Le modèle de l'atome artificiel est l'image physique intuitive qui découle de la discrétisation du spectre énergétique des électrons, qui sont confinés dans les trois directions de l'espace dans une boîte quantique de semiconducteurs. Cette analogie avec les systèmes atomiques s'est révélée commode et fructueuse<br />pour étudier les propriétés électroniques et optiques des boîtes quantiques de semiconducteurs. Elle a conduit à des expériences élégantes qui utilisent les concepts de base de la physique quantique de systèmes élémentaires et qui montrent l'intérêt des boîtes quantiques pour l'information quantique.<br /><br />Ces expériences ont cependant toutes en commun d'utiliser des boîtes quantiques à basse température et les mesures de spectroscopie optique sont faites sur l'état excitonique fondamental de la boîte quantique. Cette constatation lève d'emblée le problème des limites de validité du modèle de l'atome artificiel dont l'utilisation, certes fertile, semble pourtant se resteindre à des conditions expérimentales très précises.<br /><br />Dans ce document, nous allons aborder plus généralement l'étude des propriétés électroniques et optiques de boîtes quantiques dans le système modèle de nanostructures auto-organisées InAs/GaAs afin de cerner les limites de validité du modèle de l'atome artificiel.

L'objet de ce travail est l'élaboration d'une méthode permettant d'obtenir<br />des informations géodynamiques à partir des variations à longues périodes<br />du mouvement du satellite artificiel. Les phénomènes à courtes périodes<br />sont parfois difficiles à modéliser précisément, et sont toujours<br />à l'origine de difficultés numériques lors de l'intégration du sytème différentiel du mouvement sur de longues périodes de temps. C'est pourquoi nous proposons d'étudier directement la partie du mouvement ne contenant pas de variations à courtes périodes (périodes inférieures à 1 jour).<br /> Dans l'évolution des variables qui décrivent le mouvement du satellite, il est possible de séparer artificiellement les variations à courtes périodes et les variations à longues périodes (y compris les variations séculaires). Ces dernières décrivent un mouvement fictif que nous désignons par mouvement moyen centré. Nous donnons un algorithme permettant de construire le système différentiel décrivant le mouvement moyen centré par transformation analytique du système initial. Pour la plupart des perturbations, nous avons pu utiliser le formalisme hamiltonien et la théorie des transformations canoniques par méthode de Lie. Nous avons ainsi traité les perturbations dues au potentiel terrestre, à un troisième corps (Lune, Soleil, planétes), aux marées terrestres et océaniques. Cela a nécessité des calculs algébriques très volumineux que nous avons réalisés à l'aide d'un manipulateur de séries.<br />Le système différentiel moyen obtenu peut être intégré numériquement avec un très grand pas de calcul (environ 12 heures au lieu de quelques minutes pour le sytème initial). Le temps de calcul est ainsi divisé par un facteur supérieur à 10 (le gain diffère selon les perturbations) et les erreurs numériques sont insignifiantes. Des calculs précis sur des arcs continus de plusieurs dizaines d'années deviennent alors beaucoup plus accessibles. Les résultats issus de l'intégration peuvent être comparés à des observations<br />convenablement prétraitées. Des observations simulées nous ont permis<br />de valider la méthode.

