Ce mémoire se situe dans l'école de pensée économique hétérodoxe qui étudie la croissance économique sous l'angle des lois de la thermodynamique. Cette approche soutient que l'exergie, soit le travail effectivement accompli au sens physique par l'énergie, est un élément crucial manquant à la théorie de la croissance économique.Ce mémoire fait une analyse économétrique des données historiques américaines afin de vérifier la contribution de l'exergie. Le modèle retenu est une version modifiée de la fonction Cobb-Douglas avec termes à correction d'erreur. Il montre que la croissance de la disponibilité et de la consommation d'exergie effective explique une grande part de la croissance du niveau de vie observée entre 1950 et 2008 et que le rôle joué par le progrès technique est bien moindre que celui qu'on lui attribue habituellement. La disponibilité et l'abordabilité futures des différentes sources d'énergie sont ensuite analysées de façon approfondie. Nous introduisons aussi une méthode systémique pour évaluer les rendements énergétiques des installations de toutes natures. Cette revue amène à la conclusion qu'à moins d'importantes percées techniques aléatoires, l'abordabilité de l'exergie sera grandement réduite au cours des prochaines décennies, ce qui viendra possiblement compromettre la croissance future du niveau de vie.

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

L’étude présentée dans ce manuscrit s’inscrit dans les contextes environnementaux de la production d’énergie renouvelable et de la valorisation des déchets à base de bois. Il s’agit de valider et d’optimiser un procédé multi-étagé pour les déchets bois de type panneaux de particules. Dans ces déchets le bois est généralement associé à des résines urée formaldéhyde et mélamine formaldéhyde, composés riches en azote qui conduisent à la production de gaz polluants (ammoniac, acides isocyanique et cyanhydrique, NOx…) lors de leur valorisation énergétique (combustion, pyrolyse, gazéification). Le procédé proposé vise dans un premier temps à éliminer l’azote contenu dans le déchet pour produire un solide de type bois chauffé ou charbon dont la valorisation est envisagée dans un second temps par différents voies. La première étape consiste en une pyrolyse basse température (250°C à 400°C) pendant 3 à 15 minutes et permet d’éliminer environ 70 % de l’azote initial pour les différentes conditions étudiées. Le traitement à 250°C permet d’obtenir un meilleur rendement en solide et donc énergétique. La pyrolyse et/ou la pyrolyse / gazéification à la vapeur d’eau du résidu de la première étape sont ensuite étudiées entre 800°C et 1000°C. Le niveau de température le plus élevé assure le meilleur rendement gazeux et permet de produire un gaz riche en hydrogène et en CO utilisable dans divers procédés de valorisation énergétique. La pyrolyse / gazéification permet de convertir l’ensemble du solide carboné optimisant ainsi l’efficacité énergétique du procédé. En revanche, la simple pyrolyse du solide conduit à une production de gaz moins importante mais permet de piéger une part de l’azote dans le charbon résiduel final. Celui-ci, après une étape d’activation, semble particulièrement bien adapté au piégeage par adsorption du phénol et des composés aromatiques en phase liquide. Ainsi, les travaux effectués montrent qu’un procédé multi-étagé est une voie intéressante pour valoriser des sous-produits bois à faible coût en leur donnant une forte valeur ajoutée. / Within the environmental contexts of power generation and waste disposal, the present works deals with the validation and the optimisation of a multistage thermo chemical process of particleboard waste conversion (enhancement). These wastes are mostly associated with urea formaldehyde and melamine formaldehyde resins which contain a huge amount of nitrogen. Nitrogen causes the production of pollutants such as ammonia, isocyanic acid, cyanhydric acid and NOx… during classical thermo chemical process (combustion, pyrolysis and gasification). The process studied aims in a first time to remove nitrogen species from waste to produce a combustible solid and in a second time to convert this residual solid in a combustible gas. The first step consists in a low temperature pyrolysis (250°C to 400°C) during 3 to 15 minutes and assumes to eliminate 70 % of the initial nitrogen content for all studied conditions. The pyrolysis and/or the pyrolysis / gasification under water of the residue are then studied between 800°C and 1000°C. The higher temperature of reaction (1000°C) improves the production of gases and the energy efficiency of this second step and allow the production of hydrogen and carbon monoxide rich gases. The pyrolysis / gasification under water allows a total conversion of the solid which optimises the energy efficiency of the process. However, the pyrolysis under nitrogen produces a lower amount of gases but helps to catch a part of the nitrogen in the residual char. The char then produced is converted through an activation step, in an active char containing nitrogen functionalities with high adsorption capacities, especially for the trapping of phenol or other aromatic compounds in liquid phase. This multistage is thus a interesting way to enhance low cost raw matter like particleboard waste.