L'objectif de ce travail a été l'utilisation d'une méthodologie de formulation des formes à libération prolongée. Le choix de «matrices hydrophiles» a été fait en raison de l'intérêt et de l'importance des travaux qui lui sont consacrés, mais surtout en raison de la possibilité d'utilisation de la technologie simple de fabrication des comprimés par compression directe.Le principe actif choisi est le diclofenac de sodium, un anti-inflammatoire largement utilisé dont la molécule est tombée dans le domaine public. Utilisé  à raison de 100 mg par comprimé. La première partie bibliographique résume l'intérêt des formes à libération prolongée, décrit les différentes formes galéniques existantes pour la voie orale et fait le point sur les formules et les propriétés des agents matriciels hydrophiles parmi les plus utilisés, notamment les éthers de celluloses, hydroxypropymethylcellulose (METOLOSES®) (1). Dans la partie expérimentale, nous avons réalisé les différentes étapes nécessaires au développement d'une forme à libération prolongée qui correspondant aux étapes classiques  de pré-formulation, formulation et optimisation. Dans une première étape d'essais préliminaires  nous avons étudiés le comportement d'un point de vue pharmacotechnique des matières premières utilisés seuls et en mélange. Ce qui a permis de faire des orientations en ce qui concerne les différents types de METOLOSES, la nature du diluant, et leurs concentrations. Dans une deuxième étape, nous avons réalisé un premier plan d'expériences de criblage des facteurs, qui permet de déterminer le poids de chacun et leurs éventuelles interactions. Ce qui nous a permis de conclure sur l'effet des différents facteurs en formulation. Dans une troisième étape, nous avons réalisé un deuxième plan d'expériences d'optimisation de la formulation  en utilisant un plan composite centré constitué de 9 expériences ce qui a permis de sélectionner une zone de formules optimales. Enfin, la réalisation d'une formule optimale nous a permis de confirmer les résultats obtenus dans les travaux de développement et dont l'objectif été une libération sur 12 heures. / The objective of this work was the use of a formulation methodology of prolonged release dosage forms. The choice of “hydrophilic matrices” was done because of the interest and the numbered works which is devoted to it, but also for the use of a simple manufacture technology by direct compression. The selected active pharmaceutical ingredient is one of the most largely used nonsteroidial anti-inflammatory drug, the sodium diclofenac which is out of patent and used at 100 Mg per tablet. The first bibliographical part summarizes the interest of the prolonged release dosage forms, described the existing oral dosage forms and gives a progress report on the formulas and the properties of hydrophilic matrices agents among most used, in particular the cellulose ethers, hydroxypropymethylcellulose (METOLOSES®) (1). In the experimental part, we carried out the various steps necessary to the development of a prolonged release dosage form which correspond to the traditional steps of pre-formulation, formulation and optimization. In a first step of pharmaceutics preliminary tests we studied the behavior of raw materials used alone and in mixture. What made orientations with regard to the various types of METOLOSES, the nature of diluents, and their concentrations. In a second step, we carried out a first screening factors experimental design, which enabled us to conclude on the effect of the various factors in formulation. In a third step, we carried out a second optimization experimental design using a centered composite plan consisted of 9 experiments which lead us to define a space design of optimal formulas. Lastly, the manufacture of a formula from the design space enabled us to confirm the results to development work and for which the objective was a sustained release over 12 hours.

