La fécondation avec micro-injection du spermatozoïde est une technique d'aide médicale à la procréation. Afin de faciliter la tâche des médecins et d'augmenter le taux de réussite de cette technique (30 %), il est nécessaire d'automatiser certaines étapes du processus. Nous proposons de réaliser le transfert automatique de cellule. Les cellules se déplacent en milieu biologique dans un microcanal qui alimente les zones de travail. Elles sont poussées par une particule ferromagnétique, appelée pousseur, de taille des cellules et qui suit les mouvements d'un aimant disposé à l'extérieur du canal. Les travaux présentés dans cette thèse exposent la modélisation complète du comportement dynamique du pousseur. Cette modélisation est décomposée en trois blocs fonction qui déterminent successivement la valeur de l'aimantation interne, les efforts subis et la trajectoire du pousseur. L'intérêt de cette modélisation est que nous pouvons reproduire la trajectoire d'un objet ferromagnétique plan en fonction des variations du champ magnétique environnant. Le fait de réduire le champ d'application de la modélisation à des objets plan nous permet d'obtenir un résultat répondant à nos critères d'utilisation dans un temps de calcul nettement inférieur à celui d'une application telle que Flux3DR. L'utilisation du modèle a mis en évidence l'influence des caractéristiques géométrique et magnétique des éléments actifs sur le comportement général du pousseur. Le dispositif expériemental développé a permis de déplacer des billes en verre de 200 micromètres de diamètre en mode télé opéré et en boucle ouverte ainsi que des ovocytes humains de 150 micromètres de diamètre en mode télé opéré.

Les circuits de refroidissement des centrales nucléaires en bord de rivière sélectionnent par leur mode de fonctionnement des micro-organismes à caractère thermophile, parmi lesquels le micro-organisme pathogène, Legionella pneumophila. Pour lutter contre le développement de ce genre bactérien, un traitement de désinfection de l'eau des circuits de refroidissement à la monochloramine peut être employé. Pour participer à la maitrise des risques sanitaires et environnementaux liés à la modification physico-chimique et microbiologique de l'eau naturelle prélevée, EDF s'est engagé dans une démarche d'amélioration des connaissances sur l'écologie des légionelles dans les circuits de refroidissement et des liens que ce genre bactérien entretient avec son environnement (physico-chimique et microbiologique) favorisant ou non leur prolifération. Ainsi, la diversité et la dynamique des Legionella pneumophila cultivables ont été déterminées dans les quatre centrales nucléaires en bord de Loire pendant un an et leurs liens avec leur environnement physico-chimique et microbiologique ont été étudiés. Cette étude a mis en évidence une forte diversité des sous-populations de Legionella pneumophila et une apparente dynamique qui semble être liée à l'évolution d'un nombre restreint de sous-populations. Les sous-populations de légionelles semblent entretenir des relations souche-spécifiques avec les paramètres biotiques et présenter des sensibilités différentes aux variations physico-chimiques du milieu. La conception des circuits de refroidissement pourrait impacter la communauté de légionelles. L'utilisation de la monochloramine perturbe fortement l'écosystème mais ne sélectionne pas de populations tolérantes au biocide.

Dans le contexte actuel, pour diminuer la consommation de fuel et les émissions de polluants comme le CO2 ou les NOx, les chambres de combustion aéronautiques de nouvelle génération sont basées sur la combustion partiellement prémélangée pauvre. La simulation numérique de ce type de chambre nécessite de prédire avec précision la température, la dynamique de flamme et la formation de polluants. Comme l'écoulement est fortement instationnaire, l'utilisation de la simulation aux grandes échelles s'avère nécessaire. C'est dans ce contexte que nous avons développé le modèle F-TACLES (Filtered Tabulated Chemistry for Large Eddy Simulation). Ce modèle se base sur un filtrage a priori de flammelettes calculées en prenant en compte les effets liés à la chimie détaillée. Il permet alors d'améliorer la prédiction des polluants et de la température tout en prenant en compte les contributions résolues et de sous maille de plissement, garantissant ainsi la bonne prédiction de la vitesse de propagation de la flamme. F-TACLES est appliqué à deux configurations d'injecteurs industriels étudiés expérimentalement : les chambres PRECCINSTA et MOLECULES. Sur le plan de la prédiction de la dynamique de flamme, le développement de F-TACLES a induit une réflexion plus générale sur la combustion en LES. En effet, l'ensemble des méthodes de simulation de la combustion introduisent un épaississement artificiel de la flamme afin de pouvoir la résoudre sur le maillage de calcul. L'impact de cet épaississement est étudié pour les approches TFLES (Thicken Flame for Large Eddy Simulation) et F-TACLES dans le cadre simplifié de la combustion prémélangée. Pour cela, une approche analytique ainsi que des simulations laminaires et turbulentes sont réalisées et comparées à des simulations directes (Direct Numerical Simulation) et à des données expérimentales. Pour finir, la chambre de combustion d'un hélicoptère est simulée avec l'approche F-TACLES pour reproduire et comprendre l'effet d'une modification géométrique observée expérimentalement.

