La circulation routière est une source majeure de pollution atmosphérique dans les zones urbaines. Les décideurs insistent pour qu’on leur propose de nouvelles solutions, y compris de nouvelles stratégies de management qui pourraient directement faire baisser les émissions de polluants. Pour évaluer les performances de ces stratégies, le calcul des émissions de pollution devrait tenir compte de la dynamique spatiale et temporelle du trafic. L’utilisation de capteurs traditionnels sur route (par exemple, capteurs inductifs ou boucles de comptage) pour collecter des données en temps réel est nécessaire mais pas suffisante en raison de leur coût de mise en oeuvre très élevé. Le fait que de telles technologies, pour des raisons pratiques, ne fournissent que des informations locales est un inconvénient. Certaines méthodes devraient ensuite être appliquées pour étendre cette information locale à une grande échelle. Ces méthodes souffrent actuellement des limites suivantes : (i) la relation entre les données manquantes et la précision de l’estimation ne peut être facilement déterminée et (ii) les calculs à grande échelle sont énormément coûteux, principalement lorsque les phénomènes de congestion sont considérés. Compte tenu d’une simulation microscopique du trafic couplée à un modèle d’émission, une approche innovante de ce problème est mise en oeuvre. Elle consiste à appliquer des techniques de sélection statistique qui permettent d’identifier les emplacements les plus pertinents pour estimer les émissions des véhicules du réseau à différentes échelles spatiales et temporelles. Ce travail explore l’utilisation de méthodes statistiques intelligentes et naïves, comme outil pour sélectionner l’information la plus pertinente sur le trafic et les émissions sur un réseau afin de déterminer les valeurs totales à plusieurs échelles. Ce travail met également en évidence quelques précautions à prendre en compte quand on calcul les émissions à large échelle à partir des données trafic et d’un modèle d’émission. L’utilisation des facteurs d’émission COPERT IV à différentes échelles spatio-temporelles induit un biais en fonction des conditions de circulation par rapport à l’échelle d’origine (cycles de conduite). Ce biais observé sur nos simulations a été quantifié en fonction des indicateurs de trafic (vitesse moyenne). Il a également été démontré qu’il avait une double origine : la convexité des fonctions d’émission et la covariance des variables de trafic. / Road traffic is a major source of air pollution in urban areas. Policy makers are pushing for different solutions including new traffic management strategies that can directly lower pollutants emissions. To assess the performances of such strategies, the calculation of pollution emission should consider spatial and temporal dynamic of the traffic. The use of traditional on-road sensors (e.g. inductive sensors) for collecting real-time data is necessary but not sufficient because of their expensive cost of implementation. It is also a disadvantage that such technologies, for practical reasons, only provide local information. Some methods should then be applied to expand this local information to large spatial extent. These methods currently suffer from the following limitations: (i) the relationship between missing data and the estimation accuracy, both cannot be easily determined and (ii) the calculations on large area is computationally expensive in particular when time evolution is considered. Given a dynamic traffic simulation coupled with an emission model, a novel approach to this problem is taken by applying selection techniques that can identify the most relevant locations to estimate the network vehicle emissions in various spatial and temporal scales. This work explores the use of different statistical methods both naïve and smart, as tools for selecting the most relevant traffic and emission information on a network to determine the total values at any scale. This work also highlights some cautions when such traffic-emission coupled method is used to quantify emissions due the traffic. Using the COPERT IV emission functions at various spatial-temporal scales induces a bias depending on traffic conditions, in comparison to the original scale (driving cycles). This bias observed in our simulations, has been quantified in function of traffic indicators (mean speed). It also has been demonstrated to have a double origin: the emission functions’ convexity and the traffic variables covariance.

