Les glycosyltransférases et les lectines sont deux familles de protéines impliquées respectivement dans la biosynthèse et la reconnaissance spécifique des glucides. Une partie de ces travaux a été consacrée à la mise à jour de la base de données des structures cristallographiques de glycosyltransférases. La modélisation par homologie de certaines glycosyltransférases d'intérêt biologique dont les structures cristallographiques n'ont pas encore été résolues a été effectuée. Des simulations de dynamique moléculaire de la glycosyltransférase LgtC, qui participe à la biosynthèse des lipooligosaccharides (LOS) chez la bactérie Neisseria meningitidis, ont permis de suggérer un mécanisme de réaction.<br />La lectine PA-IIL de Pseudomonas aeruginosa présente une affinité inhabituellement forte pour le fucose. Les calculs quantiques sur un modèle incluant le site de liaison de la lectine en complexe avec le fucose ont montré que la l'interaction forte entre la protéine et le ligand pourrait partiellement être causée par une délocalisation importante des charges électrostatiques.

La modélisation de la dynamique des forêts naturelles tropicales peut reposer sur deux niveaux de description : l'arbre ou la distribution en taille des arbres au sein du peuplement. Mes travaux ont porté essentiellement sur le lien entre ces deux niveaux de description, que ce soit d'un point de vue théorique ou appliqué. La théorie de l'agrégation permet ainsi de basculer du niveau détaillé de l'arbre au niveau agrégé de la distribution. Lorsque les interactions entre arbres ne sont pas dépendantes des distances, l'agrégation est asymptotiquement parfaite. Dans le cas contraire, il est essentiel de pouvoir modéliser la relation rétro-active de la dynamique sur la répartition spatiale des arbres. La méthode des moments apporte alors une solution approximative à la question de l'agrégation. La question peut également être abordée dans le sens inverse (désagrégation), le modèle de dynamique étant vu comme un algorithme de simulation d'un processus ponctuel marqué (la marque étant la taille des arbres). Ces questions se transposent pour traiter le cas de la diversité spécifique propre aux forêts tropicales. La théorie de l'agrégation peut à nouveau être mise en oeuvre pour regrouper les multiples espèces en groupes ayant des caractéristiques de dynamique communes.

Les sols à faible portance, posent de réels problèmes pour la construction des ouvrages de génie civil (tassements différentiels importants). Actuellement il existe de nombreuses solutions pour améliorer la qualité de ces sols dont les techniques de renforcement par pieux. Parmi ces méthodes l'une d'elles, en pleine expansion dans certains pays, consiste à ajouter au dessus de réseau de pieux une nappe de renfort géosynthétique. Dans cette technique les charges dues au remblai sont transmises aux pieux soit directement par le sol de remblai par report de charge, soit indirectement par l'intermédiaire de la nappe géosynthétique par effet membrane. <br /><br />L'objectif de cette étude est d'une part de mieux comprendre le comportement de ces ouvrages pour permettre leur dimensionnement et d'autre part de tester un dispositif expérimental permettant de suivre dans le temps le comportement de l'ouvrage (système de mesures par fibres optiques Géodetect). Pour atteindre cet objectif, un programme de recherche regroupant des expérimentations et des modélisations numériques, a été entrepris en collaboration avec la société Tencate. Des expérimentations en vraie grandeur ont été réalisées à Kuala Lumpur en Malaisie dans des conditions spécifiques pour étudier le comportement en membrane du géosynthétique au-dessus du réseau de pieux et pour appréhender les phénomènes de report de charge. <br /><br />Une modélisation originale couplant éléments finis et éléments discrets a été développée pour compléter l'étude expérimentale. L'approche continue a permis de modéliser efficacement le comportement en membrane des nappes géosynthétiques. Quant à l'approche discrète, elle a permis d'analyser les mécanismes de transfert de charge dans le remblai. La comparaison et l'analyse des résultats ont permis de mieux comprendre ces mécanismes et de mieux appréhender le dimensionnement de ces ouvrages.

