. Comme les codes turbo et les codes LDPC possèdent des latences de décodage élevées, dues au caractère itératif de leurs processus de décodage, le principal défi des applications à haute vitesse réside dans l'amélioration du débit des décodeurs pour ces codes. Ainsi, nous proposons une approche efficace pour la conception d'un entrelaceur sans conflits, évitant les collisions dans les accès mémoire concurrents pour les décodeurs parallèles des codes turbo. Pour les applications haute performance et haute vitesse des codes LDPC, cette thèse introduit une classe de codes LDPC structurés avec un plancher d'erreur bas et une faible complexité d'encodage, lesquels sont basés sur des matrices de permutation circulantes. Des simulations dans un canal avec bruit blanc additif Gaussien (additive white Gaussian noise, AWGN) montrent que les codes LDPC proposés ne présentent aucun plancher d'erreur au-delà de 10~10 . En utilisant des architectures d'encodage parallèles et un algorithme d'encodage par couches, les encodeurs pour les codes LDPC proposés atteignent un débit de quelque Gbit/sec. Finalement, un algorithme de décodage conjoint ligne-colonne est proposé afin d'implanter des décodeurs haute vitesse pour les codes LDPC. En comparaison avec le décodeur classique, le décodeur conjoint proposé réduit le taux d'erreur par bit et augmente le débit du décodeur. Le résultat de l'implémentation dans les réseaux de portes programmables in-situ (field programmable gâte array, FPGA) indique qu'un décodeur parallèle peut atteindre un débit de 2 Gbit/sec.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Un des défis actuels en écologie du plancton est de déterminer la contribution relative des processus abiotiques et biotiques dans le contrôle environnemental des communautés planctoniques selon différentes échelles spatiales et suivant un continuum d'hétérogénéité environnementale. Cette thèse répond à ces attentes et vise deux principaux objectifs: (1) déterminer l'hétérogénéité spatiale de la biomasse et de la structure en taille des communautés planctoniques aux échelles intra- et inter-lacs; (2) évaluer la contribution relative des facteurs environnementaux ascendants "Bottom-Up" et/ou descendants "Top-Down" à l'origine de cette hétérogénéité. Afin de répondre à ces objectifs, quatre études ont été réalisées à différentes échelles spatiales intra-lac et inter-lacs. A l'échelle intra-lac, nous avons déterminé dans un lac de tourbière l'influence de la prédation par les invertébrés (Chaoboridae) et de la physico-chimie des eaux sur la distribution horizontale et verticale de la biomasse zooplanctonique et sur sa structure en taille (Chapitre 1). Dans le lac Geai, l'hétérogénéité du zooplancton était aussi importante sur l'axe horizontal que vertical. La prédation était le facteur le plus important influençant la répartition horizontale et verticale du zooplancton. La taille et la densité des Chaoboridae, ainsi que la conductivité des eaux influençaient la répartition horizontale du zooplancton dans le lac. Sur l'axe vertical, la biomasse zooplanctonique diminuait avec la profondeur. Le zooplancton évitait les eaux hypolimnétiques froides et anoxiques où se retrouvaient de fortes densités de gros prédateurs Chaoboridae. La seconde étude à l'échelle intra-lac avait pour objectif d'évaluer dans un lac subalpin les effets de la prédation par les juvéniles de perche (Perca fluviatilis) sur la distribution horizontale et verticale des daphnies et des copépodes cyclopoïdes au cours d'un cycle jour-nuit (Chapitre 2). La répartition horizontale et verticale du zooplancton était inverse à celle des poissons. Sur l'axe vertical, le zooplancton était situé de jour dans l'hypolimnion évitant ainsi la prédation par les juvéniles de perche situés dans les eaux épilimnétiques. Une forte opposition horizontale a été identifiée autant de jour que de nuit. La majorité de la densité zooplanctonique a été enregistrée en zone littorale, tandis que la biomasse de perche était principalement pélagique. Nous avons proposé l'hypothèse que la répartition inverse horizontale et verticale du zooplancton face à leur prédateur était due à la prédation des poissons, ainsi que par leur comportement d'anti-prédation (migrations horizontale et verticale). Au cours de la nuit, les cyclopoïdes qui constituaient le principal item du régime alimentaire des perches, étaient plus abondants dans les eaux métalimnétiques plus froides qui étaient évitées par les jeunes perches. A l'échelle inter-lacs, nous avons testé l'influence de la géologie sur la relation phosphore-chlorophylle a (Chapitre 3). Des modèles phosphore-chlorophylle a déterminant la réponse quantitative de la biomasse algale totale et pour 4 classes de taille (< 3 pin, 3 - 20 pm, < 20 pm, et> 20 pm) face aux gradients de TP ont été établis pour les lacs du sud du Québec. Nous avons finalement évalué l'influence d'autres paramètres physicochimiques sur ces relations. Les lacs étudiés reposait sur un socle granitique caractéristique du bouclier canadien. Ces lacs présentaient des concentrations en chlorophylle a plus faible par unité de phosphore que les lacs retrouvés sur des socles sédimentaires. Les lacs les plus productifs étaient dominés par des algues de grandes tailles (>20 pm), tandis que les algues de petites tailles (< 20 pm) étaient plus abondantes dans les lacs de type oligotrophe. L'identification de l'alcalinité comme variable complémentaire à nos modèles de prédiction a permis de proposer l'hypothèse d'un contrôle algal par broutage par le gros zooplancton herbivore dans les lacs plus productifs et alcalins. Les sources de variations spatiales de la biomasse zooplanctonique ont été quantifiées aux échelles intra- (entre les strates) et inter-lacs (entre les lacs) (Chapitre 4). L'influence des facteurs environnementaux abiotiques et biotiques "Bottom-Up" et "TopDown" sur les variations de la biomasse et de la structure en taille du zooplancton (53-100 pm, 100-202 pm, 202-500 pm, > 500 pm) ont été évalués dans les 3 strates limnétiques des lacs du sud du Québec. La variation de la biomasse zooplanctonique était plus importante entre les lacs qu'entre les strates d'un même lac. Cependant, les variations entre les strates n'étaient pas constantes d'un lac à l'autre. Les facteurs "Bottorn-Up" ont été identifiés comme la plus importante source de variation épilimnétique de la biomasse zooplanctonique entre les lacs. Les facteurs "Top-Down", soit la présence ou l'absence de piscivore dans les lacs, expliquaient la structure en taille des communautés zooplanctoniques ainsi que leur variation verticale (entre les strates). Les lacs où les piscivores étaient absents (dominance des planctivores) présentaient des communautés zooplanctoniques dominées par des petits individus. L'ensemble de ces résultats permet de conclure que l'hétérogénéité des communautés planctoniques augmentent avec l'échelle d'observation. A petites échelles (intra-lac, inter-strates), les facteurs biotiques (prédation) exercent un contrôle sur les communautés planctoniques, tandis qu'à plus grandes échelles (inter-lacs), ce sont les facteurs abiotiques (physico-chimie et morphométrie) qui expliquent en premier lieu la variabilité du plancton. La complémentarité des facteurs abiotiques et biotiques "BottomUp" et biotiques "Top-Down" dans le contrôle des communautés planctoniques est omniprésente quel que soit l'échelle d'observation.