Cette thèse adresse le problème de la commande prédictive non linéaire (CPNL) appliquée aux systèmes à dynamiques rapides. Pour ces systèmes, le temps de calcul disponible peut s'avérer insuffisant pour la résolution des problèmes d'optimisation fortement non linéaires et contraints. Dans ce contexte, l'approche paramétrique utilisée dans cette thèse peut s'avérer un choix pertinent pour résoudre ce type de problèmes. Deux exemples d'application sont présentés pour souligner les avantages de la méthode paramétrique: le circuit d'air d'un moteur diesel et le système des pendules jumeaux sur un chariot. Une validation expérimentale sur les deux procédés est aussi proposée pour montrer l'efficacité des solutions proposées.

La métropole de Jakarta est fortement exposée aux menaces liées à l'eau, entre l'excès d'eau lors des inondations, le manque d'eau potable et la pollution de l'eau qui engendrent des menaces sanitaires. Si toutes les catégories sociales sont victimes des catastrophes liées à l'eau, les communautés pauvres des quartiers informels précaires sont particulièrement vulnérables notamment du fait de moyens de protection limités. Elles adoptent des comportements dangereux face aux menaces, auxquelles elles s'exposent et qu'elles aggravent de surcroît par des pratiques inadaptées. Par une approche géo-ethnographique et sociale, cette étude cherche dans un premier temps à mettre en évidence les causes profondes de vulnérabilité, en testant les hypothèses issues des deux paradigmes encadrant la recherche sur les risques. Elle met en exergue la dimension quotidienne des catastrophes et leur ancrage dans un long processus de marginalisation par rapport aux ressources. Dans un deuxième temps, des enquêtes auprès des acteurs institutionnels de la gestion du risque et du développement urbain, remises en perspectives par rapport au contexte international permettent d'appréhender les difficultés structurelles de gestion et l'inadaptation des stratégies de réduction des risques et de comprendre les enjeux politiques sous-jacents qui l'expliquent. Enfin, après une analyse participative de projets développés à l'échelle communautaire par les acteurs non institutionnels, ce travail propose une discussion sur le rôle des nombreux acteurs de l'échelle locale à internationale dans la mise en place de stratégies efficaces de réduction des risques de catastrophe pour les communautés vulnérables.

L'agriculture représente 10-15 % des émissions anthropiques de gaz à effet de serre (GES), ce qui justifie que ce secteur soit amené à jouer un rôle dans la lutte contre les changements climatiques. Les échanges de GES entre agro-écosystèmes et atmosphère font intervenir trois composés : le protoxyde d'azote (N2O), le méthane (CH4) et le dioxyde de carbone (CO2). La prédiction de ces échanges de GES nécessite de prendre en compte les processus sous-jacents au sein du système sol-plante, qui sont fortement régulés par les conditions agro-pédoclimatiques. L'utilisation de modèles biophysiques est actuellement une approche très prometteuse en ce sens, mais encore en émergence. La problématique centrale de ce travail de thèse est l'estimation du pouvoir de réchauffement global des agro-écosystèmes, basée sur une modélisation biophysique des agro-écosystèmes et de leurs échanges de GES avec l'atmosphère. Le développement du modèle CERES-EGC a permis d'estimer ses paramètres, grâce à une méthode originale de calibration bayésienne, et d'évaluer son erreur de prédiction pour la simulation des flux de N2O et de CO2 à l'échelle de la parcelle. Ce modèle est désormais en mesure de prédire le bilan de GES des systèmes de cultures. L'application du modèle sur des sites expérimentaux aux conditions pédoclimatiques contrastées a permis de quantifier le pouvoir de réchauffement global de systèmes de cultures à l'échelle de rotations et de tester différentes stratégies de mitigation. L'utilisation et le développement du modèle dans une perspective d'extrapolation spatiale permet de produire des inventaires d'émissions de GES par les surfaces agricoles à échelle régionale.

