La production d’électricité photovoltaïque a connu une forte croissance ces dernières années, mais présente encore des coûts de production élevés comparés aux autres sources d’énergie. Le silicium monocristallin est fréquemment utilisé comme couche active dans les cellules photovoltaïques, et la matière première silicium représente une part importante du prix final de la cellule. La couche de silicium est classiquement obtenue par sciage d’un lingot, entraînant une perte de matière première de l’épaisseur du trait de scie. Une technique innovante de détachement des films minces de silicium consiste à implanter de l’hydrogène à haute énergie dans le silicium puis à appliquer un traitement thermique pour détacher la couche de silicium implantée. Les pertes dues au trait de scie sont ainsi éliminées. Ce type de procédé est couramment utilisé en microélectronique avec des énergies de quelques centaines de keV pour le report de couches minces d’un substrat à un autre. Ce travail de thèse est l’un des premiers à étudier l’extension de ce procédé à des énergies comprises entre 1 et 3 MeV pour le détachement de films de 15 à 100 μm d’épaisseur. L’efficacité du détachement dépend fortement de l’orientation du silicium utilisé. Les caractérisations réalisées après implantation et à différents stades du traitement thermique permettent de mieux comprendre le mécanisme du détachement et de proposer un modèle théorique expliquant les différences d’efficacité du détachement constatées en fonction de l’orientation du silicium. Des essais exploratoires suggèrent plusieurs pistes pour l’optimisation des conditions d’implantation et de fracture, dans le but d’améliorer l’efficacité du détachement. / Photovoltaic power generation strongly increased in the last decades, but the cost of PV-generated electricity must be further reduced to be competitive. Monocrystalline silicon is widely used as the active layer, and silicon raw materials account for a large percentage of the price of PV-cells. Ingot sawing is commonly used to separate silicon layer, resulting in significant kerf-loss. An innovative kerf-free technique to separate a thin silicon layer consists of high energy implantation of hydrogen in silicon and subsequent annealing. Such a process is commonly used in the field of microelectronics to transfer thin layers from a substrate to another and involves low implantation energy from a few ten to few hundred of keV. In this work, we propose to extend this process to higher energy in the range 1-3 MeV, in order to separate free-standing layer with thickness in the range 15-100μm. Separation efficiency strongly depends on silicon orientation. Characterizations of implanted silicon were performed after implantation and at several stages of the heat treatment to investigate the separation mechanisms. A theoretical model was proposed to explain the effect of silicon orientation on the separation efficiency. Optimizations of implantation conditions and heat treatment parameters are also suggested in order to improve the yield of the separation process.

Le début de ce siècle a été marqué par un regain d’intérêt pour le développement des biocarburants. L’engagement de la communauté internationale pour la réduction des émissions de gaz à effet de serre, les préoccupations énergétiques et les débouchés agricoles, ont été les principales raisons qui ont motivé ce développement. Dès lors, la production et la consommation de biocarburants ont considérablement augmenté et ont pris une dimension internationale. L’ampleur du phénomène a suscité des préoccupations d’ordres économique, agricole et environnemental. L’objet de la thèse est d’étudier l’ensemble des implications liées au développement des biocarburants – c’est-à-dire économiques, agricoles et environnementales ¬– et de les inscrire dans le contexte économique mondial.Afin de favoriser les biocarburants face à leurs équivalents fossiles, d’importantes mesures de soutien à l’ensemble des filières des biocarburants ont été instaurées dans les différentes régions du monde. Afin d’étudier la portée de ces politiques, nous avons fait une étude comparative entre les mesures des principaux acteurs (Brésil, Union européenne et Etats-Unis) et des nouveaux acteurs des marchés internationaux. Outre la comparaison des performances économiques et environnementales, nous avons analysé l’influence des politiques de soutien des principaux acteurs sur l’orientation des politiques des nouveaux acteurs engagés dans la production des biocarburants (ou de matières premières).Le second axe de la thèse porte sur les implications agricoles du développement des biocarburants. En effet, de nombreux évènements ont marqué les marchés agricoles mondiaux ces vingt dernières années : le changement d’habitudes alimentaires des pays en développement, la rareté des terres agricoles dans les régions historiquement productrices et exportatrices, les catastrophes naturelles, …, constituent un défi pour les besoins alimentaires futurs. Dans ce contexte, l’avènement des biocarburants représente incontestablement un facteur additionnel aux tensions déjà existantes sur les marchés agricoles mondiaux. En plus d’accroitre la tension sur les prix, le développement des biocarburants participe à la réorganisation de l’architecture de l’agriculture mondiale en faveur des pays en développement.Le dernier axe porte sur les impacts environnementaux des biocarburants. L’internationalisation (de manière directe et/ou indirecte) de la production des biocarburants donnent une nouvelle dimension aux implications environnementales des biocarburants. Notre approche consiste à étudier les impacts environnementaux des biocarburants en séparant les étapes de production de matières premières, de celles de transformation et de consommation. Les résultats montrent que les pays en développement s’exposent à des risques environnementaux