<p align='justify'>De manière à mieux comprendre l'impact des émissions anthropiques sur la troposphère reculée, les concentrations d'un nombre important de composés atmosphériques ont été mesurés dans la troposphère libre au-dessus d'Hawaii durant la campagne Mauna Loa Observatory Photochemistry Experiment (MLOPEX) accomplie au cours des années 1991 et 1992. Le constituant chimique fondamental pour évaluer cet impact est le radical hydroxyle OH qui fut mesuré au printemps et en été de l'année 1992. La variation diurne de la direction du vent génère pendant la journée un mélange des masses d'air de la couche limite planétaire avec la troposphère libre. Actuellement les modèles régional et global de chimie troposphérique ne peuvent tenir compte à la fois du transport à grande échelle et du mélange local. Nous avons développé un modèle tridimensionnel qui nous permet d'analyser la chimie et la dynamique troposphérique à ces deux échelles. Pour ce faire, nous avons utilisé une grille non-structurée qui offre un moyen efficace de caractériser la région d'Hawaii à l'aide d'une haute résolution et le restant de l'hémisphère Nord avec une résolution qui décroît au fur et à mesure que l'on s'éloigne d'Hawaii. La distribution de 46 composés gazeux avec 138 réactions, incluant une chimie détaillée des hydrocarbures non-méthaniques (isoprène, éthane, éthène, propène et alpha-pinène) est calculée avec un pas de temps de 20 minutes. A l'aide de notre modèle nous avons simulé une période de huit jours pour chacune des saisons. Les résultats des simulations ont été comparés aux observations et interprétés à l'aide d'études de rétro-trajectoires, de traceurs passifs et de bilans chimiques local et régional de l'ozone et de ses précurseurs.</p>

La conductivité électronique de l'éméraldine sel dépend des conditions de sa synthèse (solvant et dopant utilisés) et de son traitement après synthèse. L'objectif principal de cette thèse est de démontrer et d'interpréter les corrélations entre l'environnement et les propriétés de la forme conductrice de la polyaniline. Dans la partie théorique, nous avons examiné l'influence des différents dopants et solvants sur la structure et les propriétés de la polyaniline. Pour atteindre cet objectif, un large dispositif de méthodes de chimie quantique a été testé et une méthode appropriée a été choisie. Dans la partie expérimentale nous avons utilisé une nouvelle approche pour accéder aux propriétés intrinsèques de la polyaniline i.e. sans utiliser ni solvants ni dopants autres que ceux utilisés lors de la synthèse. Les calculs montrent que la description théorique de la polyaniline dépend fortement du choix de la méthode. La modélisation de l'effet de la polarité du solvant grâce à l'utilisation de la méthode PMC semble être cruciale pour une description fiable de l'interaction polyaniline-dopant. Les résultats obtenus démontrent pour la première fois que les interactions, de la polyaniline avec les dopants dépendent de la nature chimique du solvant et pas du dopant lui-même. De plus, nous avons montré que la stabilité de la forme polaronique (conductrice) augmente avec l'augmentation de la polarité du solvant. Ces conclusions correspondent parfaitement à nos résultats expérimentaux qui montrent le rôle crucial du solvant (et pas des dopants) sur les propriétés de la polyaniline.

Aujourd'hui en France, l'évaluation de la performance de stratégies de sécurité à déployer pour mettre un bâtiment en sécurité vis-à-vis de l'incendie repose sur une étude d'ingénierie en sécurité incendie. Cette étude a pour objectif l'estimation du risque incendie pour différentes stratégies, et pour des scénarios d'incendies jugés pertinents. Pour parvenir à cette estimation, le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment français (CSTB) a mis au point un outil de simulation appelé SCHEMA-SI. Cet outil utilise des réseaux de Petri prédicat-transition différentiels orientés objets et des simulations de Monte Carlo pour générer de multiples scénarios d'incendie. Ces scénarios sont ensuite utilisés pour évaluer le risque incendie encouru avec une stratégie de sécurité. La stratégie est alors jugée d'autant plus performante que le risque incendie est faible. L'objectif de la thèse consiste à contribuer au développement d'une méthode d'analyse de risque incendie utilisant l'outil de simulation SCHEMA-SI. La réflexion a débuté par la définition de ce que devrait être cette méthode. A ce stade, il est apparu que l'une des difficultés que la méthode doit surmonter est celle de la mise en donnés du problème par un groupe d'acteurs impliqués dans la sécurité incendie du bâtiment étudié. Pour résoudre cette difficulté, une méthode de modélisation spécifique a été construite. Cette méthode, baptisée ISI-Systema, repose sur deux fondements principaux : d'une part, un langage graphique de modélisation permettant au groupe d'acteurs de réfléchir à la mise en données du problème en s'appuyant sur une approche systémique ; d'autre part, une démarche de traduction des modèles graphiques obtenus avec le langage systémique en réseaux de Petri compatibles avec SCHEMA-SI.Enfin, une application pratique de cette méthode de modélisation est proposée.

