La navigation par satellite, Global Navigation Satellite System, a été reconnue comme une solution prometteuse afin de fournir des services de navigation aux utilisateurs de l'Aviation Civile. Ces dernières années, le GNSS est devenu l'un des moyens de navigation de référence, son principal avantage étant sa couverture mondiale. Cette tendance globale est visible à bord des avions civils puisqu'une majorité d'entre eux est désormais équipée de récepteurs GNSS. Cependant, les exigences de l'Aviation Civile sont suffisamment rigoureuses et contraignantes en termes de précision de continuité, de disponibilité et d'intégrité pour que les récepteurs GPS seuls ne puissent être utilisés comme unique moyen de navigation. Cette réalité a mené à la définition de plusieurs architectures visant à augmenter les constellations GNSS. Nous pouvons distinguer les SBAS (Satellite Based Augmentation Systems), les GBAS (Ground Based Augmentation Systems), et les ABAS (Aircraft Based Augmentation Systems). Cette thèse étudie le comportement de l'erreur de position en sortie d'architectures de récepteur qui ont été identifiées comme étant très prometteuses pour les applications liées à l'Aviation Civile. / Since many years, civil aviation has identified GNSS as an attractive mean to provide navigation services for every phase of flight due to its wide coverage area. However, to do so, GNSS has to meet relevant requirements in terms of accuracy, integrity, availability and continuity. To achieve this performance, augmentation systems have been developed to correct the GNSS signals and to monitor the quality of the received Signal-In-Space (SIS). We can distinguish GBAS (Ground Based Augmentation Systems), ABAS (Airborne Based Augmentation Systems) SBAS (Satellite Based Augmentation Systems). In this context, the aim of this study is to characterize and evaluate the GNSS position error of various positioning solutions which may fulfil applicable civil aviation requirements for GNSS approaches. In particular, this study focuses on two particular solutions which are: • Combined GPS/GALILEO receivers augmented by RAIM where RAIM is a type of ABAS augmentation. This solution is a candidate to provide a mean to conduct approaches with vertical guidance (APV I, APV II and LPV 200). • GPS L1 C/A receivers augmented by GBAS. This solution should allow to conduct precision approaches down to CAT II/III, thus providing an alternative to classical radio navigation solutions such as ILS. This study deals with the characterization of the statistics of the position error at the output of these GNSS receivers. It is organised as following. First a review of civil aviation requirements is presented. Then, the different GNSS signals structure and the associated signal processing selected are described. We only considered GPS and GALILEO constellations and concentrated on signals suitable for civil aviation receivers. The next section details the GNSS measurement models used to model the measurements made by civil aviation receivers using the previous GNSS signals. The following chapter presents the GPS/GALILEO and RAIM combination model developed as well as our conclusions on the statistics of the resulting position error. The last part depicts the GBAS NSE (Navigation System Error) model proposed in this report as well as the rationales for this model.