élevés. Afin d’éviter ces risques, le développement des biocarburants doit se soumettre à certaines conditions qui permettront d’atteindre une viabilité socio-économique et environnementale. / The beginning of this century was marked by a renewed interest in the development of biofuels. The commitment of the international community to reduce greenhouse gas emissions, energy concerns and agricultural markets were the main reasons for this development. Therefore, the production and consumption of biofuels have increased dramatically and took on an international dimension. This phenomenon magnitude has caused agricultural, environmental and economical concerns. The purpose of the thesis is to study all the implications of the development of biofuels - that is to say, economical, agricultural and environmental - in the context of the global economy. To promote biofuels as opposite to their fossil equivalents, important measures to support all sectors of biofuels have been established in different parts of the world. To study the impact of these policies, we conducted a comparative study between the measurements of the main players (Brazil, European Union and United States) and new actors in international markets. In addition to comparing the economic and environmental performance, we analyzed the influence of political support of key players on the political orientation of new actors involved in the production of biofuels (or raw materials). The second axis of the thesis focuses on the agricultural implications of biofuel development. Indeed, many events have marked the global agricultural markets over the past twenty years: the change in eating habits in developing countries, the scarcity of farmland in the historically producing and exporting regions, natural disasters... is a challenge for future food needs. In this context, the advent of biofuels is certainly an additional factor to existing tensions in global agricultural markets. In addition to increasing the pressure on prices, the development of biofuels contributes to the reorganization of the architecture of global agriculture in favor of developing countries. The last axis addresses the environmental impacts of biofuels. Internationalization (direct and / or indirect) of biofuels production gives a new dimension to the environmental implications of biofuels. Our approach is to study the environmental impacts of biofuels by separating the stages of production of raw materials, those of processing and of consumption. The results show that developing countries are exposed to high environmental risks. To mitigate these risks, the development of biofuels should be subject to certain conditions that will achieve a socio-economical and environmental sustainability.

L’alimentation séquentielle (AS) consiste à distribuer de manière cyclique deux aliments différents dont la combinaison permet des apports nutritionnels adaptés. L’objectif de la thèse était d’évaluer la robustesse et les limites de ce système. Trois expérimentations ont étéréalisées. Les questions portaient sur la variation de la composition en matières premières des régimes, la capacité d’adaptation des poules à des situations de déséquilibre alimentaire et de stress thermique et enfin la modulation au cours de la journée des apports en énergie et en protéines. Un travail de méta-analyse apportait des réponses sur la régulation de l’ingestion chez les poules pondeuses ainsi que sur l’impact de la nature des ingérés sur les performances de ponte et de croissance. Les expérimentations (Ex.1, 2, 3) ont permis de mettre en évidence la possibilité de distribuer d’autres céréales (blé et/ou maïs broyé, fibres insolubles) à la place du blé entier distribué dans la fraction du matin. L’ingestion totale inférieure par rapport à une alimentation continue (Ex. 1 et 2) et un niveau de production équivalent permettent d’améliorer l’IC des poules en AS par rapport à des poules alimentée de façon classique. Les poules semblent capables de réguler leur ingestion sur le niveau d’énergie de l’aliment mais pas sur son niveau de protéines dans les conditions étudiées (méta-analyse, Ex. 2). Cependant, les apports en énergie doivent se concentrer dans la fraction du matin afin d’obtenir les meilleures performances en AS tandis que les apports protéiques doivent soit être concentrés dans la fraction de l’après midi soit continus au cours de la journée (Ex. 3). Ces connaissances sur l’AS doivent encore être complétées afin de pouvoir utiliser ce système d’alimentation en élevage néanmoins l’AS est prometteur en terme d’économies de ressources. / Sequential feeding (SF) consists in splitting the nutrients into two different diets. The goal of this thesis was to explore the limits of this feeding system. Three experiments were performed. The major questions go on utilization of other feedstuffs, capacity of hens to adapt their feed intake on unbalanced diet and hot temperatures and responses to modulation of energy and protein supplies. A meta-analysis gave responses on the regulation of feed intake and the impact on nutrient intake on laying and growth performances in laying hens. Experiments (Ex.1, 2, 3) shown off the possibility to substitute whole wheat with other cereals or feedstuffs (ground wheat and/or corn, insoluble fiber) in the morning fraction. Lower total feed intake in SF compared to continuous feeding (Ex. 1 et 2) and same laying performances improved the FCR. Laying hens were able to fit their feed intake on energy in the diet but not on protein content (meta-analysis, Ex. 2). Nevertheless, energy supplies had to be given in the morning fraction while protein could be given concentrate in the afternoon or throughout the day (Ex. 3). Knowledge on SF has to be completed in order to use this feeding system in commercial conditions. SF can help sparing resources and improve the on farm economical efficiency.