Modéliser la déformation plastique des polycristaux est un objectif majeur de la science des matériaux. Tous les modèles actuels comportent une partie phénoménologique n'ecessitant un ajustement de paramètres sur des résultats expérimentaux. Cette thèse vise à mettre en place un nouveau modèle, justifié physiquement, sans paramètre ajustable et adapté à la modélisation du polycristal CFC en sollicitation monotone. Afin de mesurer les champs mécaniques à l'échelle du micromètre, des mesures de microdiffraction Laue ont été réalisées sur un tricristal de cuivre à une faible déformation plastique. Ces mesures nous renseignent sur les mécanismes plastiques intervenant très près des joints de grains et définissent des états de référence pour les simulations. On montre principalement que la déformation plastique s'accompagne d'un stockage de dislocations géométriquement nécessaires (GND) aux joints de grains, en relation avec l'apparition de contraintes internes à longue distance. Des simulations de Dynamique des Dislocations dans des bicristaux ont 'et'e réalisées afin de caractériser les phénomènes physiques mis en œuvre. Ces simulations confirment que l'interaction dislocations - joints de grains s'accompagne d'un stockage de GND sous la forme de microstructures tridimensionnelles très inhomogènes. Les propriétés mécaniques induites par ce phénomène complexe peuvent être quantifiées par des lois continues élaborées à partir de l'approximation théorique d'un empilement unidimensionnel. Les lois de comportement ainsi définies ont ensuite été incorporées dans une modélisation micromécanique de plasticité cristalline, jusqu'ici dédiée au monocristal CFC. Le modèle ainsi construit a maintenant la capacité de prédire les mesures réalisées sur le tricristal de cuivre. Nous avons ainsi mis en place un modèle physiquement justifié et adapté 'a la modélisation du polycristal CFC en sollicitation monotone.

Il y a presque trente ans, un des problèmes les plus difficiles de la physique moderne voyait le jour: la supraconductivité à haute température critique dans les cuprates. Depuis, l'hypothèse nommée modèle Hubbard est rapidement devenu un des candidats les plus prometteurs à en détenir la solution. Dans ce contexte, ce mémoire présente des travaux de calculs numériques sur les phases de la matière prédites par le modèle de Hubbard. Le projet poursuit notamment deux objectifs. En premier lieu, on considère un couplage interplan dans le modèle, ce qui le rend plus réaliste que sa version 2D habituelle. Et en deuxième lieu, on laisse les phases antiferromagnétique et supraconductrice coexister avec en plus une autre phase supraconductrice de type pi-triplet. Plus de détails sur le contexte et ces deux objectifs sont présentés au chapitre 1 et le modèle de Hubbard est détaillé au chapitre 2. Pour obtenir des solutions numériques au modèle, les méthodes utilisées sont la théorie de champ moyen dynamique sur amas (CDMFT) et l'approximation de l'amas variationnel (VCA). Ces méthodes ainsi que le formalisme nécessaire pour les aborder sont présentés au chapitre trois. Notons qu'on utilise ces méthodes pour amas avec des méthodes de diagonalisation exacte qui ne feront pas partie de la discussion. Enfin, le dernier chapitre présente tous les résultats obtenus avec ce projet, qui mènent à deux conclusions principales. Premièrement, le couplage tridimensionnel tel qu'ajouté n'a pas fait ressortir de tendance nette dans les résultats. Cela indique une de deux choses: soit les effets interplans sont négligeables dans le modèle de Hubbard, soit il faudra les inclure d'une façon plus complète dans le futur. Deuxièmement, on observe que la phase pi-triplet apparaît lorsqu'il y a coexistence entre l'antiferromagnétisme et la supraconductivité dans le modèle mais que ces deux dernières phases se nuisent fortement l'une à l'autre, confirmant qu'il y a compétition de phases.

