Le projet urbain, en tant qu’action coordonnée et globale sur un territoire donné, représente une opportunité pour construire des villes économes en énergie et sans carbone. En effet, la revue de la littérature scientifique met en évidence des leviers urbains et architecturaux pouvant être activés lors d’un projet urbain. Nous avons choisi dans cette thèse d’explorer les pratiques aujourd’hui à l’œuvre en matière d’énergie dans les projets urbains. Nous procédons de manière inductive et comparative à l’étude de trois cas parisiens, Paris Rive Gauche, Paris Nord Est et Clichy-Batignolles. Notre analyse s’appuie sur des entretiens semi-directifs avec les acteurs de ces trois projets urbains, et sur l’ensemble des documents techniques auxquels nous avons pu accéder. Après avoir décrit comment les enjeux de l’énergie sont pris en compte dans chacun des trois projets, nous comparons les procédures et les actions mises en place pour y répondre. Nous observons que les enjeux énergétiques sont faiblement intégrés à la stratégie urbaine. Les actions ciblent majoritairement la demande en énergie des bâtiments, négligeant d’autres économies d’énergie potentielles. L'enjeu de production d'énergies renouvelables et de récupération modifie le rôle des acteurs du projet urbain, le territoire étant dorénavant considéré non plus comme un lieu de consommation énergétique mais comme un lieu de production potentielle d’énergies. Cette étude conduit à nous interroger sur l’échelle adaptée à la définition et la mise en œuvre d’une stratégie énergétique ainsi qu’à l’acteur le mieux placé pour coordonner cette action. / Urban development projects provide an excellent opportunity to design energy and carbon efficient cities since they consider the relationship between a set of urban objects consuming and producing energy. Indeed, urban and architectural levers can be activated during an urban project. In this thesis, we compare three urban large-scale projects led by the City of Paris: Paris Rive Gauche, Clichy-Batignolles and Paris Nord Est. Through a qualitative and comparative approach, we seek to understand actor interactions, to highlight the spatio-temporal logics and identify the design parameters used to ensure energy quality. Our analysis is based on semi-structured interviews with the actors of these three urban projects, and all the technical documents we could access. After describing how energy issues have been taken into account in each of the three projects, we compare the procedures and actions that have been implemented. We observe that energy issues are not considered as strategic elements of the urban development process. Actions set up mainly focus on the reduction of building energy demand, ignoring other potential energy savings. The energy performance of buildings is ensured through a relatively conventional environmental quality approach. However, covering the energy needs of new districts with local renewable energy constitutes an important factor of change in urban development practices. Urban developers now need to consider urban areas as potential energy producers instead of energy consumers. This study leads us to question the appropriate scale to define and implement an energy strategy for the urban fabric as well as the best actor to coordinate it.

La quête de l’augmentation de l’espérance de vie chez l’homme inspire depuis longtemps les travaux de recherche, en particulier en biologie. Au-delà de la notion de mortalité, celles de la morbidité et de l’espérance de vie active et indépendante sont aujourd’hui au centre des enjeux de santé publique. En effet, la perte d’autonomie chez les personnes âgées nous oriente vers un objectif d’amélioration de l’espérance de vie en bonne santé. L’activité physique est un facteur fondamental du bien-être de l’individu, impactant aussi bien les performances physiques que les diverses pathologies (diabètes, pathologies cardiaques). Chez la population âgée, la nécessité d’obtenir des résultats rapides, sans souffrance ni longs entraînements nous a mené à notre première étude. Celle-ci a porté sur l’application d’un nouveau protocole d’entraînement à court terme utilisant l’accélération chez les souris âgées. Les résultats obtenus nous ont montré une amélioration des performances physiques et de l’ensemble des métabolismes énergétiques, tout en étant plus efficient qu’un entraînement en endurance et plus adapté qu’un entraînement en intervalles. De plus, devant l’intérêt récent que suscitent les transferts énergétiques dans la régulation des métabolismes énergétiques et dans le processus du vieillissement, nous nous sommes intéressés à la compréhension des mécanismes des flux énergétiques, et notamment à celui faisant intervenir la créatine kinase mitochondriale. Notre seconde étude a ainsi analysé les capacités physiques et physiologiques de souris déficientes à la créatine kinase mitochondriale de 6 à 18 mois. Nos résultats suggèrent une utilisation majoritaire du métabolisme lipidique et un maintien des capacités physiques chez ces souris déficientes à la créatine kinase mitochondriale. La compréhension des mécanismes du flux énergétique et de leur importance sur les capacités physiques au cours du vieillissement permettrait de mieux concevoir les futurs protocoles d’entraînement, tel que l’entraînement en accélération nous ouvrant de nouvelles perspectives