Les travaux effectués au cours de cette thèse ont été réalisés dans le cadre du développement d'une plateforme d'irradiation protons dédiée aux études en radiobiologie (Radiograaff) à partir de l'accélérateur Van de Graaff 4 MV de l'Institut de Physique Nucléaire de Lyon. Ceci, grâce à une collaboration étroite et interdisciplinaire entre les physiciens et ingénieurs de l'Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL) et des biologistes du Laboratoire de Radiobiologie Cellulaire et Moléculaire (LRCM) du CHU de Lyon Sud. Afin de présenter le développement de la plateforme Radiograaff, ce manuscrit se découpera en trois chapitres. Le premier chapitre présente les fondements de l'hadronthérapie et le contexte scientifique du projet. Nous traiterons, dans une première partie, de l'interaction ions-matière vivante afin de mieux cerner les concepts théoriques associés à l'hadronthérapie. Et nous présenterons, dans un second temps, les intérêts scientifiques et les objectifs du projet Radiograaff. Le deuxième chapitre concernera les développements instrumentaux de la ligne d'irradiation. Après avoir discuté du mode de délivrance et d'extraction du faisceau ainsi que des méthodes de simulation que nous avons employées pour le dimensionnement théorique la ligne d'irradiation, nous présenterons le système de contrôle de la dosimétrie. Le chapitre 2 sera conclu par les résultats de l'évaluation et de la qualification de la plateforme. Enfin, dans le troisième chapitre, après une brève présentation de quelques aspects de biologie et de radiobiologie, nous présenterons les premiers résultats obtenus concernant l'efficacité biologique relative des protons délivrés par la plateforme Radiograaff. Nous discuterons des protocoles, des conditions expérimentales ainsi que des méthodes d'analyse des résultats / The work done in this thesis has been made in the development of a proton irradiation platform dedicated for radiobiological studies from the 4 MV Van de Graaff accelerator of the Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL). These developments have been made through a close interdisciplinary collaboration between physicists and engineers from IPNL and biologists from the Laboratoire de Radiobiologie Cellulaire et Moléculaire (LRCM, CHU Lyon Sud). To present the development of Radiograaff platform, this manuscript will split into three chapters. The first chapter introduces the basics of hadrontherapy and the scientific context of the project. In the first part of this chapter, we present the interactions between ion and matter in order to better understand the theoretical concepts associated with the hadrons. Then, we present the scientific interests and objectives of the Radiograaff project. The second chapter concerns the instrumental developments of the beam line. After discussing the delivery mode and beam extraction in air and simulation methods that we used to design the theoretical line radiation, we present the dosimetric monitoring system. The chapter 2 is concluded by the results of the evaluation and qualification of the platform. Finally, in the third chapter, after a brief presentation of some aspects of biology and radiobiology, we present the first results on the relative biological effectiveness of protons delivered by the Radiograaff platform. We discuss the protocols, experimental conditions and methods for analysing results

Cette thèse présente les premiers travaux réalisés autour d’un nouveau dispositif expérimental de piégeage d’atomes individuels utilisant une unique lentille asphérique de grande ouverture numérique. Au cours de cette thèse, nous avons testé les propriétés optiques de la lentille et démontré la formation d’un col laser de 1 µm ainsi qu’un champ transverse sur lequel la lentille est limitée par diffraction de plus ou moins 25 µm. Après avoir démontré la capacité de ce système à piéger des atomes uniques, les caractérisations usuelles des conditions de piégeage ont été conduites: durée de vie, taux de chauffage, polarisation de la lumière de fluorescence, fréquences d’oscillations. Cette thèse s’est intéressée spécifiquement à la distribution d’énergie des atomes uniques piégés. La technique de lâcher et recapture combinée à une étude spectroscopique de l’occupation du piège par les atomes a conduit à la vérification du caractère thermique de la distribution d’énergie des atomes. Par un refroidissement laser combiné à un refroidissement adiabatique, une température minimale de 1,75 µK sans pertes d’atomes est obtenue avec un niveau vibrationnel moyen occupé égal à 4. Ces résultats sont très encourageants dans le contexte de l’information quantique où la température est souvent la