Les zéolithes sont des matériaux aluminosilicates nanoporeux largement utilisés dans l'industrie pour la filtration de l'eau, la séparation de gaz et le craquage des bruts pétroliers. Leurs propriétés d'adsorption et de catalyse sont reliées à la géométrie de leur réseau poreux d'une part et aux cations qui sont présents à leur surface d'autre part. Dans cette thèse, nous étudions par simulation moléculaire l'adsorption de molécules polaires, i.e. l'eau et le méthanol, dans deux zéolithes sodiques de type Faujasite. L'objectif de ce travail est d'étudier l'effet de la présence de molécules adsorbées sur la position et la dynamique des cations sodium et inversement l'effet des cations sur l'adsorption et la diffusion des molécules d'adsorbat. Nous nous sommes tout d'abord attachés à simuler par la méthode Monte Carlo le processus d'adsorption en fonction de plusieurs paramètres: i) répartition et densité des substitutions Si/Al, ii) valeur des charges électriques portées par le réseau zéolithique et iii) nature des potentiels d'interaction. Nous avons ainsi pu simuler les isothermes et les chaleurs d'adsorption d'une part et d'autre part la redistribution cristallographique des cations en fonction du nombre de molécules adsorbées, Nous nous avons ensuite porté notre intérêt à l'aide de la méthode de Dynamique Moléculaire, aux propriétés dynamiques (diffusion, transport) du système molécules adsorbées/cations/zéolithe. L'originalité de ce projet réside dans l'utilisation de ces deux techniques complémentaires qui permettent d'accéder aux propriétés thermodynamiques, structurales et dynamiques de tels systèmes. Les résultats de ces simulations sont comparés, en particulier, à ceux obtenus expérimentalement par Spectroscopie de Relaxation Diélectrique. / Zeolites are nanoporous aluminosilicate materials which attract a great deal of attention because of their use in industry for water filtration, phase separation and for cracking of crude oil. Their adsorption and catalysis properties depend on their pores geometry and on the cations which are located at their surface. In this work, we study by means of molecular simulation techniques the adsorption of polar molecules, i.e; water and methanol, in two zeolites type Faujasite. The aim of this study is to determine, on the one hand, the effect of the adsorbate on the cation distribution and dynamics at the surface of the zeolite and, on the other hand, the effect of the cation density on the adsorption and diffusion of the adsorbate molecules. We first simulate by Monte Carlo methods the adsorption of water and methanol and investigate the influence of several parameters: i) localisation and density of Si/Al substitution, ii) electrical charges at the nanopore surface and iii) expression of the interaction potential between the various atoms of the considered system. We thus calculated isotherms and heat of adsorption as well as the crystallographic re-localisation of the sodium cation as a function of the adsorbed molecule loading. . Then, we study by Molecular Dynamics the dynamics of the system adsorbate/cations/zeolite. The originality of this project lies in the use of both Molecular Dynamics and Monte Carlo techniques, which are complementary to study the thermodynamic, structural and dynamical properties of confined systems. Our simulation results are compared with those obtained by means of Dielectric Relaxation Spectroscopy experiments.