En Europe, le secteur du bâtiment représente près de la moitié de la consommation énergétique totale (dont 60 % pour le chauffage et la climatisation) et des rejets de CO2. Ainsi, une maîtrise de la consommation énergétique dans différents secteurs (bâtiment, transports et industrie) est nécessaire. L’utilisation de matériaux « super-isolants » thermiques tels que les panneaux isolants sous vide (PIV) dans la rénovation et dans de nouvelles constructions à très faible consommation énergétique sont prometteurs. Un PIV est composé d’un matériau de cœur thermoscellé dans une enveloppe hermétique mise sous vide. Le cœur est constitué d’un empilement de nano poudres de silices à très forte porosité (> 90%) et à très fine structure poreuse (< 200 nm). Deux types de silices sont utilisés : les silices pyrogénées (FS) avec lesquelles on obtient des PIV manipulables pour une densité de cœur de 160 kg/m3 après compaction contre 250 kg/m3 pour les silices précipitées (PS). Les PIV à base de silices FS sont plus efficaces thermiquement et mécaniquement que ceux à base de silice PS, mais restent plus coûteux. Cette étude propose de comprendre les différences de propriétés mécaniques entre les compacts de silice FS et PS. Ainsi, les comportements en compression œdométrique et en indentation sphérique d’une silice pyrogénée Konasil 200 et de deux silices précipitées Tixosil 43 et 365 ont été analysés. Ceux-ci sont complétés par des observations structurales en microscopie électronique à transmission (MET) et en diffusion de rayons X aux petits angles (SAXS). Le couplage de ces résultats à l’étude du vieillissement et de la structure multiéchelles des poudres permet d'identifier les causes des écarts des propriétés observées entre silices FS et PS. Ainsi, l’impact de la chimie de surface et de l’organisation multiéchelles entre les objets observés est mis en évidence pour expliquer les différences de propriétés mécaniques entre silices FS et PS. / Buildings account for almost the half of the total energy consumption (60% for heating and cooling) and CO2 emissions in Europe. Thus, the control of energy consumption in building appears as critical. In that perspective, "super-thermal insulating" materials such as vacuum insulation panels (VIP) are promising, both for buildings renovation, and for new energy-efficient constructions. A VIP is composed by a sealed core material in which vacuum is established. The core is made of an open nanoporous stack of silica powders with very high porosity (> 90%) and very fine porous structure (< 200 nm). Two types of silica are typically used: first fumed silica (FS) which enable to process panels with a sufficient compression strength for handling for a density as low as 160 kg/m3, second precipitated silica (PS) which enable to process denser panels with a minimal density of about 250 kg/m3. VIPs made of FS powders are more efficient in terms of thermal and mechanical properties as compared of VIP made of PS powders. However, their price is higher. This study aims at understanding the differences in mechanical properties noted between compacted FS and PS powders. Oedometric compression tests and spherical indentation test were carried out on compacts of Konasil 200 FS silica and on compacts of Tixosil 43 and 365 PS silica. In addition, structural observations of the powders were made using transmission electron microscopy (TEM) and small angle X-ray scattering (SAXS). These results permit to identify the parameters leading differences between FS and PS powders. Thus, surface chemistry, multiscale organization and interactions forces are highlighted to explain the differences in mechanical properties between compacts of FS and PS silica.

Ce travail de thèse porte sur l'étude des propriétés statiques et dynamiques de solutions de sphères dures attractives à courte portée. Pour ce faire, nous avons développé au laboratoire un algorithme original appelé Browian Cluster Dynamics (BCD). Avec cet algorithme, une assemblée de sphères dures attractives et browniennes peut être relaxée depuis une température infinie jusqu'à son état d'équilibre à une température donnée en suivant une trajectoire réaliste dans l'espace des phases. Cette technique est basée sur le mouvement coopératif diffusionnel des amas transitoires formés au cours de la réaction d'agrégation. Cela nous permet d'accéder aux propriétés statiques, cinétiques et dynamiques du système, à tout instant, même loin de l'équilibre thermodynamique. De plus, la technique BCD permet de prendre en compte la rigidité des liens formés entre les sphères. En limitant la portée de l'interaction à une adhésion de contact, on a pu empêcher la séparation de phase et étudier ainsi les phénomènes de percolation et de transition vitreuse en diminuant la température. Ainsi nous avons pu montrer que les verres attractifs n'existent qu'à température nulle. En rendant les liens formés rigides, nous avons pu nous affranchir des phénomènes de cristallisation naturellement présents dans ce type de système et étudier la cinétique de séparation de phase de type liquide-liquide ainsi que les phénomènes de percolation dans la solution. L'introduction de la flexibilité des liens nous a permis d'étudier son influence sur le diagramme de phase (cristallisation) mais aussi sur les phénomènes d'agrégation irréversible. Cela nous a permis de comprendre la structure locale des amas formés au cours de certains processus d'agrégation irréversible au cours desquels les amas se restructurent par glissement des particules les constituant. Enfin, nous nous sommes intéressés aux propriétés de transport de matière dans les gels formés par agrégation irréversible. Pour cela nous avons étudié le mouvement brownien d'un traceur de taille variable dans des gels fabriqués à différentes concentrations et conditions d'agrégation. Nous avons pu établir une loi phénoménologique reliant le coefficient de diffusion du traceur au volume accessible à son centre de masse. La loi d'échelle gouvernant la transition entre diffusion et localisation du traceur est bien expliquée par la théorie de la percolation.