principale limite physique à la durée de vie des cohérences d’un bit quantique. La dernière partie de cette thèse revient sur la problématique de la manipulation spatiale d’atomes uniques. Envisagé dans le cadre de la réalisation d’un calculateur quantique, le transfert d’un bit quantique et son déplacement dans l’espace sur une échelle compatible avec les caractéristiques d’un calculateur sont successivement étudiés. Ces travaux ont montré que ni l’état externe des atomes (au travers de leur température) ni leur état interne (à travers la durée de vie des cohérences d’un bit quantique) sont affectés par ce type de manipulations. / This thesis presents the early work done on a new setup that we have developped for trapping single atoms in an optical tweezer using only one diffraction limited large numerical aperture aspheric lens. Together with an experimental optical measurement of a 1µm laser beam waist created by such an aspheric lens, we showed that the diffraction limited transverse field of the lens is about plus or minus 25 µm. The ability of this new setup to trap single atoms is demonstrated and some crucial parameters are then determined : survival time in the dark, heating rate, fluorescence light polarisation, oscillation frequencies. During this PhD, we did focus our attention especially on determining the energy distribution of the single trapped atoms. A release and recapture technique along with the spectroscopic study of the energy levels occupation helped us show a termal behavior of a succession of single atoms in an optical twezer. By using common laser cooling techniques associated with adiabatic down ramping cooling, we showed that a reduction by a factor 100 of the mean energy corresponding to a mean vibrationnal energy level of about 4 and a minimum temperature of 1,75 µK. Spatial manipulation of single atoms and qubits was also studied. Using a tip-tilt platform, a second trap is set on the experiment and the transfer from one trap to the other, as well as the displacement of one trap with help of the platform, are experimentally studied. Both the temperature of the atoms and the qubit lifetime are showed to be insensitive to these manipulations.

Si le numérique transforme le secteur de l’énergie, l’ampleur et les formes prises par cette évolution restent à étudier. La conception du compteur communicant Linky a été accompagnée dès 2005 de nombreuses tentatives de redéfinition des conduites individuelles, prônant l’avènement d’un « consommateur intelligent » (smart consumer), qui repose à la fois sur une logique d’ouverture des marchés de l’énergie et sur un principe d’économie et de transition énergétique. Or, l’installation de cette nouvelle technologie, déjà installée dans de nombreux autres pays depuis le début des années 2000, fait débat, et ce, depuis son lancement expérimental en 2010.Contre une rationalité sans lieu et sans histoire du compteur Linky, cette thèse en sociologie de l’innovation propose d’analyser les formes de politisation et les modalités d’appropriation que suscitent la conception, la réception et le fonctionnement de cette nouvelle technologie. Cette étude met en évidence que les qualifications du compteur Linky dépassent les espaces de conception : le sens et les appropriations se construisent au sein des mondes sociaux parties prenantes du compteur Linky. À chacune des étapes d’innovation dans les mondes sociaux étudiés du compteur Linky, de nouvelles controverses apparaissent, s’articulant autour de débats en apparence très éloignés les uns des autres. Le compteur Linky, en tant qu’infrastructure de numérisation du monde de l’énergie, agit ainsi comme un révélateur de nouvelles interrogations, à l’aune de débats contemporains sur la consommation, la santé, et le numérique, tels que négociés par plusieurs « entrepreneurs de cause », qu’ils soient professionnels ou non (défenseurs de la protection des données personnelles, collectifs électrohypersensibles, promoteurs de la transition énergétique, militants de l’ouverture des données personnelles, personnels de terrain). Omniprésente, les figures de l’usager et du citoyen n’ont de cesse d’être invoquées au sein de ces régimes de dénonciations : usager acteur de ses consommations, précaires énergétiques, victimes sanitaires, personnes dont la vie privée est atteinte, etc.Braquer le projecteur sur la nouveauté du compteur Linky ou les controverses médiatiques qu’il suscite masque en partie l’ensemble des régulations à l’œuvre opérées par les mondes sociaux du compteur Linky : la thèse montre que les dynamiques de controverses sont liées à des spécificités locales (histoire sociopolitique des territoires ; réseaux associatifs