Les enjeux énergétiques et environnementaux liés au réchauffement climatique amènent à généraliser la sobriété énergétique des bâtiments neufs ainsi que la production locale d’énergie à l’horizon 2020. Ce travail de thèse se concentre sur le secteur de la maison individuelle qui représente près de la moitié des logements neufs construits en France pour un volume d’environ 200000 unités par an.Le contexte de la maison individuelle à énergie positive 100 % solaire consiste à rechercher les compromis entre le niveau de performance du bâti qui détermine les besoins en énergie et la capacité des équipements à valoriser l’énergie solaire pour d’une part subvenir aux besoins en chaleur pour assurer le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire, et d’autre part produire l’électricité nécessaire à l’éclairage et aux autres usages spécifiques (matériels électroménager, vidéo, etc.). Après un examen des différents concepts de bâtiments à énergie positive, une analyse a été menée pour identifier les solutions techniques de systèmes solaires combinés capables de fournir le double service de production d’eau chaude et de chauffage. Un modèle détaillé a été développé dans l’environnement Dymola et vérifié par inter-comparaison de modèles à l’échelle des composants. Un algorithme de contrôle original a été mis au point pour maximiser la performance globale du système.Une première étude paramétrique a montré que ce système est capable dans certaines conditions de couvrir près de 80 % des besoins en chaleur de la maison étudiée. Néanmoins, son dimensionnement demeure complexe et la recherche de compromis entre la sobriété de la maison et le dimensionnement des systèmes solaires thermiques et photovoltaïques doit s’appuyer sur un algorithme d’optimisation multi-objectifs adapté.Un chapitre est donc consacré à l’élaboration d’un algorithme d’optimisation multi- objectifs qui s’appuie sur la méthode des colonies d’abeilles virtuelles. Cette approche s’est avérée particulièrement pertinente vis à vis du problème (paramètres discrets, continus et qualitatifs) à caractère multiobjectifs(maximiser la valorisation du solaire thermique pour le chauffage d’une part et pour la production d’eau chaude d’autre part, minimiser la consommation d’énergie conventionnelle) et sous contrainte car seules les solutions à bilan d’énergie positif sur l’année seront retenues. L’algorithme d’optimisation développé ici a été confronté à une série de problèmes classiques et a démontré sa capacité à construire l’ensemble des solutions avec un nombre relativement faible d’évaluations du modèle.Le dernier chapitre présente deux applications de conception de maisons à énergie positive. La première se situe en région bordelaise alors que la seconde est située à proximité de Strasbourg. Ces deux conditions climatiques permettent de mettre en évidence la capacité de l’algorithme d’optimisation à proposer un éventail de solutions optimales présentant des compromis différents en termes de performance du bâti et de dimensionnement des équipements solaires. Enfin, un outil d’aide à la décision permet d’explorer les fronts optimaux pour dégager les solutions à retenir. / With energy-related and environmental climate change challenges, energy sobriety and local energy production are yet to become a mainstream practice for new buildings construction by 2020. This works focuses on single-family houses which in France represent half of new buildings constructions with 200000 new units new units each year. Near zero energy single-family houses with 100 % solar energy consists on compromising between performance of building envelope which defines energy needs and the ability for equipments to value free solar energy. Hence solar energy must be able to cover space heating and domestic hot waterdemands but also provide enough energy for lightning and other specific uses such as domestic appliances.After a literature review of near zero energy house concepts, an analysis was undertaken to providea clear view of solar combi-systems technical solutions with the ability to provide enough energyfor both needs : space heating and domestic hot water. Using Dymola environment a detailed modelwas developed and its consistency was checked by inter-comparison at component scale. An innovative control algorithm has been worked out to maximize the solar system’s global performance. Afirst parametric study has shown that the system was able to cover close to 80 % of house heat requirement. However sizing of a solar combi-system is a complex task and requires to find compromises between building sobriety, solar thermal energy efficiency, and photovoltaics solar energy sizing. Because of the problem’s complexity, a decision aid tool with an appropriate multi-criteria optimizationalgorithm is required.To that end a chapter is dedicated to the development of a multi-criteria optimization algorithm based on artificial bee colony behavior. This approach has proved to be quite effective to solve the problem and to handle continuous, discrete and qualitative decision variables. Chosen solution was constrained to have a positive energy balance and must maximize solar space heating and domestic fraction in a view to reduce total energy consumption. A validation process has also been set up and the developed optimization algorithm has proved its ability to solve standard problems with a fairlyshort number of evaluations. Adopted methodology was illustrated by two applications of the design phase of a near zero energydetached house. First one is located at Bordeaux an second one in Strasbourg. Selected climate conditions emphasize the ability of the proposed approach to identify a wide range of optimal solutions showing differences within the building’s performance as well as the solar system sizing. Lastly a decision aid tool allows to explore optimal front in a convenient way to shape adapted solutions.