dans l’amélioration des capacités physiques et de l’autonomie au cours du vieillissement. / For a long time, the increase in life expectancy in humans inspires research, especially in biology. Beyond the notion of mortality, those of morbidity and active and independent life expectancy are at the center of public health issues. However, faced with the decrease in physical capacity and the increase in the number of diseases during aging, interest is now focused on improving the quality of life. Indeed, the loss of autonomy in the elderly directs us towards a goal of improving the healthspan. Physical activity is a fundamental factor in the well-being, impacting physical performance as well as different pathologies (diabetes, cardiac pathologies). In the elderly population, the necessity to reach fast results, without suffering or long time training led to our first study. This one focused on a new model of short acceleration-based training protocol in elderly mice. The results showed an improvement in physical performance and in the whole of the energetic metabolisms, while being more efficient than endurance training and more suitable than interval training. Moreover, given the recent interest in energy transfers in the regulation of energetic metabolisms and in the aging process, we were interested in understanding the mechanisms of energy flux and in particular the one involving mitochondrial creatine kinase. Our second study analyzed the physical and physiological capacity of mitochondrial creatine kinase deficient mice from 6 to 18 months. Our results suggest a predominant lipid metabolism and showed a conservation of physical abilities in these mitochondrial creatine kinase deficient mice. Knowledge of the mechanisms of energy flux and their importance to physical capacities during aging would lead to better design future training protocols, such as our acceleration training, which opens new perspectives in improvement of physical capacity and autonomy during aging.

La consommation énergétique augmente dans les technologies informatiques, notamment à cause de l'augmentation de l'utilisation des services web et distribuée, l'informatique dans les nuages, ou les appareils mobiles. Par conséquent, des approches de gestion de l'énergie ont été développées, de l'optimisation du code des logiciels, à des stratégies d'adaptation basées sur l'utilisation des ressources matérielles. Afin de répondre à ces lacunes, nous présentons dans cette thèse, des modèles énergétiques, approches et outils pour estimer fidèlement la consommation énergétique des logiciels, au niveau de l'application, et au niveau du code, et pour inférer le modèle d'évolution énergétique des méthodes basé sur leurs paramètres d'entrées. Nous proposons aussi Jalen et Jalen Unit, des frameworks énergétiques pour estimer la consommation énergétique de chaque portion de code de l'application, et pour inférer le modèle d'évolution énergétique des méthodes en se basant sur des études et expériences empiriques. En utilisant des modèles énergétiques et d’outils d'estimations logicielles, nous pouvons proposer des informations énergétiques précises sans avoir besoin de wattmètres ou d'investissement de matériels de mesures énergétiques. Les informations énergétiques que nous proposons, offrent aussi aux approches de gestion énergétique des mesures directes et précises pour leurs approches d'adaptations et d'optimisations énergétiques. Ces informations énergétiques établissent aussi un modèle d'évolution énergétique des logiciels en se basant sur leurs paramètres d'entrées. Cela offre aux développeurs une connaissance plus profonde sur l'efficacité énergétique dans les logiciels. / With the rise of the usage of computers and mobile devices, and the higher price of electricity, energy management of software has become a necessity for sustainable software, devices and IT services. Energy consumption in IT is rising through the rise of web and distributed services, cloud computing, or mobile devices. However, these approaches do not use proper energy information for their adaptations rendering themselves limited and not energy-aware. They do not provide an energy feedback of software, and limited information is available on how and where energy is spend in software code. To address these shortcomings, we present, in this thesis, energy models, approaches and tools in order to accurately estimate the energy consumption of software at the application level, at the code level, and for inferring energy evolution models based on the method's own input parameters. We also propose Jalen and Jalen Unit, energy frameworks for estimating how much energy each portion of code consumes, and for inferring energy evolution models based on empirical benchmarking of software methods. By using software estimations and energy models, we are able to provide accurate energy information without the need of power meters or hardware energy investment. The energy information we provide also gives energy management approaches direct and accurate energy measurements for their adaptations and optimizations. Provided energy information also draws a model of energy consumption evolution of software based on the values of their input parameters. This gives developers knowledge on energy efficiency in software leading to choose some code over others based on their energy performance.