La modélisation de propriétés et d'activités de molécules constitue un champ de recherche important, qui permet par exemple de guider la synthèse de médicaments. Les méthodes traditionnelles de modélisation établissent des relations non linéaires entre les propriétés étudiées et les caractéristiques structurelles des molécules, appelées descripteurs. Leurs principaux inconvénients résident dans la difficulté du choix des descripteurs et leur calcul préalable. Nous avons mis au point une nouvelle technique de modélisation qui s'affranchit de ces problèmes, en établissant une relation directe entre la structure des données et la propriété modélisée. L'apprentissage s'effectue non plus à partir de vecteurs de données, mais à partir de graphes. Les molécules peuvent en effet être représentées par des graphes, qui tiennent compte des liaisons chimiques, de la nature des atomes ou encore de la stéréochimie du composé initial. Chaque graphe de la base étudiée est alors associé à une fonction de même structure mathématique, appelée graph machine, obtenue par combinaison de fonctions paramétrées identiques. Ces paramètres sont alors déterminés par apprentissage. Nous montrons que les techniques traditionnelles de sélection de modèle peuvent être utilisées dans le cadre des graph machines ; elles permettent d'évaluer les capacités en généralisation des modèles proposés, mais aussi de détecter les catégories de molécules sous-représentées dans la base d'apprentissage, et d'estimer les intervalles de confiance des prédictions. De très bons résultats ont été obtenus par l'utilisation de cette technique sur un grand nombre de bases de données de propriétés ou d'activités moléculaires.

L'ensemble des travaux présentés relève de l'Apprentissage Artificiel, et aborde l'apprentissage supervisé, ainsi que l'aide à la découverte par la fouille de données. On se place ici dans le cas où un problème d'apprentissage passe par l'exploration d'un "Espace de Recherche", constitué de représentations formées dans un certain langage d'énoncés. La structure cachée liant "énoncés" et sous-ensembles d'"objets", représentable dans un treillis intension/extension, permet en particulier de réduire l'espace de recherche dans les problèmes d'apprentissage supervisé. Je présente ensuite une forme d'"abstraction" ordonnée faisant varier le niveau de granularité des énoncés, ou des objets considérés, et garantissant que le treillis intension/extension est ainsi lui-même réduit. Certains travaux concernant la recherche de motifs séquentiels réquents, sont également interprétés du point de vue de cette relation intension/extension. Enfin, deux "paradigmes" nouveaux en apprentissage supervisé sont présentés, l'un traitant de la notion d'ambiguïté des exemples, l'autre étendant l'apprentissage supervisé cohérent dans un cadre collectif.

The seabed of the Southern Bight of the North Sea is mostly composed of sandy soft sediments. Natural hard substrates like pebbles are rare and only occur locally. Lost cargos or shipwrecks lie on the seabed as results of unintentional processes, but because of their inherent structure, they effectively act as artificial reefs deprived of an a priori defined set of functions. On Belgian waters, 231 shipwrecks and other artificial hard structures are dispersed on the continental shelf. Together with the sunken vessels of the neighbouring countries, they create a network of individually isolated hard substrates available for the colonization of the epifauna. The faunal diversity of these shipwrecks has never been studied before. This thesis analyzed the diversity as well as spatial and temporal variation in community structure of ten Belgian shipwreck sites. A total of 224 macrospecies have been identified, with at least 50 species new or rare for the Belgian fauna and Southern North Sea. All shipwrecks are strongly dominated by cnidarians in terms of biomass and by amphipods in terms of abundances. The artificial hard substrate communities isolate strongly from the surrounding soft sediment communities by sharing few species, being dominated by different faunal groups and having a distinct trophic organization. Looking at a cross-shore gradient of sites, three groups of shipwrecks could be determined. Metridium senile, a sea anemone, dominates a species poor community of the coastal sites. Channel water masses influence the offshore sites causing a more stable abiotic environment. The hydrozoan Tubularia indivisa dominates this community. Intermediate sites are also dominated by T. indivisa, but a higher biomass is here observed. It also appears that this T. indivisa is a key species allowing for the settlement of a large set of secondary epibionts. The shipwreck network is further discussed in the context of the regional diversity, dispersal of species and fisheries based applications