ARTICLE 1 : RÉSUMÉ Amputation traumatique: Une étude de cas laotien sur l’indignation et l’injustice. La culture est un contexte essentiel à considérer pour produire un diagnostic et un plan d’intervention psychiatrique. Une perspective culturelle met en relief le contexte social dans lequel les symptômes émergent, et comment ils sont interprétés et gérés par la personne atteinte. Des études ethnoculturelles sur les maladies nous suggèrent que la plupart des gens nous donnent des explications pour leurs symptômes qui ont un fondement culturel. Bien que ces explications contredisent la théorie biomédicale, elles soulagent la souffrance des patients et leur permettent de donner une signification à cette dernière. L’exploration des caractéristiques, contextes et antécédents des symptômes permet au patient de les communiquer au clinicien qui pourrait avoir une explication différente de sa maladie. Cette étude de cas permet de montrer comment le Guide pour Formulation Culturelle du DSM-IV (The DSM-IV Outline for Cultural Formulation) permet aux cliniciens de solliciter un récit du patient en lien avec son expérience de la maladie. Notre étude examine l’utilisation par un patient laotien de « l’indignation sociale » (« Khuâm khum khang ») comme le modèle explicatif culturel de son problème malgré le diagnostic de trouble de stress post-traumatique qui lui fut attribué après une amputation traumatique. L’explication culturelle de son problème a permis au patient d’exprimer la signification personnelle et collective à sa colère et sa frustration, émotions qu’il avait réprimées. Cet idiome culturel lui a permis d’exprimer sa détresse et de réfléchir sur le système de soins de santé et, plus précisément, le contexte dans lequel les symptômes et leurs origines sont racontés et évalués. Cette représentation laotienne a aussi permis aux cliniciens de comprendre des expériences et les explications du client, autrement difficiles à situer dans un contexte biomédical et psychiatrique Euro-américain. Cette étude démontre comment il est possible d’améliorer les interactions entre cliniciens et patients et dès lors la qualité des soins par la compréhension de la perspective du patient et l’utilisation d’une approche culturelle. Mots clés: Culture, signification, idiome culturel, modèle explicatif, Guide pour Formulation culturelle du DSM-IV, indignation sociale, interaction entre patient et intervenant. ARTICLE 2 : RÉSUMÉ Impact de l’utilisation du Guide pour la formulation culturelle du DSM-IV sur la dynamique de conférences multidisciplinaires en santé mentale. La croissance du pluralisme culturel en Amérique du nord a obligé la communauté oeuvrant en santé mentale d’adopter une sensibilité culturelle accrue dans l’exercice de leur métier. Les professionnels en santé mentale doivent prendre conscience du contexte historique et social non seulement de leur clientèle mais également de leur propre profession. Les renseignements exigés pour les soins professionnels proviennent d’ évaluations cliniques. Il faut examiner ces informations dans un cadre culturellement sensible pour pouvoir formuler une évaluation des cas qui permet aux cliniciens de poser un diagnostic juste et précis, et ce, à travers les frontières culturelles du patient aussi bien que celles du professionnel en santé mentale. Cette situation a suscité le développement du Guide pour la formulation culturelle dans la 4ième édition du Manuel diagnostique et statistique des troubles mentaux américain (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (4th ed., DSM-IV) de l’Association psychiatrique américaine. Ce guide est un outil pour aider les cliniciens à obtenir des informations de nature culturelle auprès du client et de sa famille afin de guider la production des soins en santé mentale. L’étude vise l’analyse conversationnelle de la conférence multidisciplinaire comme contexte d’utilisation du Guide pour la formulation culturelle qui sert de cadre dans lequel les pratiques discursives des professionnels de la santé mentale évoluent. Utilisant la perspective théorique de l’interactionnisme symbolique, l’étude examine comment les diverses disciplines de la santé mentale interprètent et conceptualisent les éléments culturels et les implications de ce cadre pour la collaboration interdisciplinaire dans l’évaluation, l’élaboration de plans de traitement et des soins. Mots clé: Guide pour Formulation culturelle – Santé mentale – Psychiatrie transculturelle – Analyse conversationnelle – Interactionnisme symbolique / ARTICLE 1: ABSTRACT Traumatic Amputation: A Case of Laotian Indignation and Injustice. Culture is an essential variable of diagnosis and treatment. A cultural perspective