La promotion du transport ferroviaire de marchandises permet d’améliorer l’impact environnemental du transport de marchandises, à travers la réduction de la part modale de la route, qui est responsable d’environ un quart des émissions européennes de CO2. L’objet de cette thèse est d’analyser les flux de marchandises afin de proposer des solutions opérationnelles qui permettraient d’augmenter la part de marché du transport de fret ferroviaire, notamment grâce à une meilleure utilisation des terminaux intermodaux. La première partie de la thèse fournit une synthèse des principales modèles théoriques concernant l’analyse de la demande et de l’offre de transport de marchandises, afin d’analyser le lien entre activité économique et transport de marchandises. Une analyse détaillée des sources statistiques disponibles au niveau européen, national et régional, est aussi fournie. Dans la deuxième partie, une application au cas des chantiers de transbordement rail-route en France est présentée, et une comparaison avec d’autres pays européens est réalisée. L’objectif de cette analyse est d’estimer la demande potentielle de transport combiné, d’évaluer la productivité des terminaux intermodaux et d’étudier l’impact socio-économique et financier des investissements dans les terminaux intermodaux, en évaluant également la possibilité des nouveaux montages financiers (PPP). Les résultats de l’analyse montrent un large potentiel pour le transport combiné, en particulier en lien avec l’activité des ports maritimes, et une productivité faible dans les terminaux existants. En conséquence, cette analyse suggèrerait de concentrer les investissements sur un nombre limité de sites à haut potentiel, afin d’attirer des investissements privés et optimiser l’utilisation des fonds publics. Les implications politiques de cette analyse sont multiples : elles concernent d’abord le gestionnaire d’infrastructure et les opérateurs ferroviaires, qui doivent mieux planifier les investissements en fonction de la demande commerciale. Elles concernent aussi l’Etat et les collectivités locales, qui doivent optimiser l’utilisation des fonds publics en favorisant les localisations à haut potentiel. / The promotion of railway modal share has large benefits on the environment by reducing the modal share of road transport, which is responsible for about one-fourth of European CO2 emissions. The aim of this dissertation is to analyse freight transport flows in order to provide operational solutions to increase the modal share of railways transport through a better use of intermodal terminals. In the first part of the dissertation a theoretical survey of freight transport models is provided, in order to show the linkage between freight transport and economic activities. A comprehensive analysis of data sources at European, national and regional levels is also provided. In the second part of the dissertation an application to the case of railway intermodal terminals in France is provided, with some comparisons to other European countries. The scope of the analysis is to estimate the potential demand of combined transport, to assess the productivity of intermodal terminals and to evaluate the socio-economic and financial impact of new investments in terminals, also through new project financing schemes (PPPs). The results show a large potential for railway intermodal transport, especially in connection with maritime ports, and low productivity in existing terminals. As a consequence it’s fundamental to concentrate new investments in a few high potential locations, in order to attract private investments and to provide a better use of public funds. The policy implications of this analysis are multiple: it concerns first the railway companies and the infrastructure managers, which should better plan their investments according to commercial needs. It concerns also governments and regional authorities which should better concentrate public funds on optimal terminal locations.