et politiques ; caractéristiques des parcs de compteurs analogiques). L’étude de la relation de service des professionnels de terrain/clients montre également le poids des régulations de proximité : après une intense phase de résolution de litiges, les professionnels vont resserrer le sens et les usages de l’infrastructure dans le cadre d’une relation de service pacifiée autour de la figure d’un client honnête tenu à distance de son infrastructure de comptage. Le compteur Linky — cequ’il devrait être, ce qu’il devient finalement — donne à voir une pluralité de modèles de société (société sobre en économies d’énergie, société « connectée », etc.). C’est à l’analyse de ce processus, de cette « mise en société », présidant la transformation et l’adaptation du compteur Linky, que cette thèse est consacrée.Cette recherche, en partenariat avec le Groupe de Recherche Énergie, Technologie et Société (EDF Lab), s’appuie sur près de 135 entretiens et des observations ethnographiques (en Île-de-France, dans le sud-ouest, en Indre-et-Loire et dans la métropole lyonnaise), menés avec l’ensemble des parties prenantes, de la conception et de la diffusion, sur l’étude de deux terrains contrastés d’expérimentation du compteur Linky, ainsi que d’analyses de contenus médiatiques et d’archives historiques des entreprises de l’énergie. / While digital technologies are transforming the energy sector, the scale and forms taken by this evolution remains to be studied. Through smart grids, digitization has been established as an indisputable rational imperative, even becoming the roadmap of the French public authorities with the communicating counter called "Linky". Following a social consultation initiated in 2005, the design of this tool was accompanied by numerous attempts to redefine individual behaviour, advocating the advent of a "smart consumer", which is based both on a logic of opening of the energy markets and on a principle of economy and energy transition. However, the implementation of this new technology (almost a third of the residential park already replaced in September 2018), already installed in many other countries since the early 2000s, is regularly debated in the public space and since its experimental launch in 2010.Advocating against a placeless and a-historical approach of the Linky counter, this thesis in sociology of innovation analyses the forms of politicization and the modes of appropriation that arise in the processes of conception, reception and operation of this new technology. The conditions of development and uses of the meter go beyond technological issues. At each of the stages of innovation in the social worlds studied by the Linky Meter, new controversies emerge, revolving around debates seemingly far apart from each other. The Linky meter, as a digitization infrastructure of the world of energy, triggers questions. Ubiquitous, the figure of the citizen is constantly invoked within these regimes of denunciations: users monitoring their consumptions, precarious access to energy, health casualties, people whose privacy is breached, etc. The actors oppose the Linky counter on the basis of the defence of the general interest (to the detriment of particular interests) and of the protection of citizens, often setting the focus on vulnerable ones (consumers, workers, health victims). This study shows how contestation, both in the company and in the public space, interferes with the development of the communicating meter and sometimes manages to block the emergence of certain technical features or modify their course. The development and politicization of the Linky meter is not only mediated by actors from the worlds of energy and their concerns, but is also updated in the light of contemporary debates. Questions of consumption, health, and digital are endorsed by claims makers, both professional and volunteers (defenders of personal data protection, electro hypersensitive collectives, promoters of the energy transition, activists advocating against the opening of personal data, field staff). The Linky Meter - what it should be, what it ultimately becomes, reveals a plurality of social models (low-energy society, connected society, etc.). The thesis explores the ways in which Linky meter is being embedded in society and thereby transformed and adapted.This research, in partnership with the Research Group Energy Technology and Society (EDF Lab), is based on nearly 135 interviews and ethnographic observations in Île-de-France, in the southwest, in Indre-et-Loire, and in the Lyon metropolis), conducted with all stakeholders, design and dissemination, as well as the study of two contrasting test sites of the Linky meter.