draws attention to the social context within which symptoms arise, are given meaning, and are managed. Ethno-cultural work on illness narratives suggests that most people can provide culturally-based explanations for their symptoms. While these explanations are inconsistent with biomedical theory, they relieve patient distress by allowing the patient to create meaning for symptoms. Exploring the characteristics, context, and antecedents of the symptoms enables the patient to convey them to the clinician who may have a divergent explanation of sickness. This case study uses the Outline for Cultural Formulation of the DSM-IV created for clinicians to elicit a narrative account of the illness experience from the patient. Our study examines how the patient, a Laotian used social indignation (“Khuâm khum khang”) as an explanatory model for his ailment. He was diagnosed with post-traumatic stress disorder after having undergone a traumatic amputation. In the process of explaining his illness through a cultural idiom, the patient was able to reveal both personal and collective meaning of repressed anger and frustration, expressing them in a context that was acceptable to him. This cultural idiom allowed the patient to reflect upon the structure of the health care system and the specific context in which symptoms and their possible origins are recounted and explored. It also clarified to the treating clinicians some categories of experience and causal explanations that did not fit easily with western biomedical and psychiatric understanding. The case study illustrates how a cultural approach to illness from the patient’s perspective offers a reflexive stance on the clinician-patient interaction that allows for better patient care. Key words: culture, meaning, cultural idiom, explanatory model, DSM-IV Outline for Cultural Formulation, social indignation, clinician-patient interaction. ARTICLE 2: ABSTRACT Impact of the Use the DSM-IV Outline for Cultural Formulation on the Dynamics of Multidisciplinary Case Conferences in Mental Health. The growth of cultural pluralism in North American society has required the mental health community to show a higher level of cultural sensitivity. Mental health professionals must not only be aware of the social and historical context of their clientele, but also of their profession. Clinical evaluations provide the information for clinical care. This information must be examined in a cultural-sensitive framework for assessment and case formulation that permits an accurate diagnosis across the cultural boundaries of both patient and mental-care professional. The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (4th ed., DSM-IV; American Psychiatric Association, 1994) sets forth an Outline for Cultural Formulation (CF). It instructs clinicians not only on how to elicit culturally relevant clinical material, but also on how to assess the importance of the diverse cultural perspectives of patients and their families, thus increasing usefulness of their own cultural knowledge in treatment. This study is a conversational analysis of the nature and application of knowledge within a clinical, interdisciplinary context. It uses an expanded version of the CF as a framework, in which the discursive practices of mental health professionals are evolving. From a symbolic interactionist perspective, it examines the way different disciplines interpret and conceptualize cultural elements and the implications of this framework for interdisciplinary collaboration of assessment, treatment plan and care. Key words: Outline for Cultural Formulation – Mental Health – Cross-cultural psychiatry – Conversational Analysis – Symbolic Interactionism

Dans cette thèse nous nous sommes intéressés à établir une formulation probabiliste pour l’analyse du comportement d’un sol multicouche avec des caractéristiques aléatoires. Deux grands axes sont traités : ?la consolidation primaire et ?la réponse sismique des sols multicouches ayant des caractéristiques aléatoires. Nous utilisons les simulations de Monte Carlo associées à des méthodes semi-analytiques adaptées aux sols multicouches avec une stratification horizontale. Nous avons aussi comparés les résultats obtenus à partir de cette formulation à ceux fournis par les règlements parasismiques suivants : RPA 99 (version 2003), UBC 97 et l’EC8. Cette étude a montré que les valeurs maximales des forces de cisaillement à la base des bâtiments variaient substantiellement en fonction de la variation de la hauteur du profil de sol ainsi que de son hétérogénéité pouvant atteindre un rapport relatif de l’ordre de 3 dans les cas les plus défavorables. Ce rapport peut également être inférieur