Les pieux énergétiques constituent une technique récente permettant d’une part le chauffage et la climatisation de bâtiments et assurant d’autre part le rôle de fondations profondes. Cette technique consiste à mettre en place dans des fondations profondes classiques un système échangeur de chaleur. Le principe de transfert de chaleur est similaire à celui utilisé pour des systèmes échangeurs de chaleur conventionnels : un fluide caloporteur permet d’extraire de l’énergie thermique du sol durant l'hiver et d’en injecter durant l’été. Dans le cas de pieux énergétiques, l’interaction entre le sol, le pieu et la structure ne fait pas seulement appel à des considérations mécaniques mais exigent de tenir compte d’aspects thermiques et hydrauliques, ce qui rend relativement complexe la compréhension globale du comportement d’un pieu énergétique. Actuellement, en France, la réalisation effective de pieux énergétiques rencontre un certain nombre de difficultés qui sont en partie liées à une connaissance insuffisante des effets des cycles de température sur la pérennité d’un système de fondations constitué de pieux échangeurs de chaleur. L’objectif de ce mémoire est d’apporter quelques éclairages sur ce sujet, notamment dans le but de contribuer, à terme, à l’élaboration de règles de calcul simples de la portance des fondations profondes énergétiques. Tout d’abord, une synthèse des phénomènes physiques régissant l’interaction thermo-hydro-mécaniques mis en jeu est présentée. Ensuite, considérant le rapport entre le diamètre d’un pieu et sa longueur suffisamment faible, les travaux réalisés se focalisent essentiellement sur les problématiques liées à l’allongement et au raccourcissement du pieu dans sa direction axiale. Différentes modélisation numériques sont effectuées par la méthode des différences finies pour étudier la réponse de pieux énergétiques dans des terrains sans cohésion en tenant compte de différentes conditions aux limites. Le premier modèle est relatif à un pieu énergétique isolé soumis à une seule charge thermique. Le second traite d’un pieu énergétique isolé soumis à une charge axiale mécanique et des variations de température. Le troisième porte sur le comportement des pieux énergétiques appartenant à un groupe de pieux. L’analyse porte en particulier sur l'interaction entre ces pieux et les autres pieux classiques. Dans tous les cas, afin de rendre compte correctement des effets cycliques, l’interface sol-pieu est modélisée par la loi ‘Modjoin’ développée au LGCgE. Enfin, un modèle unidimensionnel basé sur la méthode de courbes de transfert de type t–z est mis en oeuvre. Une loi t–z prenant en compte les effets de chargements cycliques est mise au point. Elle permet notamment de gérer la non-linéarité des phénomènes cycliques et de rendre compte de différents types d’écrouissage. / The recent technology for the heating/cooling building system, known as thermo-active piles, has effectively reduced the land use area and drilling cost by incorporating the vertical closed-loop heat exchanger pipes into the pile foundations. The heat transfer principle remains the same with the conventional ground heat exchanger system: an extraction of the steady ground temperature during winter and a recharge of the ground thermal energy during summer. Indeed, the energy transfer in the thermo-active pile system is becoming more complex owing to the thermo-hydro-mechanical interaction between the ground, the aquifer, the concrete pile, and the overlying building. Recently in France, the implementation of this novelty faces some difficulties due to the lack of understanding about the potential impact of seasonal temperature cycles on the environmental sustainability and the structural safety. Considering those concerns, this thesis conducts the study of the thermo-active piles behavior and their interaction with the structure and the environment in the intention to optimize the geotechnical design of such piles according to the French design standard for the deep foundations. First of all, a study of the physical phenomena occurring in the entire system under the thermo-hydro-mechanical interactions is conducted. Since the ratio of the pile diameter and the pile length is very small, the temperature variations in the pile affect mainly the pile axial response. Thus, the study interest is narrowed to the impact of temperature cycles on the pile bearing capacity by paying a particular attention on modeling the soil–structure interaction with finite difference method. A set of three-dimensional numerical models is performed to understand the thermo-active piles response located in cohesionless soil with consideration of several loading stages and various restraint conditions. The first model concerns a single thermo-active pile subjected to a single thermal load, the second deals with a single thermo-active pile under combined axial mechanical and cyclic thermal loads, and the third one is related to the thermo-active piles located in a group of piles to observe the influence on the other classical bearing piles. The need to properly render the cyclic plasticity behavior in such piles is provided by modeling the interface elements at the soil–pile contact zone using the laboratory-developed law named ‘Modjoin’ law. Otherwise, the load transfer t–z method in one-dimensional model can be an alternative solution in the practical geotechnical design, but no t–z law that takes into account the cyclic fatigue effects exists yet. This study carries out a development of the existing t–z law by integrating the nonlinearity condition and cyclic hardening rules.