Le but de ce travail est de développer un outil d'aide à l'analyse de mission pour un satellite artificiel autour de la Lune. Nous développons tout d'abord une théorie analytique qui décrit suffisamment bien la dynamique du satellite lunaire : nous considérons les quatre perturbations majeures de natures différentes qui l'influencent, ainsi que leurs différents couplages. Les résultats sont obtenus sous forme fermée, sans aucun développement en série de l'excentricité ni de l'inclinaison de l'orbite du satellite : la solution s'applique donc à une large gamme de valeurs. Nous utilisons la méthode des Transformées de Lie pour moyenniser deux fois l'Hamiltonien du problème, dans des variables canoniques, ce qui permet d'intégrer des orbites avec un temps de calcul réduit d'un facteur environ 200 000. Grâce à cela, nous produisons des cartes inédites d'espaces de phase (a,i) qui permettent de sélectionner les paramètres orbitaux selon les besoins de la mission lunaire. De nombreuses vérifications analytiques par rapport à la littérature ont été réalisées, et se sont avérées concluantes; la qualité des deux moyennisations a également été vérifiée. Le logiciel développé est souple et permet un traitement automatisé; les intégrations sont automatiquement vérifiées. Nous avons aussi apporté quelques améliorations significatives au manipulateur algébrique des FUNDP, comme l'ajout de fractions symboliques. Par ailleurs, nous résolvons le problème zonal complet du satellite artificiel, étudions l'effet de C22 sur l'inclinaison critique ainsi que l'effet de la Terre sur les durées de vie orbitales limitées de certains satellites lunaires. The aim of this work is to develop a tool helpful to mission analysis of a lunar artificial satellite. We first develop an analytical theory which sufficiently well describes the dynamics of the lunar satellite : we consider the four main perturbations of various kind which influence it, together with their several coupling. The results are obtained in closed form, without any series expansion in eccentricity nor inclination of the orbit of the satellite : so the solution applies for a wide range of values. We use the Lie Transform method for averaging twice the Hamiltonian of the problem, in canonical variables, which allows to integrate orbits with a CPU time reduced by a factor of about 200 000. Thanks to that, we produce unpublished (a,i) phase space maps from which the orbital parameters can be selected on the basis of the needs of the lunar mission. Many conclusive analytical checks with the literature have been performed, and both averaging processes have been checked. The software developed is flexible and allows an automated treatment; the integrations are automatically checked. We also improved significantly the algebraic manipulator of the FUNDP, like the inclusion of symbolic fractions. Moreover, we solve the complete zonal problem of the artificial satellite, we study the effect of C22 on the critical inclination, and also the effect of the Earth on the limited orbital lifetimes of some lunar satellites.

L'objectif de cette thèse s'inscrit dans la cadre général du développement d'une stratégie de contrôle intelligent distribué en robotique collective. En effet, dans un avenir proche, de nombreux robots vont progressivement intégrer notre environnent aussi bien dans les milieux industriel que domestique. L'objectif de ces robots sera de fournir, de manière autonome, des services aux êtres humains afin de leurs faciliter la vie quotidienne comme par exemple dans le cas de robots compagnons. Ces services pourront être le résultat du travail d'un robot ou bien la conséquence de la coopération de plusieurs robots homogènes et/ou hétérogènes regroupés au sein d'un réseau. Dans ce contexte, si les progrès technologiques permettent sans problème de communiquer et d'échanger des données entre deux agents artificiels distants, la conception de stratégies de contrôle permettant l'auto-organisation de plusieurs robots dans le but de réaliser une tâche précise est encore aujourd'hui un verrou scientifique important. Cette thèse a donc pour but de proposer des pistes pour élaborer des stratégies de contrôle intelligent pour des systèmes multi-robots dans le cadre plus particulier de la logistique industrielle. En effet, le domaine de logistique industrielle nécessite l'utilisation de nombreux robots mobiles comme par exemple des AGV (Automatic Guided Vehicles) pour transporter et stoker des marchandises. Dans ce contexte, nous pensons que le domaine de la logistique peut tirer bénéfice de l'utilisation de systèmes multi-robots. Dans un premier temps, cette thèse aborde donc la problématique de transport d'objet volumineux et encombrant par une formation de robot. Effectivement, il semble que la solution qui consiste à utiliser un ensemble de robots identiques pour transporter des charges de grandes envergures soit, d'une part, très intéressante d'un point de vue économique et, d'autre part, plus robuste et flexible d'un point vue technologique. Dans un deuxième temps, cette thèse aborde l'utilisation d'un réseau de robots hétérogènes qui sont capables de s'organiser afin de réaliser une tâche précise dans un milieu dynamique. Les travaux effectués dans le cadre de la présente thèse doctorale ont donc abouti à la proposition des stratégies viables de contrôle intelligent pour des systèmes multi-robots. Une étude d'application des concepts étudiés a été réalisée, implantée et validée dans le cadre plus particulier de la logistique industrielle. Elle a concerné d'abord le contexte d'un groupe multi-robots homogène, puis a été étendue au contexte d'un système multi-robots hétérogènes. Les points forts des travaux réalisés peuvent être résumés comme ceci :- Proposition, conception, réalisation et validation expérimentale d'une stratégie de contrôle adaptatif par l'apprentissage artificiel pour un robot non-holonomique. Quatre publications internationales ont valorisé cette partie des travaux.- Proposition, conception, réalisation et validation expérimentale d'une stratégie de contrôle hybridant la vision artificielle et l'apprentissage artificiel pour un groupe de robots homogènes. Deux publications internationales ont valorisé cette partie des travaux.- Proposition, conception, réalisation et validation expérimentale d'une stratégie de contrôle hybridant la vision artificielle et l'apprentissage artificiel pour un groupe de robots hétérogènes. Deux publications internationales ont valorisé cette partie des travaux. Il est pertinent de souligner que les travaux relatifs aux aspects précités ont été couronnés par le prix : ″Innovation Award 2011″ de Industrial Robot