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la conception d'architectures reconfigurables. Plus précisément, il concerne les architectures matérielles adaptatives, ces dernières pouvant être modifiées du point de vue de leurs caractéristiques matérielles au cours de l'exécution d'une application. Nous présentons une méthodologie d'auto-configuration d'une architecture reconfigurable dynamiquement ainsi qu'une architecture permettant d'illustrer l'utilisation de la méthode. L'objectif de la méthode est de réduire la consommation d'énergie en garantissant le respect des contraintes à tout instant. La méthodologie proposée s'adresse aux architectures reconfigurables à grain épais, puisque l'unité fonctionnelle matérielle correspond à une fonction de haut niveau d'abstraction (IDWT, etc.), même si la réalisation de l'architecture est basée sur l'utilisation d'une structure reconfigurable à grain fin (FPGA). Le besoin d'adaptation choisi concerne principalement deux cas de figures. Premièrement, répondre aux variations dynamiques de la charge de calcul en cours de traitement : un accroissement ou une réduction du débit de données conduit à une inadéquation entre l'architecture et son environnement. Deuxièmement, s'adapter aux variations dynamiques de la structure de l'algorithme : dans certaines applications les traitements à effectuer changent en fonction des données qui arrivent. / My PhD project focuses on Dynamic Adaptive Runtime parallelism and frequency scaling techniques in coarse grain reconfigurable hardware architectures. This new architectural approach offers a set of new features to increase the flexibility and scalability for applications in an evolving environment with reasonable energy cost. In this architecture, the parallelism granularity and running frequency can be reconfigured by using partial and dynamic reconfiguration. The adaptive method and architecture have been already developed and tested on FPGA platforms. The measurements and results analysis based on DWT show that the energy efficiency is adjustable dynamically by using our approach. The main contribution to the research project involves an auto-adaptive method development; this means using partial and dynamic reconfiguration can reconfigure the parallelism granularity and running frequency of application. The adaptive method by adjusting the parallelism granularity and running frequency is tested with the same application. We are presenting results coming from implementations of Image processing key application and analyses the behavior of this architecture on these applications.

L'accroissement des performances énergétiques de systèmes industriels motorisés mettant en œuvre des machines électriques à courants alternatifs fait actuellement l'objet d'enjeux majeurs. Les travaux présentés dans ce mémoire s'inscrivent dans ce contexte et concernent la conception d'un outil (cellule) de diagnostic énergétique. Le verrou majeur à lever consiste à estimer le couple électromagnétique des machines AC, sans décapoter leurs boîtes à bornes ni mesurer leurs vitesses de rotation. La thèse a permis de développer des techniques non invasives, basées sur la mesure du courant de ligne et/ou du flux de dispersion dans l'environnement proche de la machine. Des analyses fines de la distribution du flux de dispersion autour de la carcasse ont été réalisées car le flux est atténué et déphasé sous l'influence des courants de Foucault. L'analyse a également permis de distinguer la contribution des conducteurs actifs de celle des têtes de bobines dans la génération du flux externe. Une image du flux d'entrefer a donc pu être mise en évidence, ainsi que la manière de la mesurer, conduisant à la définition de protocoles de détermination du couple. Ces derniers sont complétés par une méthode reposant sur la mesure ou l'estimation à partir du flux de dispersion du courant de phase. Les méthodes dégagées ont été appliquées à des machines asynchrones dont les puissances s'échelonnent de 3 à 200 kW. La conception de la cellule s'est étendue à son architecture et, notamment, à la transmission sans fil des informations collectées. La gestion de l'autonomie a été un critère prépondérant durant toute l'étude, conduisant d'une part à l'élaboration d'algorithmes légers donc peu énergivores pour la cellule et, d'autre part, à l'introduction du flux de dispersion comme source d'énergie alternative. / The energetic performance increase of industrial processes using AC electrical rotating machines is nowadays of great concern. The developments presented in this thesis are situated in this context and are about the design of an energy monitoring tool (cell). The main scientific barrier to lift is the estimation of the electromagnetic torque of AC machines without dismounting their terminal box or measuring their shaft speed. Non invasive methods have been developed; they are based on the measurement of the phase current and/or the external flux in the immediate vicinity of the machine. Analyses of the external flux distribution around the external housing were made : the magnetic flux is attenuated and phase shifted because of the eddy current effect. Then, the analysis has made it possible to distinguish the contribution of the wires placed in the slots from the effect of the end-windings in the external flux emission. The work explains how to determine an image of the external flux, as well as the way to measure it. That leads to the definition of protocols for determining the electromagnetic torque, which, for some of them use current measurements or its estimation from the external flux. The proposed methods have been applied to induction machines with rated powers between 3 to 200 kW. The cell structure is described, in particular the wireless transmission of the measured information. The autonomy of the cell is a factor taken into account troughout the study, leading to the development of little-intensive computing algorithms. It is also shown that the external flux can be used as an additional energy source.

