Les progrès dans les techniques de conception et dans la technologie des semi-conducteurs ont permis l'intégration de systèmes embarqués de complexité croissante sur une puce, les systèmes sur puce (System on Chip - SOC). Les piliers de la stratégie adoptée pour atteindre ce résultat sont les suivants: (1) la réutilisation de composants (IP), (2) l'utilisation de plateformes, (3) l'abstraction. L'ensemble de ces techniques permet de concevoir des systèmes complets pouvant répondre aux besoins d'applications complexes et déterministes. Cette situation change si les applications visées sont diverses dans leur comportement à l'exécution en termes d'utilisation de ressources et si de plus chaque application elle même présente un caractère variable à l'exécution. Cette variabilité de la charge de travail va à l'encontre des méthodologies actuelles qui considèrent que toutes les informations relatives aux applications sont connues de manière statique et que donc toutes les décisions de partitionnement logiciel-matériel, et d'allocation de ressources ainsi que d'ordonnancement le sont aussi. Dans cette thèse nous proposons une nouvelle approche pour la conception de systèmes sur puce avec charge variable. Le problème est posé comme un problème de contrôle adaptatif avec prédicteur dynamique de charge de travail. La première partie de la thèse se focalise sur l'extraction automatique des différentes caractéristiques qui favorisent l'introduction d'un aspect adaptatif dans l'architecture d'une application et la résolution du problème de la prédiction de grandes séries de temps résultant de la capture de la variabilité de charge. Nous présentons les réseaux de neurones récurrents connus comme des approximateurs universels capables de modéliser un phénomène dynamique non linéaire et les appliquons à la prédiction dynamique de charge dans les Systèmes sur Puce. Les aspects théoriques fondamentaux ayant été fixés dans la deuxième partie de la thèse nous évaluons le coût en surface de l'implémentation d'un prédicteur par une exploration automatique multiobjective puis évaluons ses performances dans une plateforme SOC modélisée en SystemC TLM. Ces travaux ont été validés sur une application industrielle multimédia JPEG-2000. Il en découle un traitement adaptatif en nombre de ressources résultant en une meilleure efficacité de l'utilisation du circuit et une meilleure performance comparée a une architecture fixe.

La STEP de Benslimane dont les effluents épurés sont réutilisés pour l'arrosage du Golf, comporte un système de lagunage aéré suivi de quatre réservoirs opérationnels. L'évolution des paramètres de pollution entre l'entrée des réservoirs et leur sortie, laisse voir des abattements moyens de 60% pour la DBO5, 40% pour la DCO, 48% pour les MES et 98% pour les coliformes.L'évolution des teneurs des différents paramètres de pollution sous le même régime d'opération et les mêmes conditions climatologiques est synchrone dans les quatre réservoirs témoignant des mêmes performances.Les résultats de la qualité de l'eau le long de la colonne d'eau du réservoir entre 40 cm et 350 cm montrent une colonne homogène où toutes les réactions se déroulent en aérobiose.Ces réservoirs permettent le stockage et la quasi purification microbiologique des effluents. Ils constituent une solution pour les pays arides et semi-arides pour l'épuration et le développement agricole.

Parmi les procédés de mise en forme de pièces industrielles, la métallurgie des poudres autorise une haute cadence de production avec une faible perte de matière première. L'élaboration de composants multi-matériaux par compression et frittage permet de minimiser le nombre d'étapes de conception afin de combiner des propriétés complémentaires. L'objet de cette thèse est l'étude d'un procédé de compression innovant qui peut augmenter la cadence de production et diminuer les contraintes sur l'outillage : la CGV (compression grande vitesse), et de l'appliquer à la mise en forme de pièces multimatériaux. Une presse à grande vitesse a été développée au laboratoire afin d'étudier l'influence de la CGV sur deux couples de matériaux : un couple base Fe / base WC, associant dureté et ténacité, un couple Acier 1.4313 / Stellite 6 associant résistance mécanique et résistance à la corrosion. Des modélisations numériques des procédés de compression conventionnelle et CGV ont été réalisées dans le but de mieux analyser les phénomènes observés et de prévoir le comportement en compression de plusieurs poudres simultanément. Ce travail aboutit à des recommandations pour la mise en oeuvre de la compression de composants multi-matériaux et met au jour quelques caractéristiques de la CGV.