Dans une perspective mondiale de décarbonisation de la production énergétique et de croissance de la production d’électricité d’origine nucléaire, la disponibilité des ressources d’uranium est un enjeu majeur. Les technologies futures qui permettront aux réacteurs nucléaires de s’affranchir de l’uranium naturel mettront du temps à être pleinement déployées. Nous analysons donc les conditions de disponibilité de l’uranium au XXIe siècle. Les deux premières sont liées au coût de production : ce sont l’accessibilité technique et l’intérêt économique. Nous les étudions en modélisant les ressources ultimes d’uranium (quantités découvertes et non découvertes) et leurs coûts. Cette méthode s’appuie sur un découpage régional du monde, la connaissance actuelle des gisements et un filtre économique. Elle permet d’établir une courbe d’offre de long terme où les quantités d’uranium techniquement accessibles sont fonction du coût de production. Les principales incertitudes de ces estimations ont été identifiées et l’on montre qu’en l’absence de découpage régional, les ressources ultimes sont sous-estimées. Les autres conditions de disponibilité de l’uranium prises en compte sont liées aux dynamiques de marché que crée la confrontation de l’offre et de la demande. Nous les étudions en les modélisant sous la forme de contraintes dynamiques dans un modèle de marché en équilibre partiel. Ce modèle est déterministe et les acteurs y sont représentés par région. Il permet de tenir compte, par exemple, de la corrélation à court terme entre le prix et les dépenses d’exploration, qui fait l’objet d’une étude économétrique spécifique. À plus long terme, les contraintes modélisées incluent l’anticipation de la demande par les consommateurs et de la raréfaction progressive des ressources ultimes les moins chères. Par une série de simulations prospectives, nous montrons que le rythme de croissance de la demande d’uranium au XXIe siècle et son anticipation ont une forte influence sur la hausse du prix à long terme. À l’inverse, les incertitudes liées à l’estimation des ressources ultimes ont une influence limitée. Nous soulignons également l’évolution inégale du poids des différentes régions dans la production mondiale. Enfin, certaines variations de l’offre (arrêt de la production d’une région par exemple) ou de la demande (croissance irrégulière ou introduction de nouvelles technologies) ont également une influence significative sur l’évolution du prix à long terme ou sa cyclicité. / From a global perspective, a low-carbon path to development driven by a growth of nuclear power production raises issues about the availability of uranium resources. Future technologies allowing nuclear reactors to overcome the need for natural uranium will take time to fully deploy. To address these issues, we analyze the conditions of availability of uranium in the 21st century.The first two conditions are technical accessibility and economic interest, both related to the cost of production. We study them using a model that estimates the ultimate uranium resources (amounts of both discovered and undiscovered resources) and their costs. This model splits the world into regions and the resource estimate for each region derives from the present knowledge of the deposits and economic filtering. The output is a long-term supply curve that illustrates the quantities of uranium that are technically accessible as a function of their cost of production. We identify the main uncertainties of these estimates and we show that with no regional breakdown, the ultimate resources are underestimated.The other conditions of availability of uranium covered in our study are related to the market dynamics, i.e. they derive from the supply and demand clearing mechanism. To assess their influence, they are introduced as dynamic constraints in a partial equilibrium model. This model of the uranium market is deterministic, and market players are represented by regions. For instance, it takes into account the short-term correlation between price and exploration expenditures, which is the subject of a dedicate econometric study. In the longer term, constraints include anticipation of demand by consumers and a gradual depletion of the cheapest ultimate resources.Through a series of prospective simulations, we demonstrate the strong influence on long term-price trends of both the growth rate of demand during the 21st century and its anticipation. Conversely, the uncertainties related to the estimation of ultimate resources have limited influence. We also underline the uneven evolution of market shares between regions. Finally, particular changes in supply (production shutdown in one of the regions, for example) or in demand (irregular growth or introduction of new technology) also have a significant influence on the evolution of the long-term price or its cyclicity.