Les environnements logiciels distribués sont de plus en plus complexes et difficiles à administrer car ils sont composés d'applications patrimoniales avec des interfaces d'administration spécifiques. De plus, les tâches d'administration menées par un humain sont sujettes à erreur et à un manque de réactivité. Ceci est particulièrement visible sur les architectures moyennement ou grandement distribuées. Pour résoudre ce problème, nous étudions la conception et l'implantation d'un système d'administration autonome. Le principe est d'encapsuler un morceau de logiciel patrimonial dans un composant puis d'administrer l'architecture patrimoniale comme une architecture à composant. Cependant, nous avons observé que les interfaces d'un modèle à composant sont de trop bas niveau et difficiles à utiliser. Nous introduisons donc des formalismes de haut niveau pour spécifier le déploiement et les politiques de reconfiguration. Cette thèse décrit ces contributions qui sont intégrées dans un prototype de système autonome baptisé TUNe.

Le stockage des déchets ménagers et assimilés est devenu un enjeu important pour l'environnement. Les smectites, ayant une faible perméabilité et une forte capacité à retenir les polluants, sont fréquemment utilisées comme barrière de sécurité passive au fond des alvéoles de stockage. Ce travail consiste à simuler au laboratoire l'infiltration de solutions de polluants métalliques dans des smectites, d'analyser les mécanismes d'interaction et prévoir leur comportement hydraulique et physico-chimique. Pour cela, nous utilisons des smectites naturelles de référence (SWy2 échangée avec différents cations, Na+ et Ca2+), mais aussi une smectite synthétique et des solutions de polluants métalliques (contenant essentiellement Zn et Pb). Les interactions " en batch " ont permis de tester plusieurs paramètres : rapport solide/liquide, concentration du polluant, pH...Les analyses des lixiviats ont montré que l'argile sodique adsorbe mieux les polluants que l'argile calcique et que l'adsorption est meilleure en milieu neutre. Les résultats expérimentaux ont pu être modélisés à l'aide de PHREEQC en utilisant le modèle 2SPNE. A partir des constantes d'échange et de complexation de la littérature, les simulations montrent que le modèle est en très bon accord avec les données expérimentales pour le zinc. Ces résultats ont permis d'établir de nouvelles constantes pour le plomb, et de connaitre les mécanismes d'adsorption en fonction de la concentration en équilibre de la solution métallique et du pH. Pour simuler au laboratoire le fonctionnement d'une barrière argileuse, des expériences d'infiltration sous pression ont été réalisées en oedométrie sur les smectites. Que ce soit avec l'eau déminéralisée, les solutions de polluants métalliques (Cu, Pb, Zn), ou un lixiviat synthétique, à pH libre ou fixé à 5, ces argiles ont des conductivités hydrauliques inférieures à 10-12 m.s-1 qui prouvent leurs bonnes capacités d'étanchéité.

Face au contexte de contamination générale des grandes masses d'eau par les produits phytosanitaires et de la dégradation toujours croissante de leur qualité en France, et dans un contexte régional de pollution de la nappe du fossé rhénan et de l'identification de la zone du piémont alsacien comme une source non négligeable de contamination, des bassins versant observatoires ont été mis en place pour suivre le transfert de pesticides dans ces zones identifiées comme sensibles. C'est à travers l'évolution des concentrations à l'exutoire des bassins que l'état de la contamination est défini et sert de base à la mise en place et à l'évaluation d'actions visant à réduire les transferts de produits phytosanitaires. Mais la stratégie d'observation de cette évolution conditionne la représentation que l'on se fait du problème et par là influence l'efficacité des actions mises en oeuvre. Or, dans un contexte semi-opérationnel, la contrainte économique liée au coût de l'analyse des pesticides est une contrainte majeure qui occulte la prise en compte de l'objectif dans la définition de stratégies de mesure : le faible nombre d'analyses est souvent recherché avant tout, au détriment de la représentativité des mesures. Nous proposons donc, à la lumière des connaissances actuelles sur les processus dominants dans le transfert des pesticides à l'exutoire de sous-bassins agricoles et en se plaçant dans un cadre semi-opérationnel, de répondre à la question suivante : peut-on définir des stratégies de mesure des concentrations en produits phytosanitaires à l'exutoire d'un bassin permettant une représentation non biaisée de la pollution des eaux à moindre frais, c'est-à-dire avec un minimum d'analyses ? Nous utilisons les informations fournies par deux modèles de transfert, adaptés aux données disponibles sur le terrain pour leur paramétrisation, ainsi que l'analyse des incertitudes de modélisation, pour définir deux stratégies d'échantillonnage, adaptées respectivement à une approche globale et distribuée du système, qui permettent de reproduire un chemogramme de référence à l'exutoire du bassin à partir du petit nombre de mesures de concentrations proposé par nos stratégies, en supposant les modèles parfaits. Dans l'état actuel, la méthode n'est pas directement applicable à des cas réels avec les versions de modèles utilisées, conformes à nos exigences scientifiques et à nos contraintes socio-économiques. Ces stratégies à visée opérationnelle doivent donc être utilisées avec des modèles plus performants comme interpolateurs des concentrations mesurées, nécessitant par ailleurs des efforts de paramétrisation non supérieurs aux coûts (argent, temps) consentis pour le suivi des transferts lui-même dans un cadre semiopérationnel. Actuellement ces modèles n'existent pas et la levée de ce verrou constitue une des perspectives, majeure, pour l'aboutissement de la construction de stratégies opérationnelles, que cette étude a fortement contribué à préparer.