Les programmes d’intervention multidisciplinaire pour les personnes souffrant de maux de dos chroniques, malgré leur capacité à retourner environ 60% des participants au travail, représentent des coûts importants. La capacité à prédire les bénéfices thérapeutiques peut constituer un élément important pour optimiser la réponse au traitement et la réduction des coûts. La thèse poursuivait deux objectifs. Le premier consistait à réaliser une méta-analyse des prédicteurs des bénéfices suite à un traitement multidisciplinaire pour les maux de dos chroniques. Au total, 87 études ont été sélectionnées, comprenant 73 prédicteurs et 773 grandeurs d'effet reliées à trois indicateurs : la sévérité de la douleur et de l'incapacité en fin de traitement, et le retour au travail. L'âge et l'éducation, le fait de recevoir des indemnisations, la consommation de médication et de soins de santé, les stratégies positives de gestion des problèmes, les traits anxieux, la sévérité de la douleur, de l'incapacité et des limitations, la capacité aérobique, l'endurance et la force musculaire, le faible support familial, et les demandes psychologiques et physiques relatives à l'emploi constituent des prédicteurs significatifs des bénéfices obtenus. Aucune évidence ne supporte le rôle du genre, du diagnostic médical, de la présence d'anomalies radiologiques, de l'état physique du patient et du type de travail dans la prédiction tertiaire. Le second objectif visait à étudier conceptuellement et empiriquement les performances prédictives de quatre algorithmes issus des travaux en statistiques et en intelligence artificielle, soit l’analyse discriminante linéaire et logistique, les arbres de classification et les réseaux de neurones en base radiale. Les caractéristiques et limites de chaque technique sont illustrées à l'aide de simulations. Les capacités prédictives dans un contexte médical sont discutées à la lumière de cinq études de comparaison. Les données disponibles appuient le choix d'arbres de classification comme moteur de prédiction dans un contexte médical. L’utilisation des prédicteurs fiables et significatifs de la réponse thérapeutique, jointe à l'implantation d'outils de prédiction performants, permettra aux professionnels de mieux cibler leurs interventions selon le profil des patients et des bénéfices attendus, afin de pouvoir maximiser la réponse thérapeutique malgré un contexte de ressources limitées. / Multidisciplinary programs for chronic back pain patients, while returning about 60% of patients at work, represent major financial investments. The capacity to predict therapeutic outcomes may constitute an important asset to optimize treatment response and achieve cost reductions. This thesis has two objectives. The first objective was to complete a metaanalytic review of the predictors of treatment outcomes following multidisciplinary programs for low back pain. A total of 87 studies were selected, comprising 73 predictors and 773 effect sizes related to three outcomes : severity of pain and disability following program, and return to work. Age and education, receiving disability payments, medication and health services usage, positive coping strategies, anxious traits, severity of pain, disability and role limitation, aerobic capacity, physical endurance and muscular strength, low familial support, and psychological and physical demands related to employment were found to be significant predictors of outcomes. No evidence supported the predictive value of gender, medical diagnosis, radiological abnormalities, physical characteristics, and nature of work in tertiary prediction. The second objective was to study conceptually and empirically predictive performance of four algorithms coming from statistical and data mining areas, such as linear and logistic discriminant analysis, multivariate classification trees, and radial basis neural networks. Strengths and limitations of each technique are discussed using simulated data. Predictive performance with medical data are discussed based on five large comparison studies. Available data support the choice of multivariate decision trees for predictive engine in a medical setting. The selection of reliable and significant predictors of treatment response to multidisciplinary programs, coupled with the use of effective predictive tools, will allow health professionals to better tailor their interventions according to patient profiles and expected benefits, in order to maximize treatment response in a context of limited clinical and financial resources.

Le but de cette thèse est de décrire la problématique de la concurrence entre le transport combiné et le transport routier, par une analyse quantitative des facteurs influant le choix du transport combiné intérieur. Cette analyse s'appuie sur des outils économétriques du choix du mode de transport qui reposent sur la théorie de la maximisation de l'utilité du consommateur. Une double démarche de la modélisation a été conduite afin de trouver les facteurs sensibles à l'égard du transport combiné : d'une part, la modélisation agrégée du partage modal à l'aide des données recensées sur un échantillon de 44 axes principaux du transport combiné intérieur, et d'autre part, la modélisation désagrégée à l'aide des données tirées de l'enquête auprès des chargeurs de l'INRETS. Les résultats obtenus au cours de ce travail sont plutôt encourageants. Notre étude confirme que les facteurs tels que le prix et la distance ont une forte influence sur le choix du transport combiné. En plus, d'autres facteurs tels que les plages horaires de départ des trains, les différentes catégories de chargeurs et la valeur au kilo de l'envoi se révèlent également sensibles vis-à-vis du choix du transport combiné. La méthode utilisée permet de prévoir l'influence de la concurrence sur le marché de transport de fret et peut s'avérer aussi un outil d'analyse dans le but d'éclairer la politique du développement du transport combiné.