Cette thèse est le compte-rendu d’une expérimentation visant à explorer l’effet de la perception des aliments sur la prise alimentaire en réponse à l’exercice. Plus précisément, l’objectif était d’observer si l’opinion d’un produit est influencée par l’étiquetage utilisé pour le décrire comme étant riche ou faible en gras et si cette opinion influence l’appétit et la prise alimentaire immédiatement après une séance d’exercice ainsi que dans les 34 heures subséquentes. Dans un protocole en chassé-croisé, quatorze femmes inactives, mais en bonne santé ont été soumises aléatoirement à quatre séances expérimentales (Contrôle-Faible en gras; Contrôle-Riche en gras; Exercice-Faible en gras; Exercice-Riche en gras) où la dépense énergétique était fixée à 300kcal et obtenu lors d’une séance de marche ou course sur tapis roulant à 70% de la VO2peak des participantes. Aucune différence ne fut observée en ce qui a trait à l’apport énergétique au dîner et au cours des 34 heures qui ont suivies les conditions expérimentales, mais la réponse des participantes fut significativement influencée par leur niveau de stress. Les aliments présentés comme faibles en gras ont été jugés significativement plus santé, moins enclin à engendrer un gain de poids et plus appropriés dans un menu sain bien qu’une différence attribuable aux préconceptions des participantes a été observée entre les aliments offerts. Il s’agit de la première étude à mettre en lumière un effet de l’exercice sur la perception santé des aliments ce qui ouvre la porte à l’inclusion de ce facteur dans la recherche sur la compensation énergétique associée à l’exercice.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les maladies cardiovasculaires, tout comme l’obésité et ses co-morbidités associées, sont en tête de liste des principales causes de décès dans le monde et constituent un fardeau économique important. À cet effet, il est primordial de trouver des solutions pour freiner leur progression. Les travaux présentés dans cette thèse doctorale examinent et décrivent les effets du travail mental, en tant que modalité professionnelle, sur certaines composantes biologiques et comportementales d’hommes et de femmes apparemment en bonne santé. Tout d’abord, cette thèse démontre que le travail mental a le potentiel d’induire une augmentation de la pression artérielle (PA) et de la fréquence cardiaque (FC). Cet effet se manifeste par une diminution de l’activité cardiaque parasympathique lors d’une courte période de travail mental et ce, autant chez la femme que chez l’homme pour une intensité d’effort similaire. Toutefois, la deuxième étude effectuée lors de ces travaux doctoraux a plutôt démontré que cette situation semble avoir un effet aigu de courte durée puisque la FC, la PA et la variabilité de la fréquence cardiaque chez de jeunes hommes en santé sont revenues aux valeurs de base dès la fin d’une tâche de travail mental. Enfin, nous avons évalué l’effet que pouvait avoir le travail mental sur la balance énergétique de jeunes adultes. Les résultats observés ont démontré que les femmes semblent consommer plus de calories suite à une situation de travail mental alors que les hommes ont le comportement inverse. L’activité physique, toutefois, a le même effet sur les hommes et les femmes, suggérant une diminution de l’apport alimentaire relatif à la dépense. Les sensations d’appétit ne semblent pas différentes entre les sexes lorsque soumis à différents stimuli tel que le travail mental et l’activité physique. / Cardiovascular diseases, as well as obesity and its associated co-morbidities, are the leading causes of death in the world and a major economic burden. Accordingly, it is essential to find ways to slow their progression. This thesis aims to describe the biological and behavioural impact of mental work in healthy men and women. First, this work demonstrates that mental work increases blood pressure (BP) and heart rate (HR) in young adults through a reduction in cardiac parasympathetic modulation. This result is observed in men and women when the objective and subjective mental work intensity is similar between both sexes. The second study shows that this effect seems to be acute and of short duration as HR, BP and heart rate variability return to baseline levels at the end of a mental work condition in healthy males. Finally, results from this thesis showed that women tend to eat more after mental work while men have the opposite behaviour. However, physical activity has the same effect on men and women, suggesting a decrease in food intake relative to expenditure. The appetite sensations’ markers are not different between sexes when submitted to different stimuli such as mental work and physical activity.