Pour mieux comprendre les résultats géophysiques en termes de géologie, il est important d'utiliser différents types de données acquises par plusieurs méthodes. Une seule méthode géophysique n'a pas nécessairement la résolution suffisante pour expliquer la géologie. Avec une seule méthode, il peut être difficile de donner un sens géologique aux anomalies observées dans les modèles. L'inversion conjointe, en revanche, est une approche permettant de combiner des données de différentes natures. L'inversion conjointe peut être réalisée de deux façons : structurale ou pétrophysique. On peut subdiviser les inversions conjointes en deux groupes : l'inversion conjointe de méthodes sensibles au même paramètre physique comme les sondages électriques DC-DC et AC-DC, et l'inversion conjointe de méthodes sensibles aux paramètres de natures différentes, comme la gravimétrie et la sismique ou la sismique et la magnétotellurique (MT).Dans ce travail de thèse, je présente la solution de l'inversion conjointe de données MT et gravimétriques. La bonne résolution verticale mais la faible couverture spatiale des données MT peuvent être complémentaire des données gravimétriques qui possèdent une excellente couverture spatiale mais une faible résolution verticale.Le problème qui se pose dans l'inversion conjointe de données de différentes natures, est comment relier les différents paramètres. Des formules analytiques entre les vitesses sismiques et les densités ou entre les résistivités électriques et les densités sont destinées à des études spécifiques. En général, il n'est pas évident de relier les paramètres par des relations pétrophysiques. Par conséquent, il est nécessaire de développer des algorithmes qui n'imposent pas de relation spécifique entre les paramètres. L'approche d'inversion conjointe présentée ici est assez générale. Je pose une fonction de condition géométrique (GCF) sous laquelle les paramètres varient dans le même domaine pour imager les mêmes milieux.La méthodologie développée durant cette thèse est testée et validée sur des modèles synthétiques. Une application est réalisée sur les données réelles acquises dans la région de Turkana, Nord Kenya, une branche du Rift Est Africain. Les résultats obtenus ont permis de confirmer certaines conclusions apportées par les résultats de la sismique réflexion et d'apporter de nouvelles informations. L'étude a permis, en effet, de mettre en évidence deux Bassins en forme de demi-graben et de déterminer l'épaisseur des basaltes, jusque là inconnus. Une stratigraphie est proposée pour les bassins de Turkana et de Kachoda. Concernant l'étude de la lithosphère, nos résultats montrent une croûte très hétérogène et un manteau supérieur homogène. Deux anomalies (conductrices et moins denses) ont été mises en évidence entre la croûte inférieure.Ces anomalies peuvent être des zones de fusion partielle à priori sont déconnectées du manteau supérieur ou s'est initié la fusion.

L'identification du problème de morcellement des connaissances en physiologie en 2001 en France et en 2002-2003 au Liban a fait l'objet de plusieurs analyses. Les élèves de Cinquième et de Seconde comme d'ailleurs leurs enseignants mobilisent peu de liens entre les différents systèmes physiologiques étudiés d'une part et avec le système nerveux d'autre part. La relation entre tous ces systèmes et les besoins des cellules du corps est généralement absente, d'où les difficultés rencontrées par les élèves à mobiliser les concepts enseignés pour résoudre des problèmes. Les obstacles didactiques, épistémologiques et psychologiques mis en évidence dans ce travail de recherche pourraient constituer des éléments d'explication à ce cloisonnement des connaissances. Cependant, ces obstacles pourraient être franchis si la formation des enseignants en faisait un objectif pédagogique. En effet, à la suite d'une session de formation des enseignants à « l'enseignement de la physiologie selon le paradigme de la complexité », l'échantillon d'élèves dont les enseignants ont participé à la session et ont expérimenté l'apprentissage par résolution de problèmes (ARP) a été comparé à l'échantillon d'élèves témoins dont les enseignants n'ont pas été formés à la complexité. Des différences significatives ont été obtenues : la prise en compte de la complexité et de l'enseignement par problèmes ont permis aux élèves de mobiliser plus de liens entre les différents concepts enseignés en physiologie et de prendre plus de risque pour résoudre les problèmes qui leur ont été proposés. La prise en compte de la part de l'affectivité dans l'apprentissage et une relation à l'erreur « décontaminée de la faute » ont permis aux enseignants et ensuite à leurs élèves d'entretenir un nouveau rapport aux savoirs et une attribution de sens aux concepts enseignés.