Cette thèse s'intéresse à la coordination des sous-systèmes d'un nouveau genre de centrale de production d'énergie : un cycle combiné hybride (HCC - Hybrid Combined Cycle). Cette centrale HCC n'existe pas encore mais combine un cycle combiné gaz (CCG), un moyen de production solaire thermodynamique (miroirs cylindro-paraboliques) et un moyen de stockage thermique (stockage indirect de chaleur sensible utilisant deux réservoirs de sels fondus). Comment coordonner ces trois sous-systèmes de manière optimale lors des variations de demande de puissance ou des prix du gaz ?Dans un premier temps, chacun des trois sous-systèmes est étudié de manière indépendante afin d'obtenir, d'une part, un modèle physique permettant de caractériser le comportement dynamique du sous-système considéré et, d'autre part, un contrôle local qui agit en fonction des objectifs de fonctionnement prédéfinis. Un modèle du système complet interconnecté de l'HCC est ensuite obtenu en couplant les modèles des trois sous-systèmes. Enfin, une coordination des différents sous-systèmes est mise en place pour adapter le fonctionnement de chacun, en fonction des objectifs globaux de la centrale HCC complète, en optimisant les consignes de chaque sous-système. Dans ce travail, une coordination de type linéaire quadratique et une coordination de type optimale prédictive sont étudiées. Les résultats obtenus sont bien prometteurs : ils montrent, tout d'abord, que lors d'un appel de puissance, la commande coordonnée permet au système HCC de répondre plus rapidement, en utilisant plus efficacement la partie solaire. De plus, lorsque la demande subit beaucoup de variations, la partie solaire et la partie stockage absorbent toutes ces variations et la Turbine à Combustion (TAC) du CCG est beaucoup moins sollicitée. Lorsqu'il n'y a plus d'irradiation solaire, la partie stockage prend la relève pour continuer à produire de la vapeur solaire, jusqu'à ce que les stocks se vident. Finalement, le stockage permet d'ajuster la production de la TAC en fonction des prix du gaz. / This work concerns the subsystems coordination of a new type of power plant: a Hybrid Combined Cycle (HCC). This HCC plant is not yet build but consists of a Combined Cycle Power Plant (CCPP), a concentrated solar plant (parabolic trough) and a thermal storage system (a molten-salts two-tank indirect sensible thermal storage). How to coordinate these three subsystems optimally during variations in power demand or in gas price?First, each subsystem is studied independently in order to get on one hand a physical model that reproduces the dynamical behavior of the considered subsystem, and on the other hand, a local control that achieves an operation according to pre-specified objectives. Then, a model of the HCC system is obtained by coupling the models of the three defined subsystems.Eventually, a coordination of the subsystems is set up in order to adapt the behavior of each subsystem according to the global objectives for the full HCC system, by optimizing subsystem setpoints. In this study, a linear quadratic coordination and a model predictive coordination are designed. The obtained results are promising: they first show that during a power demand, the coordination allows the global system to quickly respond, using extensively the solar production. Besides, when the power demand undergoes many fluctuations, the solar and storage parts absorb these variations and the gas turbine of the CCPP is much less stressed. In addition, when there is no more solar radiation, the storage part continues producing solar steam, until storage tanks are empty. At last, the storage part allows to adjust the gas turbine production according to the gas prices.