à 1 conduisant à des structures moins économiques / In this thesis we are interested to establish a probabilistic formulation for the behavior analysis of a multilayered soil with random characteristics. Two main axes are treated: ?primary consolidation and ?seismic response of multilayered soils with uncertain characteristics. We use Monte Carlo simulations associated with semi-analytical methods adapted for the multilayered soils with horizontal stratification. We have also compared the results obtained from this formulation with those provided by the following seismic codes: RPA 99 (version 2003), UBC 97 and EC8. This study showed that the maximum values of the shear forces at the base of the buildings vary substantially according to the variation of the soil profile height as well as its heterogeneity which can reach a relative ratio of about 3 in the extreme cases. This ratio can also be lower than 1 leading to less economic structures

Les oeufs d’escargot terrestre de l’espèce petit-gris Helix aspersa (syn. Cantareusaspersus) peuvent être utilisés pour évaluer l’écotoxicité de substances chimiques pures ou enmélange. La mesure des effets embryotoxiques classiquement réalisée est le succès d’éclosionaprès 15 à 20 jours d’exposition (Druart et al., 2012). Cependant, les mécanismes impliquésdans la mise en place des effets toxiques à différents niveaux d’organisation biologique chezl’embryon ne sont pas connus. Des oeufs d’escargots ont été exposés à des solutions decontaminants métallique (Cd) ou organiques (pesticides: le Round Up® flash, le Corail® et laBouillie Bordelaise) selon deux modalités différentes (en continu sur la totalité dudéveloppement embryonnaire ou sur une période de 24 heures) afin de 1/ déterminer denouveaux paramètres de mesure au cours du développement embryonnaire pouvant rendrecompte d’un effet toxique, 2/ détecter des effets génotoxiques de divers contaminants(solution métallique de Cd ou de formulations commerciales de pesticides) par la méthodeRandom Amplified Polymorphic DNA (RAPD) et 3/ d’étudier des systèmes de défense métalspécifiques(métallothionéines).Les paramètres morphologiques et physiologiques suivis au cours d’expositionscontinues au Cd ont montré des effets néfastes sur le rythme cardiaque, la durée del’incubation, la taille et le poids à l’éclosion chez les exposés à la plus forte concentrationtestée. Chez ces derniers des signes de fragmentation de l’ADN ont également été détectés enfin d’exposition. Le couplage de la méthode RAPD avec un système d’électrophorèse hauterésolution (SHR) a permis de détecter des effets génotoxiques suite à des expositionscontinues au Cd, au Round Up® et au Corail®. L’étude par PCR quantitative de l’expressiondes gènes des métallothionéines (MTs) a mis en évidence une expression constitutive des MTsainsi qu’un haut niveau d’expression du gène mixte CdCuMT chez les embryons non exposés.Chez les embryons exposés au Cd durant 24 heures, une surexpression du gène spécifiqueCdMT a été mise en évidence alors qu’aucune augmentation significative des taux detranscrits des 2 autres isogènes étudiés (CuMT et CdCuMT) n’a été démontrée.Les résultats de toxicité du Cd basés sur le taux d’éclosion et l’expression des gènes desMTs ont démontré que des facteurs comme le régime d’exposition (24 heures ou en continu)ou le stade de développement (âge des embryons lors de l’exposition) peuvent modulerl’embryotoxicité des substances chimiques.206Les données obtenues durant cette étude intégrative permettent de proposer un largepanel de paramètres de mesure des effets toxiques des substances chimiques chez l’embryond’escargot terrestre H. aspersa au niveau individuel (rythme cardiaque, taille, durée dedéveloppement et succès d’éclosion) et au niveau moléculaire (expression de gènes dessystèmes de défense, détection des signes de génotoxicité et de la fragmentation de l’ADN)pour l’évaluation de la toxicité des substances chimiques. L’approche RAPD-SHR, bien quenécessitant une certaine expertise pour l’analyse des profils d’amplifications obtenus, apparaîtadaptée pour une détection rapide et efficace du potentiel embryogénotoxiques de substancesvariées (métaux, pesticides. / The land snail species Helix aspersa (syn. Cantareus aspersus) eggs can be used to assess theecotoxicity of chemicals. Measurement of embryotoxic effect is classically based on hatching successafter 15-20 days of exposure (Druart et al., 2012). However, the mechanisms involved in toxic effectsin embryos at different levels of biological organization are not known. Eggs of snails were exposedto solutions metallic contaminants (Cd) or organic (pesticides: Round Up® Flash, Corail® andBordeaux Mixture) in