Le travail présenté dans ce manuscrit se rapporte à la résolution des équations de la magnétohydrodynamique 3D non-linéaire. Il s'inscrit dans le cadre d'un projet qui avait pour objectif de mettre en place un code non linéaire parallélisé capable de s'adapter à des géométries nies complexes, en considérant un domaine de calcul hétérogène composé de conducteurs de propriétés électro-magnétiques différentes et d'isolants. L'apport principal de ce travail a été de mettre en place une formulation numérique permettant de prendre en compte des sauts de perméabilité magnétique au sein du domaine conducteur. Pour cela, une méthode de pénalisation de type Galerkin discontinue a été retenue. Dans ce manuscrit, on trouvera des résultats numériques concernant trois applications distinctes : la génération et l'étude de la propagation d'ondes d'Alfvén dans un conteneur cylindrique ni, l'étude des effets magnétohydrodynamiques dans un disque képlerien et en n une simulation réaliste d'une expérience dynamo (VKS2). L'originalité des simulations proposées concernant ce dernier sujet repose sur le fait qu'elles intègrent des matériaux de perméabilité magnétique élevée présents dans le dispositif expérimental. Bien que le rôle de ce type de matériaux soit bien compris et exploité en magnétostatique depuis longtemps, son impact en magnétohydrodynamique reste à préciser.

La sécheresse, accentuée par le réchauffement climatique actuel et à venir, induit des phénomènes de retrait et de gonflement dans de nombreux sols argileux. Ces phénomènes se traduisent principalement par deux conséquences majeures : la modification des propriétés physiques du sol qui influe directement sur l'agriculture et les déformations induisant souvent des tassements différentiels aux niveaux des structures et des ouvrages. Jusqu'à aujourd'hui, ces phénomènes ont été étudiés principalement à l'échelle mésoscopique (échelle " classique " de laboratoire) et macroscopique (échelle de l'ouvrage). Des recherches ont été menées à l'échelle microscopique mais dans des contextes particuliers (argiles destinées au stockage des déchets radioactifs). Le travail de recherche présenté dans ce mémoire de thèse constitue par conséquent une des premières études sur des argiles naturelles, prélevées in situ sur des sites affectés par le retrait-gonflement : la montmorillonite grecque et l'argile verte de Romainville. Ces deux argiles ont été soumises à des cycles d'humidification-séchage dans le Microscope Electronique à Balayage Environnemental (MEBE) afin de quantifier le retrait-gonflement et d'en étudier la cinétique. Un protocole expérimental a été établi, basé sur l'application de l'humidification et du séchage par paliers avec des temps d'équilibre et une fréquence d'application réguliers. Ces essais ont été menés dans le but d'analyser : l'influence de la composition minéralogique, l'étude de l'effet d'échelle et l'influence du type de pilotage (pression ou température). En parallèle à ces essais, des expérimentations ont été menées à l'échelle mésoscopique afin d'établir d'éventuels liens entre les deux échelles. Ils ont consisté en l'étude de l'évolution de la microstructure, de la microporosité et de l'établissement des courbes de rétention. Les observations effectuées à ces deux échelles ont mené à la mise au point de deux méthodes, volontairement simplifiées pour des facilités de mise en œuvre et d'une investigation rapide (études préliminaires, bureaux d'étude). Ces deux méthodes sont, l'une analytique, l'autre numérique, permettant la transition vers l'échelle macroscopique et pour pouvoir estimer le retrait et le gonflement possibles sur un site donné. L'analyse des résultats des essais effectués à l'échelle microscopique (essais MEBE) conduit aux remarques suivantes : la majeure partie des déformations se produit aux fortes humidités relatives ; les déformations mesurées à l'échelle microscopique sont similaires à celles mesurées à l'échelle mésoscopique ; la cinétique de gonflement et de retrait est marquée par plusieurs phases distinctes selon l'argile considérée ; la composition minéralogique, la taille des agrégats et le type de pilotage présentent une influence au niveau de l'amplitude du retrait-gonflement et de la cinétique. L'analyse des résultats des essais effectués à l'échelle mésoscopique (essais de laboratoire) conduit aux remarques suivantes : la limite de retrait (Wr) correspond à une teneur en eau de 13 % et un indice des vides de 0,52 ; aux fortes et moyennes succions, le sol présente une microstructure compacte avec une macroporosité augmentant avec la succion ; aux faibles succions, la microstructure compacte évolue de contours nets et saillants des agrégats à des contours plus doux et réguliers ; des microorganismes ont été observés, engendrant une porosité à la surface très importante, pouvant entraîner un vieillissement du sol et la création de chemins préférentiels pour la pénétration de l'eau ; avec la diminution de la succion, une diminution de la surface spécifique externe et du volume microporeux est observée ; l'humidification et le séchage des échantillons ne semblent pas induire pas de conséquences irréversibles sur la microstructure.