Dans cette thèse nous étudions la problématique d’un fournisseur d’électricité qui souhaite à la fois réguler la demande et créer du revenu dans un environnement potentiellement compétitif (PRMDS). Nous proposons des modèles bi-niveaux pour représenter l’interaction hiérarchique entre le fournisseur d’électricité (le meneur) et ses clients (le suiveur). L’objectif du meneur est de maximiser son revenu en décroissant la valeur de pointe de la demande alors que l’objectif du suiveur est de minimiser la somme des coûts des clients. Nous supposons que les clients résidentiels sont inter-connectés entre eux via un réseau de communication bi-directionnel ce qui permet un pilotage de la demande par rapport aux prix par un agrégateur de réseau intelligent. Dans cette thèse nous avons proposé plusieurs modèles de programmation mathématique à deux niveaux bilinéaire bilinéaire pour le PRMDS. Ces modèles peuvent être reformulés sous forme de problèmes linéaire avec variables mixte (MIP) en utilisant les conditions de KKT. Ces modèles sont résolus de façon exacte sur des instances de taille moyenne via un logiciel commercial. Afin de résoudre des instances de plus grande taille, des heuristiques ont été proposées. Deux d’entre elles ont prouvé leur efficacité en terme de qualité de solution obtenue et de temps de calcul. Finalement nous avons considéré une version robuste du problème de programmation mathématique à deux niveaux. Des propriétés préliminaires ont été prouvées. / This thesis is concerned with revenue optimization of an energy provider. A bilevel programming approach is proposed to model the relationship between the energy provider (leader) and power users (follower). The leader intends to achieve an optimal trade-off between revenue and peak load whereas the follower minimizes total cost of users to achieve system optimality. A smart grid structure that allows two-way communication is assumed to interconnect users and to schedule their demand regarding the prices. Day-ahead real-time prices are read by each customer's smart meter and the response is coordinated. In this thesis, we propose several bilinear bilevel programs that are presented and reformulated as single-level mixed integer problems using the KKT conditions of the follower's problem. These MIPs are solved to optimality for randomly generated instances using a commercial software. Different versions of the models are tested and compared. In order to solve large instances, several heuristics are developed. Two of these methods are shown to be efficient and solve large instances that cannot be solved within a reasonable time interval using exact method. Their outputs are compared to the exact solutions for small instances and their performances are evaluated. Finally, we address the robust bilevel optimization problem, discuss existing approaches, give illustrative examples, and propose avenues for future research.

Le développement du quartier comme échelle d’un développement urbain plus durable s’inscrit dans une période de prise de conscience liée au changement climatique pour lequel l’Union Européenne a mise en place une politique de transition énergétique. Actuellement, les écoquartiers se structurent autour de deux points clés au niveau énergétique : l’efficacité énergétique et l’approvisionnement énergétique. L’efficacité énergétique qui englobe la performance énergétique du bâtiment et la maitrise de la demande énergétique est le fer de lance des politiques de transition énergétique locale existante. A l’opposé, l’approvisionnement énergétique bas carbone ne semble pas avoir encore atteint une maturité suffisante pour être réalisée en totalité à l’échelle du quartier. Néanmoins, l’analyse des projets d’écoquartiers montre l’intérêt croissant porté à la création d’une offre énergétique bas carbone employant les ressources locales. Cet intérêt traduit, notamment, la volonté de certains acteurs locaux d’atteindre un certain degré d’autonomie énergétique. Afin d’envisager le quartier comme une échelle pertinente pour l’approvisionnement énergétique bas carbone, il est nécessaire d’analyser les conditions technico-économiques et institutionnelles à mettre en œuvre. Elle révèle le besoin d’un changement de paradigme dans la structuration des systèmes énergétiques passant de systèmes centralisés à des systèmes décentralisés. Or, ce nouveau paradigme est conditionné par la maturité technico-économique des infrastructures pouvant être installées dans le quartier et par la capacité à trouver un modèle d’affaire viable rendant l’investissement rentable à cette échelle. D’un point de vue institutionnel, il provoque une modification des relations entre les acteurs utilisant les vecteurs énergétiques étudiés (électricité et chaleur). L’essor de nouveaux profils de production avec le développement des énergies renouvelables et l’émergence de nouveaux profils de consommateurs devenant des producteurs modifie la chaîne de valeur énergétique et oblige à garantir la flexibilité des systèmes énergétiques pour garantir leur bon fonctionnement. Pour tenter d’apporter un éclairage sur les possibles formes que pourraient prendre ces relations, une démarche méthodologique reposant sur la construction d’idéal-types a été réalisé. Elle fait apparaître le besoin d’un nouvel acteur, le gestionnaire de l’énergie, pour garantir le bon fonctionnement des systèmes énergétiques installés dans les quartiers. / The development of the neighborhood as a scale of a more sustainable urban development takes part in a period of awareness linked to climate change for which the European Union has implemented an energy transition policy. In this context, the eco-neighborhoods are structured around two key points in terms of energy: energy efficiency and energy supply. Energy efficiency, which encompasses the energy performance of buildings and the control of energy demand, is the spearhead of existing local energy transition policies. In contrast, the low-carbon energy supply does not seem to have reached sufficient maturity to be fully implemented at the neighborhood level. Nevertheless, the analysis of eco-district projects shows the growing interest in the creation of a low carbon energy supply using local resources. This interest reflects, in particular, the willingness of some local actors to reach a degree of energy autonomy. In order to consider the neighborhood as a relevant scale for low-carbon energy supply, it is necessary to analyze the technical-economic and institutional conditions to be implemented. It reveals the need for a paradigm shift in the structuring of energy systems from centralized to decentralized systems. However, this new paradigm is conditioned by the technical and economic maturity of the infrastructures that can be installed in the district and by the ability to find a viable business model making the investment profitable on this scale. For the institutional part, it causes a modification of the relations between the actors using the energetic vectors studied (electricity and heat). The rise of new production profiles with the development of renewable energies and the emergence of new consumer profiles becoming producers, alters the energy value chain and makes it necessary to guarantee the flexibility of energy systems to ensure their correct functioning. To plan a different pathway that these relationships might take, a methodological approach based on the construction of the ideal-type was carried out. It shows the need for a new player, the energy manager, to ensure the proper functioning of the energy systems installed in the neighborhoods.