Cette thèse est liée à la recherche sur la fusion inertielle, et elle concerne en particulier l'approche de l'allumage rapide, qui est basée sur l'utilisation des impulsions laser ultra-intenses pour allumer le combustible thermonucléaire. Jusqu'ici, la praticabilité de ce schéma n'a pas été prouvée et dépend de beaucoup d'aspects fondamentaux de la physique impliquée, qui ne sont pas encore entièrement compris et qui sont aussi très loin d'être contrôles. Le but principal de ce travail de thèse est l'étude expérimentale des processus du transport dans la matière sur-dense (solide) et sous-dense (jet de gaz) d'un faisceau d'électrons rapides produit par des impulsions laser à une intensité de quelques 1019 Wcm−2.

La protéine découplante aviaire (avUCP), majoritairement exprimée dans le muscle, pourrait être impliquée dans le transport de substrats énergétiques, la limitation de la production de radicaux libres et/ou la thermogenèse sans frisson. La stimulation in vivo chez le poulet du système ß-adrénergique par l’isoprotérénol augmente l’expression d’avUCP. Cette régulation pourrait faire intervenir la voie de signalisation post-ß2-adrénorécepteur des cellules musculaires, mais aussi des modifications du statut thyroïdien, des métabolismes du glucose et des acides gras. Sur myoblastes de poussin en culture primaire, nous mettons en évidence l’implication de l’AMPK et du facteur de transcription PPARa dans la régulation de l’expression d’avUCP, qui est modulée par l’isoprotérénol et les acides gras. L’expression d’avUCP diffère en fonction du type contractile et métabolique de muscle, ce qui pourrait être lié à un rôle dans l’utilisation des substrats énergétiques par le muscle. / Avian uncoupling protein (avUCP), mainly expressed in muscle, could be involved in energy substrates transport, limitation of reactive oxygen species production and/or non-shivering thermogenesis. The in vivo stimulation of the ß-adrenergic system by isoproterenol increased avUCP expression in chicken. This regulation may involve the post-ß2-adrenoreceptor signaling pathway in muscle cells, but also modulations of thyroid status, glucose and fatty acid metabolisms. By using primary culture of chick myoblasts, we showed the involvement of AMPK and of the transcription factor PPARa in the regulation of avUCP expression, that was controlled by isoproterenol and fatty acids. AvUCP expression depended on the contractile and the metabolic types of chicken muscles, which could be related to a role of avUCP in the regulation of fuel substrate utilisation in chicken muscles.