L'utilisation d'antennes multiple à la transmission et réception dans les communications mobiles, offre d'importantes perspectives pour accroître le débit et améliorer la qualité du lien. Cela peut être effectué en utilisant un plus important multiplexage spatial et en exploitant la diversité contenue dans le canal, tout en gardant une complexité acceptable. L'état de connaissance sur le canal a un impact important sur la conception de la chaîne de transmission. En effet, l'information sur l'état du canal (CSI) au transmetteur (Tx) a un impact sur le codage alors que la qualité du CSI au récepteur (Rx) a principalement un impact sur la détection et l'estimation du canal. Dans la première partie de cette thèse nous avons considéré le cas d'absence de CSI au Tx et un parfait CSI au Rx. On propose la dispersion spatio-temporelle (STS), qui est un schéma de codage spatio-temporel basé sur le précodage linéaire en utilisant un filtre multi-entrée multi sortie (MIMO). Le STS effectue un multiplexage de flux maximal, qui est optimisé pour exploiter une diversité maximale, atteindre un bon gain codage et conserver la capacité ergodique. Un autre avantage du STS est qu'il permet d'utiliser une variété de récepteurs de complexité réduite. Le Stripping MIMO avec égalisation a retour de décision, est un récepteur non-itératif qui détecte les flux d'une manière successive. Les performances du Stripping sont données en terme du compromis entre diversité et multiplexage. Un autre récepteur non-itératif est l'égaliseur à retour de décision appliqué au cas MIMO. Il permet la détection des symboles des différents flux d'une manière conjointe mais successivement dans le temps. Le troisième récepteur proposé est itératif. Il profite de la présence d'un codage canal binaire et itère entre l'égaliseur linéaire et le décodeur canal binaire. Des simulations sont présentées pour évaluer les performances. Dans la seconde partie on considère des canaux avec un CSI partiel au Tx et parfait au Rx. La connaissance partiale dans ces cas peut être le résultat de la décomposition du canal en paramètres lents et rapides. Elle peut aussi être le résultat d'une réciprocité du canal physique entre la liaison montante et descendante. A ces différents cas on présente des modèles de canaux adaptés et on étudie la capacité ergodique. Dans la dernière partie on traite du cas d'absence de CSI aux Tx et Rx. La capacité de deux modèles de canaux, évanescent par bloc et sélectif en temps, sont étudiées. A cause de l'absence de CSI au Rx le canal doit être estimé dans les systèmes utilisés en pratique. On propose des estimateurs semi-aveugle qui combinent l'information de la séquence d'apprentissage et celle de la partie aveugle. Les conditions d'identifiabilité sont obtenues et des simulations sont proposées pour évaluer les performances.