La digestion anaérobie implique un écosystème complexe qui dégrade progressivement la matière organique est la transforme en dioxyde de carbone et en (bio)méthane. Ce biogaz est une source d'énergie renouvelable dont l'utilisation s'inscrit dans une optique de développement durable. Le potentiel biogaz reste néanmoins sous-exploité à cause d'un manque d'outils adaptés pour garantir la pérennité des installations et mieux maîtriser la qualité du biogaz. Nous proposons des stratégies pour mieux valoriser les résidus organiques liquides, à travers deux approches. L'une propose des méthodes pour identifier un risque de déstabilisation et prévenir un mauvais fonctionnement du procédé, l'autre repose sur la régulation de la qualité du biogaz. Ces méthodes nécessitent des modèles dynamiques pour décrire avec précision l'évolution des variables du système. Nous proposons une modélisation fine des transferts liquide-gaz, qui conduit à un modèle où le coefficient de transfert (kLa) dépend du débit total de biogaz.<br />Ce lien implique une relation linéaire entre la qualité du biogaz et la concentration en CO2 dissous, qui sert à améliorer les modèles existants. Un indice de risque de déstabilisation du procédé est construit à partir d'une analyse de stabilité d'un modèle simplifié. Cette procédure, appliquée à un procédé pilote, peut détecter une éventuelle déstabilisation du fermenteur, plus tôt que les indicateurs usuels (pH, acides gras volatils). Enfin, nous introduisons une nouvelle stratégie de contrôle de la qualité du biogaz basée sur la régulation de l'alcalinité dans le digesteur. Différentes lois de commande sont proposées et validées expérimentalement sur un réacteur pilote.

Nous présentons dans cette thèse un nouveau modèle statistique de forme et l'utilisons pour la segmentation d'images avec a priori. Ce modèle est représenté par un champ de Markov. Les noeuds du graphe correspondent aux points de contrôle situés sur le contour de la forme géométrique, et les arêtes du graphe représentent les dépendances entre les points de contrôle. La structure du champ de Markov est déterminée à partir d'un ensemble de formes, en utilisant des techniques d'apprentissage de variétés et de groupement non-supervisé. Les contraintes entre les points sont assurées par l'estimation des fonctions de densité de probabilité des longueurs de cordes normalisées. Dans une deuxième étape, nous construisons un algorithme de segmentation qui intègre le modèle statistique de forme, et qui le relie à l'image grâce à un terme région, à travers l'utilisation de diagrammes de Voronoi. Dans cette approche, un contour de forme déformable évolue vers l'objet à segmenter. Nous formulons aussi un algorithme de segmentation basé sur des détecteurs de points d'intérêt, où le terme de régularisation est lié à l'apriori de forme. Dans ce cas, on cherche à faire correspondre le modèle aux meilleurs points candidats extraits de l'image par le détecteur. L'optimisation pour les deux algorithmes est faite en utilisant des méthodes récentes et efficaces. Nous validons notre approche à travers plusieurs jeux de données en 2D et en 3D, pour des applications de vision par ordinateur ainsi que l'analyse d'images médicales.

La médecine actuelle, basée sur les preuves, et la recherche de standardisation qui l'accompagne, sont-elles compatibles avec la variabilité intra- et interindividuelle de la réponse au traitement observée chez les patients ? Au travers de trois interrogations successives (1- La variabilité est-elle significative en infectiologie ; 2- Peut-on décrire et modéliser cette variabilité ; 3- Comment utiliser ces connaissances pour évaluer l'intérêt de stratégies thérapeutiques), nous montrons qu'il ne semble pas possible d'ignorer cette variabilité, que la modélisation pharmacocinétique-pharmacodynamique permet de la décrire de manière satisfaisante, et que nombre de stratégies thérapeutiques actuelles la prennent insuffisamment en compte. Ces résultats remettent en cause les pratiques actuelles de calculs des posologies, dont l'usage exclusif de covariables, et soulignent l'intérêt du suivi thérapeutique et de l'individualisation des posologies

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