L'objectif de ce travail est la mise au point de filtres garnis de laitiers d'aciéries destinés au traitement du phosphore (P) des eaux usées au sein de petites installations. Deux types de laitiers on été testés: laitiers de four à arc électrique (EAF), et laitiers d'aciérie de conversion (BOF). Une approche intégrée a été suivie, avec investigations à différentes échelles: (i) Des expériences en flacons ont été réalisées pour établir les capacités de rétention du P de laitiers produits en Europe, et ainsi sélectionner les échantillons les plus adaptés pour l'élimination du P; (ii)Des expériences en colonnes ont été menées pour étudier l'effet de divers paramètres, notamment la taille et la composition du laitier, sur les performances hydrauliques et épuratoires des filtres; (iii) Enfin, des expériences sur terrain ont été conduites afin d'évaluer les performances hydrauliques et épuratoires de deux unités démonstration conçues pour le traitement du P au sein d'un marais artificiel. Les résultats expérimentaux ont indiqué que le principal mécanisme d'élimination du P est lié à la dissolution du CaO des laitiers, suivie de la précipitation de phosphate de Ca et recristallisation en hydroxyapatite (HAP). Après 100 semaines d'alimentation avec une solution de P (concentration moyenne de P totale 10,2 mgP/L), les colonnes remplies de laitiers de petite taille (BOF6-12 mm et EAF 5-16 mm) ont retenu >98% du P total en entrée, tandis que les colonnes remplies de laitiers de grande taille (BOF 20-50 mm et EAF 20-40) ont retenu 56et 86% du P total en entrée, respectivement. Il apparaît que, plus la taille des laitiers est petite, plus la surface spécifique disponible pour la dissolution du CaO et pour l'adsorption des phosphates de Ca est grande. Les expériences sur terrain ont confirmé que les laitiers sont efficaces pour le traitement du P de l'effluent d'un marais artificiel (concentration moyenne du P totale 8,3 mg P/L). Sur une période de 85 semaines d'opération, de laitiers EAF ont retenu le 36% du P total en entrée, tandis que les laitiers BOF ont retenu le 59% du P total en entrée.L'efficacité de rétention du P apparaît augmenter avec la température et le temps de rétention hydraulique (HRT),très probablement parce que l'augmentation de la température et du HRT a favorisé la dissolution de la CaO et la précipitation de phosphate de Ca. Toutefois, il a été constaté que HRT >3 jours peuvent produire des pH élevés (>9), à la suite d'une excessive dissolution de CaO.Cependant, les résultats des unités démonstration ont montré que, à HRT de 1-2 jours, les filtres produisent des pH élevés seulement pendant les 5 premières semaines de fonctionnement, puis les pH se stabilisent en dessous de 9. Enfin, une équation de dimensionnement sur la base des résultats expérimentaux a été proposée.