La protéine découplante 2 (UCP2) et la ghréline jouent des rôles sur la régulation du métabolisme énergétique et elles sont modulées, respectivement, par la présence d'acides gras et par les situations de bilans énergétiques négatifs. La ghréline est le ligand du récepteur sécrétagogue de l'hormone de croissance de type la (GHSR1a). Après expérimentations, il fut remarqué que les souris Ucp2 knock-out (Ucp2-/-) nourries avec une diète riche en graisse (high-fat [HF]) accumulent moins de masse grasse pour une même prise alimentaire que leurs contrôles (type sauvage [Ucp2+/+]) et ont une thermogénèse plus active. L'infusion d'un agoniste (ago) de GHSR1a chez les souris Ucp2-/- -HF entraine une augmentation du gain de poids associée à une prise alimentaire plus élevée et diminue l'activité thermogène du tissu adipeux brun comparativement aux Ucp2-/- -HF non traitées. La protéine UCP2 ainsi que l'agoniste du GHSR1a semblent donc réduire la dépense énergétique, mais de façon indépendante.

Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Università Studi Cagliari, Cagliari, Italie / Les facteurs environnementaux jouent un rôle clé dans le développement du syndrome métabolique et de l'obésité, qui sont maintenant de véritables épidémies soulevant des problèmes de santé publique. Les excès de graisse corporelle dans l'obésité et la perte de masse grasse et maigre dans les conditions de dénutrition ou d'anorexie mentale sont le résultat d'un déséquilibre énergétique. Par conséquent, le maintien de l'équilibre énergétique est crucial à la fois pour la prévention de l'obésité et pour le traitement de l'anorexie mentale et d'autres formes de dénutrition. Les signaux lipidiques tels que ceux médiés par les médiateurs des endocannabinoidomes sont profondément impliqués dans le contrôle du métabolisme énergétique. Dans cette thèse, au sein de deux projets différents, nous avons étudié comment différents facteurs environnementaux, y compris la restriction calorique, l'activité physique, la supplémentation en vitamine D et les médicaments antipsychotiques, peuvent conduire à une modification du métabolisme énergétique par la modulation de la signalisation des endocannabinoïdomes. Les résultats des travaux expérimentaux montrent comment les différentes conditions étudiées provoquent des changements dans les niveaux tissulaires du médiateur lipidique endocannabinoïdome ainsi que dans l'expression de leurs récepteurs et enzymes métaboliques, ce qui peut contribuer aux changements observés de la masse grasse corporelle et du métabolisme énergétique au sein des modèles. Nous concluons que les conditions étudiées peuvent provoquer des changements dans le bilan énergétique par altération de l'endocannabinoidome. / Environmental factors play a key role in the development of obesity-induced metabolic syndrome and obesity, which are now true epidemics raising public health concerns. Both excess body fat in obesity, and fat and lean mass loss in undernutrition conditions or anorexia nervosa, are the result of energy imbalance. Therefore, maintaining energy balance is crucial for both the prevention of obesity and the treatment of anorexia nervosa and other forms of undernutrition. Lipid signals such as those mediated by endocannabinoidome mediators are deeply involved in the control of energy metabolism. In this thesis, within two different projects, we studied how different environmental factors including calorie restriction, physical activity, vitamin D supplementation and antipsychotic drugs, may lead to energy metabolism modification through modulation of the endocannabinoidome signaling. The results of the experimental work show how the different studied conditions cause changes in the tissue levels of endocannabinoidome lipid mediator as well as in the expression of their receptors and metabolic enzymes, which may contribute to the observed changes in body fat mass and energy metabolism within the models. We conclude that the investigated conditions may cause changes in energy balance through alteration of the endocannabinoidome.