Désireux de mettre au point de nouvelles substances pouvant présenter une activité biologique potentielle au niveau du Système Nerveux Central, nous avons envisagé d'étudier les Relations Quantitatives Structure-Activité (QSAR) sur plusieurs familles de composés 5-HT1A. L'objectif était de prédire l'activité et la sélectivité biologique de nouveaux ligands 5-HT1A vis-à-vis de certains neurorécepteurs transmembranaires (5-HT1A, alpha1, alpha2, D2). Pour ce faire, 382 composés issus de différentes familles chimiques (indole, tétraline, chromane, thiochromane, pipérazine, etc...) ont été modélisés et superposés aux pharmacophores 5-HT1A. Nous avons ensuite, pour chaque molécule, calculé et comparé différents descripteurs moléculaires représentatifs de l'aspect électrostatique, lipophilique, stérique et topologique. Les différentes tables constituées des composés et des descripteurs ont ensuite été étudiées par des analyses statistiques comme l'analyse en composantes principales, l'analyse discriminante, la régression multiple et l'analyse Partial Least Square. A partir des meilleurs modèles statistiques, l'activité biologique de nouveaux ligands a été prédite. Après la synthèse et les tests pharmacologiques, ces prédictions se sont révélées précises (écart moyen de 1 unité de pIC50). En parallèle, une étude de dynamique moléculaire du récepteur sérotoninergique transmembranaire 5-HT1A a été entreprise afin de rendre compte de l'importance fonctionnelle de ces ligands au niveau des interactions électrostatiques, stériques et lipophiliques mises en jeu au sein du site actif du récepteur. Ces études sur un nombre limité de complexes ligand/récepteur ont aussi été menées afin de comprendre le rôle de certaines parties fonctionnelles de ces ligands, rôle mal défini jusqu'alors par les autres techniques. Nous avons aussi obtenu des informations qualitatives sur les interactions et la mobilité de certaines parties du récepteur, entre autres sur les hélices transmembranaires TMH5, 6 et 7.

Nous avons modélisé numériquement la stabilité d'un système de deux couches d'un même fluide pur supercritique soumis à une différence de température initiale à l'interface. La grande compressibilité et la faible diffusivité thermique des fluides critiques entraînent une instabilité gravitationnelle de type Rayleigh-Taylor de la couche de diffusion. Cette instabilité est similaire à celle que l'on retrouve dans le cas de deux fluides miscibles à condition de remplacer le coefficient de diffusion moléculaire par celui de la diffusion thermique. Nos résultats numériques semblent être consistants, d'un point de vue de la relation de dispersion dans le cas linéaire, avec ceux de Duff et al. [Duf62] considérés dans le cas de deux fluides miscibles. Nous avons aussi montré que, lorsque l'épaisseur de la couche inférieure devient plus petite que l'épaisseur de la couche de diffusion thermique basée sur le taux de croissance maximal alors le système devenait stable. Un diagramme de stabilité a été établi en fonction de trois paramètres: l'épaisseur de la couche inférieure, la différence de densité entre les deux couches et la distance au point critique. Lorsque l'on s'approche du point critique, la stratification devient de plus importante (à cause de la forte compressibilité) et tend à stabiliser la configuration. Par ailleurs, le filtrage acoustique initialement utilisé afin de réduire les coûts de calcul, ne s'est pas avéré nécessaire puisque la méthode des volumes finis est naturellement filtrante (formulation intégrale ou variationnelle des équations).

Ce travail se propose d'utiliser une visite d'usine pour faire élaborer un référent empirique en début de l'apprentissage de la thermodynamique chimique. S'appuyant sur le schéma de modélisation de J.-L. Martinand (1995), le travail comporte une analyse du fonctionnement de l'usine en vue de construire des élaborations modélisantes accessibles aux étudiants, faite sur la base du discours produit par un technicien chargé de la maintenance et des documents techniques mis à notre disposition. En parallèle à l'analyse de ces données, un essai de séquence incluant une visite d'usine a permis de repérer les questions que les étudiants se posent, celles sur lesquelles ils progressent, les liens qu'ils essayent d'établir avec leurs connaissances théoriques. L'articulation de ces deux volets permet d'élaborer des activités à proposer aux étudiants. Ce travail constitue une mise à l'épreuve d'un cadre théorique qui permet de repérer la diversité et les évolutions des descriptions d'un réel.

Cette thèse porte sur le vieillissement thermo-oxydant de fibres géotextiles en polypropylène, l'objectif principal étant la prédiction de durée de vie à partir d'essais de vieillissement accéléré par une méthode non-empirique. Des essais ont été réalisés à des températures comprises entre 50 et 130°C et des pressions d'oxygène entre 0,02 et 5,0 MPa sur du PP non stabilisé et sur divers échantillons de PP contenant diverses concentrations de phosphite ou d'anti-oxydant phénolique. L'étude de l'effet d'un milieu aqueux sur le vieillissement a également été abordée. L'ensemble des données bibliographiques disponibles et des résultats expérimentaux acquis a permis de faire une proposition de schéma mécanistique (processus d'oxydation radicalaire en chaîne ramifié) qui a conduit à un schéma cinétique dont la résolution, dégrossie par voie analytique, est en définitive obtenue par voie numérique. Ce modèle permet de simuler les courbes cinétiques d'évolution de la structure chimique du PP dans toute l'étendue des intervalles de température et de pression étudiés. Les paramètres cinétiques, déterminés par méthode inverse, prennent des valeurs physiquement raisonnables. Le nombre et la diversité des tests de validité du modèle (dosage des carbonyles et des hydroperoxydes) permettent de garantir sa pertinence. L'étude des stabilisants, outre le fait qu'elle complète le modèle, a permis de déterminer des paramètres cinétiques jusqu'ici inconnus, et de mettre en évidence l'existence de processus élémentaires (en particulier une réaction phénol-oxygène) jusqu'ici ignorés. Enfin, l'accélération du vieillissement dûe à l'extraction des stabilisants par un milieu aqueux environnant a été prouvée, et sa modélisation, bien qu'incomplète, ne semble pas inaccessible, ce qui permet d'envisager une prédiction non empirique de la durée de vie des géotextiles.