Ce travail vise à identifier l’impact potentiel des impulsions périodiques de courant sur laperformance et la durée de vie des accumulateurs graphite/LiFePO4. Il apparait que,contrairement aux résultats connus pour les accumulateurs Plomb-acide et à ceux annoncéspar certains auteurs de la littérature pour les accumulateurs Li-ion, l’application d’impulsionspériodiques de courant ne présente pas d’intérêt dans une logique d’amélioration de laperformance et/ou de la durée de vie des accumulateurs Li-ion. De surcroit, certains typesd’impulsions ont été identifiés pour entrainer des effets préjudiciables à ces derniers. En seréférant à une application de véhicule industriel hybride électrique, nous avons évalué sur descritères techniques et économiques l’intérêt d’implémenter un système de stockage d’énergiecombiné, c'est-à-dire mutualisant l’usage d’une batterie Li-ion et desupercondensateurs/condensateurs. Il apparait que les stratégies consistant à agir sur lescomposantes hautes fréquences du signal pour ajouter/retirer des impulsions du profil vu parla batterie ne permettent pas d’accéder à des allongements de durée de vie qui pourraientcompenser le surcoût actuel lié à l’implémentation de ces systèmes. En outre, il apparait quele meilleur levier d’optimisation du bilan technique et économique associé au système destockage d’énergie est son dimensionnement. En effet, même si les systèmes de stockaged’énergie combinés utilisant les supercondensateurs permettent d’atteindre des réductions duratio coût/durée de vie considérables, la prise en compte globale des critères de coût, de duréede vie, de masse et d’encombrement s’avère plus favorable à la solution constituée d’unebatterie seule, de taille optimisée vis-à-vis de son application. / This work aims to identify the possible impact of periodic current pulses on both performanceand lifetime of graphite/LiFePO4 secondary batteries. Contrary to the well-known results onlead-acid batteries and to results announced in previously published works, periodic pulses donot bring any benefit to the performance and the lifetime of Li-ion batteries. Moreover,certain pulse types have been identified to be detrimental to Li-ion batteries. Using the hybridelectric vehicle application as a reference, we evaluated both the technical and economicalaspects of implementing combined energy storage systems composed with Li-ion batteriesand supercapacitors/capacitors. We found that the control strategies acting on high frequencyharmonics of the current signal to adding/retrieving pulses to the Li-ion battery profile doesnot prolong its life enough to compensate the extra cost of such system implementation.Furthermore, it seems that the best way to optimize the technico-economic balance of theenergy storage system is the sizing. Even if combined energy storage systems using Li-ionbatteries and supercapacitors enable to considerably increase the lifetime/cost ratio, a generalconsideration of the criteria cost, life, mass and volume is more favorable to a solution whereone single Li-ion battery is optimally sized for its application.

Une étude de performance et de faisabilité économique a été menée avec pour objectif d'évaluer la possibilité de substituer la dépendance envers le gaz naturel, actuellement la source principale d'énergie, par une source moins noble et disponible en abondance pour la récupération et la mise en oeuvre de l'exploitation des sables bitumineux en Alberta. L'approche consiste à produire de l'énergie (chaleur et électricité) pour la récupération du bitume et de l'hydrogène essentiel pour les opérations d'hydrotraitement/hydrocraquage par l'intermédiaire d'une gazéification intégrée à un cycle combiné (IGCC) et dont l'alimentation est assumée par un combustible moins noble et moins coûteux que le gaz naturel. Il s'agit du coke de bitume qui est un sous-produit de cokéfaction. Dans cette étude, différentes configurations du complexe IGCC intégrant deux approches de capture /séquestration de CO2 ont été analysées. Dans la première, le CO2 est intercepté via un procédé Selexol d'absorption physique. Dans la seconde, le piégeage de CO2 est assuré par carbonatation minérale humide au moyen de saumures naturelles disponibles dans les aquifères avoisinants. Cette recherche consiste en l'analyse de l'efficacité énergétique d'une unité IGCC produisant 400 MW à partir de la gazéification du coke bitumineux et de l'évaluation des coûts de production de puissance, sous forme d'électricité et de chaleur, et d'hydrogène à partir d'une telle usine incluant des îlots de capture/séquestration de CO2.