L'allaitement est actuellement un sujet très populaire au sein de différents milieux, tant public, scientifique, médical, que gouvernemental. Cette pratique est hautement valorisée selon diverses études, de sorte qu'elle est fortement recommandée par les professionnels de la santé, les gouvernements et mêmes les organisations internationales. Dans ce contexte social, comment les mères qui nourrissent leur enfant avec des préparations lactées vivent-elles cette expérience? Pour répondre à cette question, il est nécessaire de considérer d'abord le discours actuel concernant la maternité, mais aussi celui du risque en santé puisque, comme nous le verrons, ces discours se joignent à celui de l'allaitement et sont tous partie prenante du contexte à l'intérieur duquel les femmes nourrissent leur enfant. Cette recherche prend la perspective d'un devis de recherche qualitatif descriptif et présente les résultats d'une étude visant à mieux comprendre l'expérience de vie de mères québécoises francophones qui n'ont pas allaité leur nourrissons, et ce, dans un contexte social qui favorise et légitimise l'allaitement maternel. Ces femmes nous révèlent les différentes raisons qui mènent au choix concernant la nutrition du nourrisson ainsi que la complexité et la singularité de l'expérience qu'elles ont vécues. Parmi les résultats obtenus, on remarque que les femmes qui avaient prévu utiliser les préparations lactées afin de nourrir leur nourrisson décrivent leur expérience de façon positive. Les femmes interrogées qui avaient prévu allaiter ont également bien vécu cette expérience sauf dans deux cas où il a été question de sentiment d'échec et de culpabilité. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : formule de préparation lactée, allaitement maternel, mère, discours sur la maternité, discours du risque.

Les sulfates issus de la pollution industrielle d'Eurasie et transportés à travers la basse troposphère arctique durant l'hiver sont soupçonnés d'altérer les propriétés des nuages au point d'affecter significativement le climat de cette région. Un de leurs effets potentiellement importants est l'inhibition du gel des gouttelettes en cristaux de glace (effet IGIS), qui favoriserait les nuages formés de cristaux à grande taille et déclencherait un mécanisme associé à une anomalie de refroidissement à la surface. Grâce à de récentes données satellitaires, issues des missions CloudSat et CALIPSO, les implications escomptées de l'effet IGIS peuvent être testées à l'échelle de l'Arctique. La superposition des observations quasi-simultanées du radar de CloudSat et du lidar de CALIPSO a permis de développer une nouvelle classification des nuages arctiques centrée sur le rayon effectif des cristaux de glace. Un proxy de la concentration en sulfates dans les parcelles d'air non-nuageuses a aussi été élaboré à partir des mesures du lidar, et validé à partir de mesures in situ. Différents tests de corrélation entre d'une part les propriétés des nuages glacés censés êtres les plus affectés par l'effet IGIS (nommés TIC-2B) et d'autre part le proxy de la concentration en sulfates ont été conduits afin d'approfondir notre compréhension de cet effet. Des limites méthodologiques, entre autres l'impossibilité d'estimer les concentrations en sulfates à l'intérieur des nuages, ont empêché l'atteinte de conclusions définitives. Cependant, les distributions géographiques des TIC-2B el du proxy sont cohérentes avec un effet IGIS ayant lieu durant le transport de la pollution eurasienne vers les mers de Chukchi et de Beaufort. Enfin, les propriétés macrophysiques des nuages stratiformes en phase mixte, potentiellement affectés eux aussi par l'effet IGIS, ont été caractérisées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : climat arctique, sulfates, nuages, effet indirect des aérosols, données satellitaires.