L'étude d'une structure de protéine issue d'un gène de fonction inconnue est une manière d'appréhender les mécanismes biochimiques dans lesquels elle est impliquée. L'amélioration des méthodes de résolution des structures de macromolécules a contribué à l'augmentation quadratique du nombre de structures disponibles. La fonction d'une protéine se définit par ces interactions avec des partenaires spécifiques qui sont la base des mécanismes biologiques majeurs. La détection et la comparaison de surfaces d'interaction sont ainsi des étapes essentielles pour annoter fonctionnellement les protéines, et surtout dans le cadre de l'élaboration de nouveaux médicaments.<br />Le logiciel SuMo et son produit dérivé à vocation industrielle MED-SuMo représentent une des premières approches utilisant la position relative des groupements chimiques fonctionnels élémentaires disponibles à la surface des protéines, pour comparer les surfaces d'interaction. Mon travail de thèse a été basé sur trois points: (1) Optimisation du logiciel MED-SuMo et mise en évidence de son intérêt pour l'annotation fonctionnelle de protéines hypothétiques aux travers de deux applications (protéines TM1012 et YBL036C). (2) Développement et implémentation d'une nouvelle méthode de classification des surfaces d'interaction des protéines: MED-SMA. Deux applications ont été réalisées et pour chacune d'elle, MED-SMA rassemble dans les mêmes groupes des sites détectés pour fixer des types équivalents de molécules. (3) Participation au développement d'une nouvelle méthode de conception de molécules actives de novo combinant la détection MED-SuMo de similitudes locales des surfaces des protéines avec une approche fragmentale.

Ce travail porte sur la préconception d'une classe de mécanismes plans à barres articulées, les générateurs de trajectoires, dont la fonction utile est la trajectoire décrite par un point effecteur. Les outils actuellement disponibles sont mieux adaptés à la conception détaillée qu'à la préconception. Nous proposons donc des méthodes d'analyse et de synthèse afin de mieux prendre en compte une plus grande diversité de besoins, notamment pour des spécifications de trajectoire en termes de forme plutôt que classiquement (par des listes de points). La plate-forme de préconception RealisMe utilise deux modèles de cinématique. Le modèle systémique multipolaire est une extension, dans le sens de la théorie des systèmes, de la notion de groupe d'Assur. Le modèle de cinématique qualitative génère directement une trajectoire sous la forme d'arcs et de segments de droite. Ces deux modèles permettent de réaliser des simulations cinématiques très rapides et de fournir des informations utiles en préconception. Le modèle systémique multipolaire est mis à profit dans une méthodologie de conception incrémentale des mécanismes complexes. Nous proposons ensuite deux approches d'optimisation dimensionnelle, exacte et qualitative, par bouclage sur des simulations cinématiques appropriées. Finalement, nous développons deux méthodes de synthèse par capitalisation de cas. Dans ces méthodes, au préalable, un très grand nombre de trajectoires sont calculées, par simulation, pour des jeux de dimensions aléatoires. Ensuite, les cas (couples trajectoire - dimensions), après leur codage, sont stockés dans une base de cas. La première méthode de synthèse par cas utilise un réseau neuronal artificiel pour fournir, à partir d'une forme de trajectoire désirée, un mécanisme candidat par interpolation des cas proches. La forme des trajectoires est modélisée par une analyse harmonique en série de Fourier. Le réseau neuronal permet de stocker en une très faible quantité de données une connaissance étendue sur la relation dimensions-trajectoires, ceci pour une morphologie de mécanisme donnée. La deuxième méthode emploie le codage qualitatif des trajectoires pour stocker dans la même base des trajectoires générées par des mécanismes divers. Afin d'admettre des requêtes complexes, les trajectoires sont indexées selon une clé qualitative.