Ce travail porte sur l’étude et le développement d’un système innovant de ventilation et de chauffage au bois dans les habitations à basse consommation d’énergie, qui sont appelées à devenir la référence constructive en France dès 2015. Dans ces habitations fortement isolées et particulièrement étanches à l’air, les besoins de chauffage sont très faibles et peuvent être couverts par une source de chaleur d’origine renouvelable, telle que le bois énergie. En outre, l’utilisation d’une ventilation performante s’impose comme étant un critère essentiel pour assurer la bonne qualité de l’air intérieur et peut même devenir l’unique vecteur de chauffage en apportant l’appoint de chaleur sur l’air insufflé dans les différentes pièces de l’habitation. Le système présenté dans cette étude propose ainsi de combiner les avantages d’un appareil de chauffage au bois de petite puissance, ici un poêle à granulés de bois, et ceux d’une ventilation à récupération de chaleur sur l’air extrait, grâce à un conduit échangeur intégré à la cheminée du poêle et relié au réseau de soufflage de la ventilation. Développé en partenariat avec l’industriel POUJOULAT, spécialisé dans la fabrication de conduits de cheminée métalliques, ce conduit échangeur permet de récupérer sur l’air neuf une partie de la chaleur initialement perdue par les fumées et de la distribuer dans toutes des zones de vie de l’habitation, même les plus éloignées de l’appareil au bois. Après avoir défini la configuration de couplage à adopter pour assurer le bon fonctionnement de l’ensemble et garantir à la fois la sécurité et le confort des occupants, les performances de plusieurs prototypes de conduit échangeur sont caractérisées expérimentalement. Les résultats obtenus lors des essais en laboratoire permettent alors d’orienter l’évolution des prochains prototypes et de souligner la nécessité de travailler avec un poêle à granulés de bois dont le cycle de combustion est étanche. Un modèle mathématique est également développé pour prédire les performances du dernier prototype de conduit échangeur à triple paroi non isolé sur sa surface extérieure et sa validation est obtenue suite au bon accord entre les résultats calculés et ceux mesurés lors des essais. L’ensemble du système combiné est ensuite installé dans deux habitations à basse consommation d’énergie situées près de Poitiers. L’exploitation des températures et des consommations recueillies pendant la première saison de chauffe montre la bonne tenue du système combiné, ses limites, ainsi que ses conditions d’appropriation par les occupants, dont le comportement apparaît jouer un rôle prédominant dans la réduction des consommations énergétiques. / This work is devoted to the study and development of an innovative wood-based air-heating system for energy-efficient dwellings, which are expected to become the building reference in France from 2015 onwards. As these kinds of homes are highly insulated and particularly airtight, heating requirements are very low and may be covered by a renewable energy source, such as wood energy. In addition, efficient ventilation is absolutely required to ensure indoor air quality and may even sometimes be use as the only way to provide heat into the various rooms of the house. In this context, the system presented in this study aims to combine advantages of a low power wood-burning appliance, as a wood-pellet stove, and those of a mechanical ventilation heat-recovery unit, thanks to a heat exchanger integrated into the chimney of the pellet stove and connected to the ventilation air supply network. Developed in partnership with POUJOULAT, a metallic chimneys manufacturer, this new heat exchanger recovers a part of the heat from flue gases and enables to warm up the fresh air distributed in each living zone of the house, even the most remote of the wood heating device. After defining the best coupling configuration to ensure the proper behaviour of the system, as well as both safety and comfort of the occupants, performances of several heat exchanger prototypes are characterized experimentally. The results from tests in laboratory are then used to guide prototypes development and they highlight the need to work with a room-sealed wood-pellet stove. Moreover, a mathematical model is developed to predict the performances of the latest prototype of triple concentric tube heat exchanger with no insulation at the outer surface. Then, the model validation is obtained following the good agreement between calculated results and those measured during the laboratory tests. The combined system is then installed in two energy-efficient dwellings near Poitiers. Operating temperatures and energy consumptions collected during the first heating season show the good reliability of the combined system, its limitations and its conditions of acceptance by the occupants, whose behaviour is pointed out as a major factor in reducing energy consumptions.