Introduction : Les recommandations actuelles en matière de saines habitudes de vie portent principalement sur une alimentation saine et une pratique de l’activité physique régulière, ce qui contribue au bienêtre et à la santé des individus, notamment en diminuant le risque d’obésité, de diabète de type 2, de maladies cardiovasculaires, de certains types de cancer et d’ostéoporose (Santé Canada, 2007). En plus de ces maladies évoluant avec le vieillissement, une bonne alimentation et une pratique d’activité physique régulière permettent de contrer la sarcopénie. Cette dernière est la perte involontaire de la masse et de la force musculaire avec l’âge. Elle a été associée à une augmentation du risque de chutes, à une plus grande vulnérabilité, aux traumatismes physiques et à un déclin fonctionnel accéléré conduisant à la dépendance et à la mort. Contexte de l’étude : Il a été montré que la consommation de protéines à partir de produits laitiers (lait de vache) présente des bénéfices sur la synthèse protéique et la perte de masse grasse chez des hommes âgés sarcopéniques, en condition d’entrainement en résistance. Cependant, il a déjà été suggéré qu’une supplémentation en protéines pouvait réduire l’appétit ainsi que l’apport alimentaire chez des personnes en santé d’âge moyen. Objectif : Évaluer l’impact d’une supplémentation en protéines issues de produits laitiers dans l’heure suivant l’entrainement en résistance sur l’appétit et l’apport énergétique subséquent d’hommes âgés sarcopéniques. Méthodes : Neuf hommes âgés (65,5 ± 3,6 ans) sarcopéniques (Indice de Masse Musculaire appendiculaire (IMM app) = 8,82 ± 1,15 kg/m[indice supérieur 2]) ont participé à une étude à devis chassé-croisé comprenant trois conditions expérimentales : supplémentation post exercice à base de lait de vache, de lait de riz (isocalorique sans protéines) et témoin (eau). L’apport énergétique subséquent fut mesuré lors d’un buffet à volonté et grâce à un journal alimentaire sur le restant de la journée. Des mesures d’appétit, de satiété et de faim ont été faites par échelles visuelles analogues avant et après le buffet à volonté. Résultats : Les résultats montrent que l’appétit et l’apport énergétique subséquent ne sont pas différents entre les trois conditions expérimentales. Conclusion : La consommation de protéines à base de produits laitiers post exercice en résistance n’a pas d’impact sur l’appétit des hommes âgés sarcopéniques. De plus, l’apport énergétique subséquent n’est pas compromis. Ainsi, cette étude a pu confirmer que l’exercice en résistance combiné à la supplémentation de protéines à base de lait de vache est une stratégie gagnante pour minimiser les conséquences de la sarcopénie chez les hommes âgés.

La moule zébrée Dreissena polymorpha constitue une espèce sentinelle intéressantes en raison de traits bioécologiques (e.g. régime filtreur, mode de vie sessile, large aire de répartition) autorisant une utilisation pratique de cet organisme dans la surveillance de différents types d'hydrosystèmes (de Lafontaine et al., 2000). Les nombreuses études menées sur la dreissène ont d'ailleurs permis de développer depuis une dizaine d'années un ensemble de marqueurs biologiques destinés à évaluer l'impact des diverses activités anthropiques (activités agricoles, domestiques et industrielles) sur la qualité des milieux aquatiques. Ces biomarqueurs constituent des paramètres biologiques individuels (ou infra-individuels) dont la modulation par rapport à une valeur de référence est révélatrice d'une exposition, présente ou passée, à un ou plusieurs contaminants de l'environnement (e.g. pesticides, métaux lourds) (Lagadic et al., 1997a). Souvent associés à des mécanismes de défense de l'organisme (e.g. système de défense antioxydant, système de détoxication des métaux), les marqueurs usuels ne permettent toutefois pas d'évaluer concrètement les effets d'un stress toxique sur la " fitness " d'un individu (i.e. fécondité, survie) et au-delà sur le maintien de sa population (Forbes et al., 2006). La caractérisation de marqueurs génétiques associés au métabolisme énergétique pourrait constituer une solution potentielle à cet écueil dans la mesure où les fonctions d'entretien et de reproduction d'un individu sont sous l'étroite dépendance de sa capacité à exploiter les ressources alimentaires disponibles dans son milieu. L'étude de biomarqueurs énergétiques potentiels tels que les réponses enzymatiques digestives pourrait dès lors constituer une approche intéressante à développer dans le cadre de stratégies de biosurveillance multimarqueurs (Lagadic et al., 1994 ; De Coen et al., 1998b). Le prrésent travail de thèse a eu ainsi pour principal objectif d'analyser l'intérêt informatif potentiel des réponses enzymatiques digestives de la dreissène dans l'évaluation des risques associés à la présence de contaminants dans les milieux aquatiques. / The zebra mussel Dreissena polymorpha is a useful sentinel species because of bio-ecological traits (e.g. filtering activity, sessile lifestyle, range-wide distribution) allowing practical use of this organism for monitoring of various types of water systems (de Lafontaine et al., 2000). The numerous studies led on the zebra mussel allowed to develop, over the last ten years, a set of biomarkers to assess the impact of various human activities (agricultural, domestic and industrial ones) on the quality of aquatic environments. These biomarkers are individual (or infra-individual) biological parameters whose variation from a reference value is indicative of an exposure, past or present, to one or several environmental contaminants (e.g. pesticides, heavy metals) (Lagadic et al., 1997a). Often associated with individual defense systems (e.g. antioxydant defense system, metal detoxication system) 'core' biomarkers do not allow, however, to effectively assess the impacts of toxicants on individual " fitness " (i.e. fecundity, survival) and beyond, on the maintenance of population (Forbes et al., 2006). Characterization of generic markers associated with energy metabolism could be a potential solution to this problem since the maintenance and reproduction functions of an individual are closely related to its ability to exploit food resources. The study of potential energy biomarkers such as digestive enzyme responses could therefore be an interesting approach to develop as part of multimarker biomonitoring studies (Lagadic et al., 1994 ; De Coen et al., 1998b). The main objective of the present PhD thesis was to analyze the potential informative interest of zebra mussel's digestive enzyme responses in evaluating the potential risks associated with the presence of contaminants in aquatic environnments.