Ce travail est centré sur l'étude des suspensions aqueuses de<br />Laponite à l'équilibre mécanique et sous écoulement. Le premier<br />objectif de cette étude a été de préciser les conditions de<br />formation du gel, en faisant varier les interactions, au travers<br />de la force ionique (NaCl) et de la présence de différents<br />additifs comme le pyrophosphate de sodium ou des couches de<br />polymères adsorbées (POE) qui ralentissent l'agrégation des<br />particules. Nous avons associé pour cela différentes techniques<br />(observations visuelles, diffusion de lumière statique et<br />dynamique, rhéologie classique et optique). L'origine de la<br />gélification, la structure des suspensions de Laponite à<br />l'équilibre et sous cisaillement en présence ou non d'additifs ont<br />également été déterminées. L'étude des suspensions, couvrant une<br />large gamme de forces ioniques et s'étendant dans un régime très<br />dilué, nous a permis de construire un diagramme de phase à temps<br />long qui tient mieux compte des cinétiques d'équilibre de la<br />Laponite et de conclure à la formation d'un gel par agrégation (et<br />non vitrification par répulsion des particules) dans ces systèmes.<br /><br />L'adsorption du POE sur les particules puis la cinétique<br />d'agrégation des suspensions de Laponite en présence du POE ont<br />été étudiées pour différentes concentrations et masses molaires de<br />POE. Nous concluons que la couche de polymère adsorbé ne suffit<br />pas à écranter totalement l'influence des interactions<br />électrostatiques. De plus, les POE de masses molaires élevées<br />pontent plusieurs particules de Laponite formant des agrégats<br />tenus entre eux, même sous écoulement, par l'intermédiaire du POE.

Dans la première partie, nous présentons l'étude de la structure de nanocomposites nanosilice-latex et de colloïdes (micelles adsorbées, complexes de colloïdes), par diffusion de neutrons aux petits angles. Dans la deuxième partie, les propriétés mécaniques des nanocomposites sont discutées. Nous présentons également une simulation numérique d'un réseau de polymères très enchevetré. Dans le dernier chapitre, nous décrivant un prototype de spectromètre de diffusion de neutrons aux très petits angles, installé au Laboratoire Léon Brillouin.

Les bruts lourds et extra-lourds ainsi que les résidus pétroliers issus des étapes de distillation constituent une réserve énergétique importante, alors que l'offre en pétroles légers s'appauvrit. Ces produits sont chargés en molécules lourdes et nécessitent des étapes de raffinage élaborées pour être convertis et valorisés. Une des limitations actuelles de ces procédés est la faible mobilité, au sein du réseau poreux des catalyseurs, des molécules auto-associées les plus lourdes : les asphaltènes. L'examen d'une littérature abondante montre que le comportement d'agrégation de ces espèces reste sujet à débat. Pour décrire et comprendre l'agrégation de ces molécules complexes, particulièrement dans les conditions de température des procédés, la diffusion de rayonnement a constitué la principale technique expérimentale de cette étude pour observer les systèmes colloïdaux sur une échelle de taille étendue (1 nm - 1 μm). La complémentarité des sondes (neutrons/rayons X/lumière, ainsi que statique/dynamique) a permis d'améliorer la sélectivité des modèles. Dans un premier temps, une étude approfondie des asphaltènes en solvants modèles a été menée pour décrire finement les différents états d'agrégation : des nanoagrégats de molécules sous la forme d'un disque plat organisés en coeur aromatique/couronne aliphatique s'associent en clusters polydisperses présentant une structure fractale. Dans un deuxième temps, ce schéma d'organisation a pu être étendu aux résidus de distillation. L'étude de fractions issues de nanofiltration a permis de montrer que ces fluides complexes sont assimilables à une suspension de particules. Leur comportement à haute température (300°C) a montré que si les clusters se dissocient à haute température, les nanoagrégats subsistent. Le schéma d'organisation et son évolution avec la température est en bon accord avec les variations de viscosité observées. Par la description approfondie de l'organisation colloïdale de ces systèmes en condition d'usage, les étapes de transport et de raffinage des produits pétroliers seront mieux appréhendées.