L’un des plus grands défis de la cosmologie moderne est d’expliquer l’accélération de l’expansion de l’univers dans son histoire récente. La découverte de cette accélération s’est faite grâce à des mesures de supernovae, ces dernières restant les sondes les plus puissantes pour charactériser cette accélération. Cette thèse vise à présenter l’analyse finale du Supernova Legacy Survey (SNLS) qui sera publiée en 2015. Nous commençons par présenter les fondements théoriques de la cosmologie moderne, en nous focalisant en particulier sur les défis théoriques que présente cette accélération. Nous introduisont ensuite les supernovae de type Ia (SNIa) et justifions leur usage en tant que sonde cosmologique. Par la suite, nous donnons un aperçu global de l’expérience SNLS. Nous abordons alors les aspects techniques de l’analyse. Nous commençons par l’exploration du processus de photométrie, utilisé pour la mesure des supernovae. Nous détaillons alors la nouvelle méthode de photométrie implémentée par SNLS qui évite le rééchantillonnage des images. Nous explorons aussi les simulations mise en œuvre dans le but de garantir la linéarité de la méthode au dessous de 1 pour mille. Nous explorons ensuite la procédure de calibration associée à ces mesures utilisant des étoiles de champ dont la précision de calibration atteint les 3.5 pour mille. Enfin, nous terminons avec une description détaillée de la mise en oeuvre de tous les outils présentés, afin d’extraire des paramètres cosmologiques des données. Afin d’estimer la capacité de SNLS à contraindre les paramètres cosmologiques, nous contruisons un diagramme de Hubble grâce à une analyse préliminaire des données incluant 960 supernovae, dont 450 provenant du SNLS. La combinaison de ce diagramme de Hubble avec des contraintes apportées d’autres sondes cosmologiques mène à une incertitude sur le paramètre de l’équation d’état de l’énergie noire de 0.048, la mesure la plus précise jusqu’à nos jours. / A significant open question of modern cosmology is explaining the accelerated expansion of the universe in late times. The discovery of this acceleration was made using supernova measurements, which continue to be the most significant probe with which to characterize this acceleration. This thesis concerns itself with presenting the final analysis of the Supernova Legacy Survey (SNLS) which will be published in 2015. We begin by presenting the theoretical foundations of modern cosmology, with special emphasis on the challenges presented by acceleration. We then introduce type Ia supernovae (SNIa) and motivate their use as probes of cosmic expansion. Afterwards, we give an overview of the SNLS experiment. We then move on to the technical aspects of the analysis that was carried out. We start by exploring the process of photometry, with which supernova measurements are made. Here we look at the newly implemented photometry method that avoids resampling images. We also explore simulations aimed at ensuring the method’s linearity up to less than 1 per mille. We then explain the calibration process associated with these measurements using field stars calibrated up to the 3.5 per mille level. Finally, we end with an in depth look at the cosmology analysis itself, which utilizes all the tools we have explored to extract cosmological parameters from the data. To estimate the constraining power of the SNLS experiment, we undertake a preliminary analysis of the data by constructing a Hubble diagram using 960 supernovae, of which 450 come from the SNLS. Combining this Hubble diagram with constraints from other cosmological probes leads to an uncertainty on the equation of state parameter of dark energy of 0.048, its most preciseconstraint to date.