De nos jours la culbute est la technique de virage crawl unanimement employée par les nageurs de compétition. Elle se décompose en cinq phases principales : l’approche, le retournement, le contact avec le mur (composé du placement et de la poussée), la phase sous-marine (composée de la glisse et de la coulée) et la reprise de nage. Dans le cadre d’une première collaboration entre le Laboratoire de Mécanique Physique de Bordeaux et le service recherche de la Fédération Française de Natation, cette étude s’est appuyée sur un protocole complet d’analyse sous-marine 3D qui a permis d’évaluer l’ensemble des paramètres cinématiques et dynamiques de la performance. Une double analyse comparative a montré que le niveau d’expertise et le genre ont un effet sur la performance au virage. Les nageuses de niveaux différents se différencient entre-elles par des vitesses en approche et en fin de poussée plus élevées pour les expertes qui adoptent une position plus profilée tout au long du contact. À haut niveau, les nageurs se différencient des nageuses au début du retournement par une vitesse plus élevée puis lors de la poussée où ils produisent un pic de force horizontale plus élevé et obtiennent un gain de vitesse en conséquence.L’utilisation de la méthode Lasso a permis d’établir deux modèles experts de la performance au virage. Chez les nageuses expertes, le modèle a révélé l’importance de l’impulsion latérale pendant le placement, paramètre nouveau qui pourrait être représentatif de la vrille exécutée. Chez les nageurs experts, les meilleurs virages sont réalisés par anticipation du retournement. Le mur est impacté dans une position corporelle peu fléchie ce qui favorise une extension rapide mais crée peu de vitesse. Le trajet parcouru par les meilleurs est court et optimisé. Cette étude illustre l’intérêt d’une analyse 3D du virage culbute crawl : en dynamique d’une part, l’utilisation d’une plateforme de force 3D permettant de distinguer les phases de placement et de poussée et probablement aussi le mouvement de vrille ; en cinématique d’autre part, avec l’importance de la trajectoire parcourue sur la performance au virage des nageurs experts. Par delà cette étude du virage, la conception, la réalisation et l’utilisation de nouveaux outils dédiés à l’analyse du mouvement en natation permet aujourd’hui de proposer au sportif une aide à la performance en phase avec ses objectifs. De part un enrichissement de la connaissance des différentes techniques utilisées par les experts et les non-experts, cette étude devrait également permettre d’améliorer l’enseignement des virages de haut-niveau. / Nowadays the tumble turn is the turn technique embraced by all freestyle competitive swimmers. It consists of five main phases: the approach, the rotation, the wall contact (with braking and push-off sub phases), the underwater phase (with glide and underwater propulsion sub phases), and the resumption of swimming.Within the first collaboration between the Laboratoire de Mécanique Physique of Bordeaux and the research department of the Fédération Française de Natation, this study relied on a comprehensive protocol for 3D underwater analysis that allowed assessing all kinematic and dynamic variables of performance.A double comparative analysis showed that both the level of expertise and the gender have effects on the turn performance. Female swimmers of various levels differ by higher approach and push-off speeds for the experts who are more streamlined throughout the contact. At a high level, male swimmers differ from female swimmers first by higher speed at the beginning of the rotation and also by producing more horizontal force at the push-off peak, directly resulting in a higher speed.The use of the Lasso method made it possible to establish two models for the expert turn performance. For female swimmers, the model revealed the role of lateral momentum during the braking phase, a new parameter that could be representative of the twist executed. For male swimmers, the best turns are swum when the rotation is anticipated. The wall is reached with a slightly flexed posture that results in a fast extension but also creates a slow speed. The best swimmers’ trajectories are short and optimized.This study showed the importance of a 3D analysis of the crawl tumble turn: on one hand the dynamic analysis, with the use of a 3D force platform that makes easier the distinction between the braking and the push-off phases, and probably also gives insights into the twist movement; on the other hand the kinematic analysis, with the importance of the length of the swum path on the turn performance.Beyond this study of the turn, the design, the implementation and the use of new tools devoted to motion analysis in swimming can now offer athletes assistance in line with their objectives. By increasing the knowledge of different techniques used by experts and non-experts swimmers, this study should also improve the teaching of high-performance turns.

La présente thèse s'est inscrite dans une perspective d'améliorer les outils de mesure du risque de marché en proposant des solutions capables de reproduire certaines caractéristiques empiriques d'évolution des marchés financiers. A travers une étude empirique sur des données réelles, nous montrons que la réalité des marchés financiers possède certaines caractéristiques empiriques connues et résumées sous le nom "faits stylisés", qui rendent les mesures usuelles du risque de marché incapables de reproduire ces caractéristiques. Nous proposons des nouvelles méthodes de mesure de la Value-at-Risk (VaR), en fonction de la volatilité passée et des corrélations existant entre les actifs composant un portefeuille, dans le cadre de deux grandes approches de mesure du risque : une approche de mesure du risque global (ou risque univarié) et une approche de mesure du risque multiple (ou risque multivarié), tout en testant leur qualité prédictive au moyen des procédures de backtesting. Les résultats obtenus montrent une grande capacité des différentes mesures utilisées à capturer les faits stylisés caractérisant l'évolution des marchés financiers étudiés avec une nette surperformance des méthodes de mesure de la VaR estimées dans le cadre du risque multivarié par rapport à celles du risque univarié. / This thesis has object to improve the methods for estimating market risk by offering solutions capable to replicate some empirical properties of asset returns. Through an empirical study on real data, we show that the reality of financial markets has some empirical characteristics known and summarized as "stylized facts" that render the conventional market risk measurement unable to reproduce. We propose a Value-at-Risk (VaR) measures, based on modeling portfolio volatility and correlations between assets classes, using two risk measurement approaches: an univariate risk measurement approach and multivariate risk measurement approach, and testing their quality predictive using backtesting procedures. The results obtained show a great ability of different used risk measurement to capture the stylized facts characterizing financial markets, with a clear outperformance of the multivariate VaR measures than the univariate VaR measures.