L'égalisation pour les systèmes monoporteuses est un vieux domaine qui paraît peu sujet à des innovations. Cependant on peut se demander si la séparation fonctionnelle entre égalisation/détection, décodage et estimation de canal est pertinente. En effet, les traitements itératifs faisant dialoguer plusieurs entités d'une même chaîne de communication se sont avérés extrêmement fructueux dans le domaine du codage et, plus récemment, dans le domaine de l'estimation de canal et de l'égalisation. Le sujet de cette thèse est, en fonction des paramètres du système étudié (typiquement la taille de l'entrelacement, le type de canal radio mobile), d'essayer de combiner ces trois tâches de la façon la plus performante (la retransmission étant traitée comme une forme de codage canal). L'approche proposée ne s'attache pas seulement aux performances obtenues mais aussi au souci de complexité, afin de viser des applications industrielles. Trois contextes sont particulièrement étudiés (identifiés à l'aide de la Borne du Filtre Adapté): les réseaux radio haut débit du type ATM sans fil, le CDMA haut débit avec faible facteur d'étalement, les systèmes TDMA avancés (EDGE) avec modulation d'ordre élevé et/ou antennes d'émission et de réception multiple. Afin de conserver le critère Maximum A Posteriori (MAP), tout en gardant une complexité abordable, les techniques dîtes de traitement par survivant (sur treillis réduits) sont exhaustivement décrites et mises en pratique pour les contextes précédemment cités. Il est notamment démontrer que la généralisation du traitement par survivant, consistant très simplement à garder plus d'un survivant par nœud du treillis réduit, est très robuste à la propagation d'erreur même en présence de canaux à phase non minimale. Cette généralisation fut originellement introduite par Hashimoto sous le nom d' algorithme de Viterbi généralisé, la technique elle même étant dans cette thèse dénommée traitement par survivant généralisé.

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Les carbones nanostructurés sont très largement utilisés dans les systèmes de stockage et conversion d'énergie par voie électrochimique, par exemple en tant que matériau d'électrode de pile à combustible et de batterie ou encore de supercondensateur. La structure du carbone ainsi que sa chimie de surface sont des paramètres primordiaux et doivent être adaptés aux différentes spécificités de chacune de ces applications. Dans ce cadre général, cette thèse a pour but de développer une nouvelle famille de carbones nanostructurés, les aérogels de carbone cellulosiques. Ces derniers sont obtenus par pyrolyse d'aérogels organiques élaborés à partir d'acétate de cellulose. Pour ce faire, nous avons fait varier les paramètres de synthèse sol-gel ainsi que les conditions de séchage et de pyrolyse (principalement la composition du sol, la nature du catalyseur, la température et l'atmosphère de pyrolyse) afin de générer une vaste palette de structures. Dans un second temps, ces aérogels ont subi différents post-traitements visant à modifier leur chimie de surface et ce, par introduction de groupements fonctionnels oxygénés et azotés. Finalement, les Performances de ces nouveaux aérogels de carbone ont été analysées sous la forme de matériaux d'électrode de supercondensateur.

L'asservissement visuel est devenu une approche classique dans le cadre de la commande de robots exploitant les informations fournies par un capteur de vision dans une boucle de com- mande. La recherche décrite dans cette thèse vise à résoudre des problèmes d'asservissement et à améliorer la capacité de gérer plus efficacement les tâches supplémentaires. Cette thèse présente tout d'abord l'état de l'art en asservissement visuel, redondance et évitement des butées articulaires. Elle propose ensuite les contributions suivantes: Un schéma de commande est obtenu en introduisant un paramètre de comportement dans un contrôle hybride. Il permet un meilleur comportement du système lorsque des valeurs appropriées du paramètre sont sélectionnées. Une étude analytique des lois de commandes les plus courantes et de la nouvelle loi proposée est effectuée dans le cas de mouvements de translation et de rotation selon l'axe optique. De nouveaux schémas de commande sont également proposés pour améliorer le comportement du système lorsque la configuration désirée est singulière. Les contributions théoriques concernant le formalisme de la redondance reposent sur l'élabor- ation d'un opérateur de projection obtenu en ne considérant que la norme de la tâche princi- pale. Cela conduit à un problème moins contraint et permet d'élargir le domaine d'application. De nouvelles stratégies d'évitement des butées articulaires du robot fondées sur la redon- dance sont développées. Le problème d'ajouter des tâches secondaires à la tâche principale, tout en assurant l'évitement des butées articulaires, est également résolu. Tous ces travaux ont été validés par des expérimentations dans le cadre d'applications d'asserv- issement visuel.