two different regimes (continuous over the entire embryonic development orduring a period of 24 hours), in order to 1 / identify of new endpoints of toxic effect measurementsduring embryonic development, 2 / detect of genotoxic effects of metal solution (Cd) or threepesticides commercial formulations by Random Amplified Polymorphic DNA method (RAPD) and 3 /study metal-specific defense systems (metallothionein).Morphological and physiological parameters monitored during Cd continuous exposures showedadverse effects on heart rate, duration of incubation, size and weight of new hatchlings exposed to thehighest concentration tested. In the latter, signs of DNA fragmentation were detected at the end ofexposure. Coupling the RAPD with a high-resolution electrophoresis system (SHR) has enabled todetect genotoxic effects of Cd, Round Up® and Corail® after continuous exposures. Quantitative PCRstudy of metallothioneins (MTs) gene expression has showed constitutive expression of MTs genesand a high level of mRNA for the mixed gene CdCuMT in unexposed embryos. In embryos exposedto Cd for 24 hours, an overexpression of the specific gene CdMT has been demonstrated whereas thetwo other isogenes (CuMT and CdCuMT) didn’t show significant induction of expression rates.The toxicity results based on the hatching rate and MTs genes expression obtained with Cd haveshowed that factors such as the exposure regime (24 hours or continuous) or the stage of development(age of embryos upon exposure) can modulate embryotoxicity of chemicals. This thesis provides awide range of endpoints usable at the individual level (heart rate, height, hatching monitoring) and atthe molecular level (gene expression of defense systems, detection of genotoxicity signs and DNAladdering) for the assessment of the ecotoxicity of chemical substances. The RAPD-SHR, althoughrequiring some expertise to analyze profiles obtained, appears suitable for rapid and efficientdetection of potential embryogenotoxic effects of various substances (metals, pesticides).

La nationalisation de l’électricité en France par la loi du 8 avril 1946 crée un nouveau monopole public, Électricité de France. Un petit groupe, principalement issu du corps des Ponts-et-Chaussées, est réuni pour doter l’entreprise d’une doctrine tarifaire. Marcel Boiteux, Gabriel Dessus et Pierre Massé, pour ne citer que quelques noms, pensent, au début des calculs, appliquer la meilleure science économique du temps, la théorie du rendement social de Maurice Allais. Celle-ci stipule que l’égalisation des prix aux coûts marginaux permet de porter le secteur électrique vers l’état d’efficacité maximale, donc de le gérer selon l’intérêt général et de résorber en raison les débats sur les fins de la nationalisation. La suite de l’histoire recèle un changement notable. De manière tâtonnante, partielle, progressive, souvent contradictoire, l’activité tarifaire, loin d’appliquer au secteur électrique français, par transferts de nécessité, les lois de l’efficacité, permet plutôt de décrire et donc de discuter les projets d’exploitation possibles. Nous proposons d’appeler ce processus formulation de l’optimum. Son repérage semble susceptible d’alimenter le débat sur le statut de la science économique, le type de vérité qu’elle produit, ce que l’on peut en attendre, surtout lorsqu’elle fonctionne au plus près de la décision politique. / The Act of 8 April 1946 nationalized electricity in France and created a new public monopoly, Électricité de France. A small group of people, mainly from the corps des Ponts-et-Chaussées, was assembled to provide the public utility with a pricing policy. Marcel Boiteux, Gabriel Dessus et Pierre Massé, to mention only a few names, thought they would apply to the power sector the best economic theory of their time, Maurice Allais’ théorie du rendement social. The theory claimed that marginal cost pricing would bring the power sector to a state of maximum efficiency, that it would help governing the sector according to the public interest, and solve rationally the issue of nationalization and its aims. But the story turned out to be quite different. Pricing electricity did not mean applying to the sector the laws of efficiency through transfers of necessities. Rather, in a tentative, partial, progressive, often contradictory manner, the work allowed to describe and thus discuss possible exploitation projects. I propose to term this process the formulation of the optimum. Identifying such a process, I suggest, might contribute to the debate on the status of economics, the kind of truth it produces, and what we can expect from it, especially when it is closely associated with political decision making.