Le virus de la rougeole est un virus à ARN négatif, membre de la famille des Paramyxoviridae. Le complexe de réplication viral comprend trois protéines principales : la polymérase à ARN ARN-dépendante (L), la nucléoprotéine (N) et la phosphoprotéine (P). Cette thèse présente une étude structurale, par des méthodes biochimiques et biophysiques, de la phosphoprotéine et de la nucléoprotéine produites dans la bactérie Escherichia coli. J'ai étudié les déterminants de la polymérisation de N et identifié un variant intéressant pour l'étude de N par cristallographie aux rayons X. J'ai aussi mis au point la purification d'un complexe de N et P, prélude à son étude structurale. Par ailleurs, j'ai montré que la partie N-terminale de P est intrinsèquement désordonnée. J'ai pu étendre ce résultat aux protéines P de nombreux virus apparentés par une étude bio-informatique. J'ai ensuite démontré l'importance du désordre structural au sein du complexe réplicatif des Paramyxoviridae #à la fois par son abondance et d'un point de vue fonctionnel#. Au-delà de leur intérêt pratique immédiat, ces résultats indiquent que la machinerie réplicative de ces virus pourrait constituer un système modèle pour l'étude du désordre structural dans les protéines. De plus, ils soulèvent de nombreuses questions et sont donc un prélude à une refonte de notre vision du complexe réplicatif de ces virus dont l'étude revêt une importance majeure en santé humaine.

Cette thèse porte sur le développement d'une méthode non-paramétrique pour l'apprentissage supervisé de règles d'ordonnancement à partir de données étiquetées de façon binaire. Cette méthode repose sur le partitionnement récursif de l'espace des observations et généralise la notion d'arbre de décision au problème de l'ordonnancement, les règles de score produites pouvant être représentées graphiquement par des arbres binaires et orientés. Afin de proposer une méthode d'apprentissage flexible, nous introduisons une procédure permettant, à chaque itération de l'algorithme, de scinder l'espace des observations selon diverses règles, adaptatives et complexes, choisies en fonction du problème considéré. De plus, pour lutter contre le phénomène de sur-apprentissage, nous proposons deux procédures de sélection de modèle, fondées sur la maximisation de l'ASC empirique pénalisée par une mesure de la complexité du modèle. Enfin, dans le but de réduire l'instabilité des arbres d'ordonnancement, inhérente à leur mode de construction, nous adaptons deux procédures d'agrégation de règles de prédiction ré-échantillonnées : le bagging (Breiman, 1996) et les forêts aléatoires (Random Forests, Breiman, 2001). Une étude empirique comparative entre différentes configurations de l'algorithme et quelques méthodes de l'état de l'art est présentée, ainsi que l'application à la problématique industrielle de l'objectivation des prestations d'un véhicule automobile. De plus, nous exploitons cette méthode de scoring pour introduire une heuristique de test d'homogénéité entre deux populations, permettant de généraliser les tests de rangs au cas multi-dimensionnel.

Le contexte global de ce travail de recherche concerne la structuration de l'innovation technologique en PME, pour la définition de procédés de fabrication. Cela passe par la mise en place d'un processus de conception basé sur la réutilisation des connaissances, ainsi que sur la recherche de concepts nouveaux. La méthodologie de conception et la base de connaissances proposées sont destinées à devenir un outil d'aide à la conception et à la mise en place de nouveaux procédés de montage ou d'assemblage. Toutefois, faciliter l'application du processus de conception, il a été nécessaire d'identifier des heuristiques permettant d'accompagner le concepteur. Par ailleurs, les méthodes actuelles de capitalisation de connaissances sont difficilement accessibles aux petites entreprises, du fait de leur manque de ressources et de la complexité des outils. Ainsi, nous avons développé une méthodologie et des outils d'utilisation simple et rapide, accessibles à un personnel non spécialiste de la conception, de la capitalisation ou de l'innovation. La structuration de la connaissance est proposée autour d'une logique fonctionnelle. La démarche de conception est également basée sur la décomposition fonctionnelle du système et intègre la simplification de l'architecture de système dès les premières phases du processus. A cette fin, des phases d'agrégation puis d'agencement sont proposées et sont guidées par des heuristiques. La capitalisation de la connaissance a été réalisée dans la PME MARQUET & Cie. La conception d'une machine automatisée d'assemblage de chaussons, illustre le processus global et les outils proposés.

Les travaux effectués dans cette thèse concernent les cellules photovoltaïques fabriquées à partir de matériaux organiques discotiques. Ces derniers possèdent de bonnes propriétés de transport de charges et d'excitons lorsque les matériaux impliqués sont ordonnés sous forme de colonnes. Une stratégie est proposée et étudiée pour améliorer les paramètres de ces dispositifs organiques. En particulier, des investigations ont été menés sur la structuration des matériaux en solution et en films minces. En divers solvants organiques, l'agrégation des molécules discotiques en colonnes d'une taille de quelques nanomètres a été mis en évidence, avec un empilement dense des disques dans la colonne et sans ordre intercolonnaire dépassant les voisins directs. Par diffraction des rayons X en incidence rasante, la structure des films minces a été exploré. Les résultats soulignent l'indispensable nécessité d'orienter les films de cristaux liquides colonnaires.