La compréhension et la prévention des mécanismes d'endommagement ayant un impact sur les cinétiques de production et les taux de récupération reste un problème ouvert en ingénierie de réservoir. L'objectif de cette étude repose sur la caractérisation du comportement hydromécanique de roches gréseuses et carbonatés en 'condition de réservoir' et l'identification des mécanismes locaux responsables des évolutions de perméabilité mesurables macroscopiquement. L'essentiel du travail expérimental s'est articulé autour d'un dispositif triaxial original, permettant de mesurer en cours de chargement les évolutions de perméabilité dans les directions principales du tenseur de contraintes. La validation de notre protocole effectuée, une première campagne d'essais en compression hydrostatique et uniaxiale sur les grès de Fontainebleau et de Bentheim permet, d'une part, une analyse plus fine du comportement intrinsèque de ces matériaux par la mise en évidence et la prise en compte d'effets expérimentaux, et d'autre part d'étudier l'impact de l'endommagement fragile sur les perméabilités directionnelles. Une seconde série d'expériences de compression, selon différents chemins de chargement, a été réalisée sur un carbonate, le calcaire d'Estaillades. En régime de déformation élastique, la modélisation de la réduction de perméabilité a été appréhendée par une approche Réseau de Pores, basée sur une représentation simplifiée de l'espace poreux et extraite des reconstructions 3D par µ-tomographie RX. Si la rupture fragile des échantillons ne perturbe que très peu la perméabilité initiale, à plus haute pression effective, les diminutions de perméabilité peuvent atteindre 90% et sont alors associées aux mécanismes de pore collapse. L'analyse des échantillons déformés, couplée aux techniques de corrélation d'images acquises in-situ sur des dispositifs de compression simple sous MEB et sous Optique, permet une meilleure prise compte du rôle des échelles d'hétérogénéités dans la localisation des déformations et de mieux définir leur impact sur les évolutions de perméabilités à l'échelle de l'échantillon.

L'amélioration des performances des circuits intégrés nécessite le développement de nouveaux matériaux comme, par exemple, les diélectriques à très faible permittivité, appelés Ultra Low-K (K<=2,5). Cette étude se focalise sur les matériaux a-SiOCH poreux déposés en couche mince par PECVD suivant une approche dite « porogène ». Cette approche consiste en le dépôt d'une matrice de type a-SiOCH contenant des inclusions organiques qui sont dégradées dans un second temps, grâce à l'utilisation d'un post-traitement, afin de créer la porosité. La première partie de cette étude montre que l'extension de l'approche porogène a permis d'élaborer des matériaux ayant des constantes diélectriques pouvant atteindre 2,25 en utilisant un procédé industriel avec, comme type de post-traitement, un recuit thermique assisté par rayonnement UV. Certains matériaux ont été intégrés dans des démonstrateurs. Puis, dans un second temps, l'impact du procédé d'élaboration sur la structure chimique du matériau a été analysé afin de mieux comprendre son comportement mécanique. Enfin, la mise en place d'une technique de caractérisation a permis la mesure des différentes contributions de la constante diélectrique (électronique, ionique et dipolaire). L'évolution de ces composantes en fonction des paramètres d'élaboration a ainsi pu être étudiée.

Les invasions biologiques sont aujourd'hui un enjeu majeur en termes de biodiversité et de bien-être. Qu'il s'agisse de prévention ou de limitation des dommages, la gestion des invasions biologiques présente les caractéristiques d'un bien public et, comme telle, relève de l'analyse coût-avantage. Dans cette optique, la thèse traite du problème du contrôle d'une espèce invasive dénuée de valeur marchande entrant en compétition spatiale avec une espèce native exploitée commercialement. La première partie propose un modèle bioéconomique théorique représentant l'interaction entre les deux espèces et la contribution des exploitants à la diffusion de l'invasion, dans lequel les variables de commande sont les efforts de prélèvement sur chaque espèce et la fonction-objectif est la rente de ressource de l'espèce native diminuée du coût de contrôle de l'espèce invasive. L'analyse du modèle à l'équilibre débouche sur une alternative radicale entre quasi-éradication et laisser-faire face à l'invasion. L'optimisation dynamique du modèle montre ensuite qu'il existe une trajectoire conduisant à un état stationnaire optimal combinant l'exploitation rentable du stock natif et la stabilisation de l'invasion à un niveau intermédiaire. Cet état existe si les coûts unitaires de l'effort de pêche du stock natif et de l'effort de nettoyage des zones envahies, les coefficients de dispersion naturelle et anthropique de l'espèce invasive, et le taux d'actualisation ne sont pas trop élevés. Cet état peut être atteint si le niveau d'invasion initial n'est pas trop important. La seconde partie est consacrée au cas d'étude de l'invasion de la pêcherie de coquille Saint-Jacques de la baie de Saint-Brieuc par la crépidule. L'analyse coût-avantage du cas de la baie de Saint-Brieuc s'effectue à l'aide d'un modèle structural d'exploitation de la coquille Saint-Jacques couplé à un modèle d'invasion spatiale binaire, à partir desquels un programme de contrôle de l'invasion est étudié.