L’imagerie par contraste de phase suscite un intérêt croissant dans le domaine biomédical, puisqu’il offre un contraste amélioré par rapport à l’imagerie d’atténuation conventionnelle. En effet, le décalage en phase induit par les tissus mous, dans la gamme d’énergie utilisée en imagerie, est environ mille fois plus important que leur atténuation. Le contraste de phase peut être obtenu, entre autres, en laissant un faisceau de rayons X cohérent se propager librement après avoir traversé un échantillon. Dans ce cas, les signaux obtenus peuvent être modélisés par la diffraction de Fresnel. Le défi de l’imagerie de phase quantitative est de retrouver l’atténuation et l’information de phase de l’objet observé, à partir des motifs diffractés enregistrés à une ou plusieurs distances. Ces deux quantités d’atténuation et de phase, sont entremêlées de manière non-linéaire dans le signal acquis. Dans ces travaux, nous considérons les développements et les applications de la micro- et nanotomographie de phase. D’abord, nous nous sommes intéressés à la reconstruction quantitative de biomatériaux à partir d’une acquisition multi-distance. L’estimation de la phase a été effectuée via une approche mixte, basée sur la linéarisation du modèle de contraste. Elle a été suivie d’une étape de reconstruction tomographique. Nous avons automatisé le processus de reconstruction de phase, permettant ainsi l’analyse d’un grand nombre d’échantillons. Cette méthode a été utilisée pour étudier l’influence de différentes cellules osseuses sur la croissance de l’os. Ensuite, des échantillons d’os humains ont été observés en nanotomographie de phase. Nous avons montré le potentiel d’une telle technique sur l’observation et l’analyse du réseau lacuno-canaliculaire de l’os. Nous avons appliqué des outils existants pour caractériser de manière plus approfondie la minéralisation et les l’orientation des fibres de collagènes de certains échantillons. L’estimation de phase, est, néanmoins, un problème inverse mal posé. Il n’existe pas de méthode de reconstruction générale. Les méthodes existantes sont soit sensibles au bruit basse fréquence, soit exigent des conditions strictes sur l’objet observé. Ainsi, nous considérons le problème inverse joint, qui combine l’estimation de phase et la reconstruction tomographique en une seule étape. Nous avons proposé des algorithmes itératifs innovants qui couplent ces deux étapes dans une seule boucle régularisée. Nous avons considéré un modèle de contraste linéarisé, couplé à un algorithme algébrique de reconstruction tomographique. Ces algorithmes sont testés sur des données simulées. / Phase contrast imaging has been of growing interest in the biomedical field, since it provides an enhanced contrast compared to attenuation-based imaging. Actually, the phase shift of the incoming X-ray beam induced by an object can be up to three orders of magnitude higher than its attenuation, particularly for soft tissues in the imaging energy range. Phase contrast can be, among others existing techniques, achieved by letting a coherent X-ray beam freely propagate after the sample. In this case, the obtained and recorded signals can be modeled as Fresnel diffraction patterns. The challenge of quantitative phase imaging is to retrieve, from these diffraction patterns, both the attenuation and the phase information of the imaged object, quantities that are non-linearly entangled in the recorded signal. In this work we consider developments and applications of X-ray phase micro and nano-CT. First, we investigated the reconstruction of seeded bone scaffolds using sed multiple distance phase acquisitions. Phase retrieval is here performed using the mixed approach, based on a linearization of the contrast model, and followed by filtered-back projection. We implemented an automatic version of the phase reconstruction process, to allow for the reconstruction of large sets of samples. The method was applied to bone scaffold data in order to study the influence of different bone cells cultures on bone formation. Then, human bone samples were imaged using phase nano-CT, and the potential of phase nano-imaging to analyze the morphology of the lacuno-canalicular network is shown. We applied existing tools to further characterize the mineralization and the collagen orientation of these samples. Phase retrieval, however, is an ill-posed inverse problem. A general reconstruction method does not exist. Existing methods are either sensitive to low frequency noise, or put stringent requirements on the imaged object. Therefore, we considered the joint inverse problem of combining both phase retrieval and tomographic reconstruction. We proposed an innovative algorithm for this problem, which combines phase retrieval and tomographic reconstruction into a single iterative regularized loop, where a linear phase contrast model is coupled with an algebraic tomographic reconstruction algorithm. This algorithm is applied to numerical simulated data.