Les gels sont des solides mous constitués d'un réseau de molécules emprisonnant une phase liquide. Certains gels constitués de polymères biologiques sont appelés biogels. Biocompatibles, biorésorbables et déformables, ils possèdent une structure similaire à la matrice extracellulaire. De plus, la phase aqueuse d'un gel représente 95% de sa masse. Il est donc possible d'inclure des molécules au sein du réseau gélifié et de les faire diffuser vers l'extérieur. Ces qualités confèrent aux biogels de grandes potentialités en tant que biomatériaux innovants et systèmes de délivrance thérapeutique.Durant cette thèse, nous avons étudié la diffusion des molécules à partir de différents gels de gélatine.Dans un premier temps la diffusion à partir d'un gel chimique à été caractérisée grâce à l'utilisation de différentes molécules modèles. Elles balaient une large gamme de poids moléculaire et de charge ionique. Il a été montré que la diffusion depuis ces gels dépend de la nature du réseau de gélatine et de la nature des molécules diffusantes.Dans un second temps, les gels chimiques de gélatine ont été modifiés afin de contrôler et stimuler la libération moléculaire. Cinq nouvelles matrices gélifiées ont donc été synthétisées puis testés en diffusion. La phase sol du gel a tout d'abord été modifiée à l'aide d'un polymère viscosigène : l'alginate. Celui-ci limite la diffusion de certaines molécules. De plus son hydrolyse progressive induit la libération graduelle de molécules piégées. Le réseau de gélatine a ensuite été modifié. La synthèse d'un deuxième réseau au sein du gel de gélatine augmente ses capacités de rétention. Enfin l'utilisation de la technologie enzgel permettant la resolubilisation enzymatique contrôlée et programmée du gel de gélatine permet la libération massive et totale des molécules.Dans un troisième temps, l'ensemble des résultats de diffusion a permis la mise au point d'un unique modèle mathématique de diffusion pour l'ensemble des matrices. Ce modèle repose sur la deuxième loi de Fick et prend en compte l'encombrement stérique au sein du réseau de gélatine. Ainsi, il est possible de prévoir la diffusion en fonction de la nature du réseau et de la molécule diffusante.Enfin les résultats ont été utilisés dans le but de développer un pansement actif permettant de stimuler la cicatrisation des plaies chroniques. / Gels are soft matter composed of a liquid phase entrapped in a polymer network. Biopolymers can form gels, and then called biogels. Biocompatible, bioresorbable, these structures are really closed to extracellular matrix. Furthermore, aqueous phase represents 95% of the whole gel. Its possible to include molecules inside this liquid phase. Molecules are then released from the gel to the external environment.During this PhD project, we have studied the molecular release from different gelatin matrices.First, the release of a large range of molecules from chemical gelatin gel was studied. Different molecular weights and ionic charges were compared. The results show that the release depend on both the network structure and the include molecule characteristics. Moreover, the simultaneous release of two different compounds is possible.In the second part of the manuscript, gelatin gel was modified in order to control or stimulate the release. Five matrices were synthesised and tested. At first, alginate, a viscous polymer was introduced into the aqueous phase. Alginate is able to limit diffusion and its hydrolysis stimulates molecular release. Then, the gelatin network itself was modified. The synthesis of a second network within gelatin gel increases the entrapment of molecules. On the contrary, the use of ephemeral gels, where gelatin network hydrolysis is programmed and timed-controlled, leads to stimulate the molecular release.Then, a simple model elaborated from Fick's second law was constructed to describe these different delivery systems. The originality of the model resides in the consideration of the steric hindrance inside the gel. This unique model is able to predict correctly the release kinetics of small and large molecules, with or without interaction with the solid network, the concomitant release of two molecules and the release from ephemeral gels.Finally, all results were used in order to develop a new wound dressing able to deliver drugs and stimulate chronics wound healing.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.