Les tourbières nordiques, sont des écosystèmes humides ayant la particularité de produire plus de matière organique qu'elles n'en décomposent. Elles ont ainsi accumulé de formidables quantités de carbone depuis le début de la dernière déglaciation. C'est pour cette raison qu'elles représentent un intérêt particulier pour la modélisation du climat global. En effet, contenant environ un tiers du carbone des sols tout en ne couvrant qu'environ 3% de la surface terrestre, les tourbières émettent également de grandes quantités de méthane, qui a un pouvoir de réchauffement climatique 23 fois plus important que le dioxyde de carbone. Afin de pouvoir intégrer ces différents facteurs dans les modèles globaux du climat et d'estimer leur incidence sur le cycle global du carbone, il est nécessaire de mieux connaitre la dynamique du carbone dans les tourbières elles-mêmes. Les tourbières nordiques ont la capacité d'archiver des informations rapportant les différents changements qu'elles ont subis depuis leur développement. Ces changements incluent les changements climatiques régionaux, qui ont affecté leur végétation et la dynamique du carbone, mais aussi des changements autogènes, c'est-à-dire propres à leur dynamique interne. Il est donc nécessaire de prendre en compte ces différents facteurs en vue de reproduire leur dynamique. Cette thèse a pour objectif d'évaluer la connaissance de la dynamique du carbone dans les tourbières par le biais de l'évaluation du Holocene Peat Model (Frolking et al. 2010). Ce modèle comprend une description des processus d'accumulation, de décomposition, du bilan hydrique et une représentation de la végétation par 12 groupes fonctionnels de plantes ainsi que les boucles de rétroaction entre ces différents processus. Son évaluation a été effectuée en deux étapes. Dans un premier temps, une analyse de sensibilité a permis de déceler les paramètres du modèle ayant une influence sur la quantité totale de carbone dans les simulations, puis les interactions entre les paramètres ont également été analysées. Les résultats montrent que certains paramètres représentent des sources d'incertitude importantes et devraient être l'objet de plus amples recherches (tels que la conductivité hydraulique, le gradient d'anoxie, certains paramètres contrôlant le bilan hydrique et la densité sèche). De plus, parmi les milliers de simulations effectuées, on observe que plusieurs types de développements des tourbières sont possibles, bien que la méthodologie mette l'emphase sur les processus autogènes et contraigne les processus allogènes à un régime de précipitation et une productivité primaire nette (PPN, servant d'indicateur climatique) constants. Par ailleurs, il apparaît que les sphaignes ont une influence sur le type de développement de la tourbière, ce qui affecte par conséquent l'accumulation du carbone. Dans un second temps, le modèle est calibré pour deux sites de la région de la Baie James au Québec. Il s'agit de deux tourbières ombrotrophes ouvertes ayant des caractéristiques écohydrologiques et des taux d'accumulation de carbone différents. Pour chacun de ces sites, deux simulations sont réalisées : la première est basée sur une reconstruction des précipitations et la seconde sur une reconstruction des niveaux de nappe phréatique. Il est notable que les résultats des simulations révèlent des périodes durant lesquelles les tourbières présentent des pertes nettes de carbone. En comparant les résultats des simulations avec les taux d'accumulation de carbone et les résultats des analyses de macrorestes végétaux, on constate que le modèle reproduit, de façon générale, les variations observées dans ces séries de données. De plus, il est conclu que ce modèle peut être utilisé comme outil d'identification des causes de variations de l'assemblage végétal. Bien que de certains processus doivent être étudiés plus avant afin de limiter les incertitudes du modèle, cette thèse a permis d'établir la validité des concepts de dynamique du carbone dans les tourbières en intégrant l'évaluation des dynamiques d'échelle globale et locale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Tourbière, modélisation, évaluation, analyse de sensibilité, forçage, fonction de transfert.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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