A l'heure actuelle, la démarche utilisée pour apprécier l'intérêt économique de différents systèmes énergétiques s'appuie sur un schéma de fonctionnement fixé. Cependant, des études ont montré que les schémas de fonctionnement correspondant aux meilleurs rendements thermodynamiques ne conduisent pas nécessairement aux meilleurs coûts de production. <br />Une méthode appelée optimisation technico-économique a été proposée. Cette méthode vise à minimiser le coût de production d'un système énergétique, incluant à la fois les coûts de fonctionnement et les coûts d'investissement. Elle a été mise en œuvre grâce à l'utilisation des algorithmes génétiques. Cette démarche a été comparée à la méthode d'intégration thermique sur deux exemples différents et son intérêt a ainsi pu être validé. L'optimisation technico-économique a alors été appliquée à différents systèmes énergétiques : tant pour la production d'hydrogène que pour la production d'électricité

L’objectif principal de cette thèse est d’étudier d’abord les problèmes potentiels qui peuvent entraver ou accélérer la diffusion des systèmes énergétiques environnementaux (par exemple, énergies renouvelables), puis l’impact de la pénétration de ces technologies dans le marché de l’énergie sur les équilibres du marché. À cette fin, nous observons le processus de diffusion à partir de différents points de vue tels que les décideurs, les fabricants, les clients et l’opérateur d’un système de transmission. Le premier chapitre de cette thèse fournit introduction et le contexte de la recherche. Le deuxième chapitre examine le rôle des décideurs et des fabricants technologiques sur la diffusion de ces technologies, alors que le troisième chapitre est consacré à l’étude de l’impact des différentes dimensions d’information sur la décision d’adopter une technologie environnementale tout au long du processus de telle adoption. Le chapitre quatre examine l’effet de l’entrée de ces technologies (énergies renouvelables) dans le marché d’électricité sur le prix au comptant d’électricité et sur le déséquilibre offre-demande. Enfin, le chapitre cinq conclut les résultats de cette étude et fournit des orientations pour des recherches futures. Les résultats présentés dans cette thèse offrent un aperçu de gestion précieux pour les décideurs, les fabricants de technologie et aux entreprises opérant dans le secteur de l'énergie. / The main goal of this dissertation is to study the potential factors that may hamper or accelerate the diffusion of environmental energy systems (e.g: renewable energies). To this end, using different methods such as game theory, survey data analysis, and time series data analysis we observe the diffusion of these technologies from different perspectives such as policy makers, manufacturers, and customers. This dissertation consists of five chapters. The first chapter provides introduction and background of the research. Second chapter investigates the role of policy makers and technology manufacturers on the diffusion of the environmental energy systems. Chapter three is dedicated to studying the impact of different information dimensions on the different stages of environmental technology adoption process. Chapter four examines effect of the penetration of the environmental energy systems into the electricity market by studying the electricity spot price and electricity supply- demand imbalance. Lastly, chapter five concludes the results of this study and provides directions for future researches. The results reported in this dissertation offer valuable managerial insights to policy makers, technology manufacturers and to firms operating in the energy sector.