Cápsulas gelatinosas são formas farmacêuticas empregadas para a veiculação de fármacos por via oral. Há diversas vantagens em sua utilização como a facilidade de deglutição, mascaramento do sabor e odor de fármacos e rápida disponibilização de seu conteúdo no trato gastrointestinal. Atualmente, as cápsulas são as principais formas farmacêuticas nos estabelecimentos magistrais. Como formas de liberação imediata, seu comportamento após a deglutição deve permitir a rápida liberação do(s) fármaco(s). Desta forma, fatores como a escolha correta de excipientes, observando-se a compatibilidade entre estes e o fármaco, deve ser baseada nas características físico-químicas de ambos para a obtenção de um produto eficaz. As etapas de preparo não são menos relevantes e merecem atenção, como a pesagem, a mistura e o enchimento. O objetivo deste trabalho foi discutir o tema cápsulas, salientando fatores acerca de seu emprego como forma farmacêutica, elaboração de formulações, produção e controle, visando a adequada aplicabilidade no setor magistral. / Gelatin capsules are pharmaceutical forms employed in oral drug delivery. There are many advantages on its use like easy deglutition, smell and tast masking and fast availability of its content in gastrointestinal tract. Nowadays, the capsules are the main drug delivery forms used on magistral pharmacies. As immediate drug delivery forms its behavior after deglutition should promote a fast availability of the drug(s). Thus, the right choice of the excipients, observing the compatibility between these and the drug, should be based on physicochemical caracteristhics of the compounds to achieve an adequate product. The production steps are not less relevant and deserve an appropriate attention, Iike weighing, mixture and filling. The goal of this work was discussing the theme capsules, exploring factors around its employing as drug delivery form, formulations development, production and control, seeking a suitable applicability on magistral field.

En conception de produits ou de systèmes, les approches d'optimisation déterministe sont de nos jours largement utilisées. Toutefois, ces approches ne tiennent pas compte des incertitudes inhérentes aux modèles utilises, ce qui peut parfois aboutir à des solutions non fiables. Il convient alors de s'intéresser aux approches d'optimisation stochastiques. Les approches de conception robuste à base d'optimisation stochastique (Reliablity Based Robust Design Optimization, RBRDO) tiennent compte des incertitudes lors de l'optimisation au travers d'une boucle supplémentaire d'analyse des incertitudes(Uncertainty Anlysis, UA). Pour la plupart des applications pratiques, l'UA est réalisée par une simulation de type Monte Carlo (Monte Carlo Simulation, MCS) combinée avec l’analyse structurale. L'inconvénient majeur de ce type d'approche réside dans le coût de calcul qui se révèle être prohibitif. Par conséquent, nous nous sommes intéressés dans nos travaux aux développements de méthodologies efficaces pour la mise en place de RBRDO s'appuyant sur une analyse MCS. Nous présentons une méthode d'UA s'appuyant sur une analyse MCS dans laquelle la réponse aléatoire est approximée sur une base du chaos polynomial (Polynomial Chaos Expansion, PCE). Ainsi, l'efficacité de l'UA est grandement améliorée en évitant une trop grande répétition des analyses structurales. Malheureusement, cette approche n'est pas pertinente dans le cadre de problèmes en grande dimension, par exemple pour des applications en dynamique. Nous proposons ainsi d'approximer la réponse dynamique en ne tenant compte que de la résolution aux valeurs propres aléatoires. De cette façon, seuls les paramètres structuraux aléatoires apparaissent dans le PCE. Pour traiter le problème du mélange des modes dans notre approche, nous nous sommes appuyés sur le facteur MAC qui permet de le quantifier. Nous avons développé une méthode univariable permettant de verifier quelle variable générait un mélange de modes de manière à le réduire ou le supprimer. Par la suite, nous présentons une approche de RBRDO séquentielle pour améliorer l'efficacité et éviter les problèmes de non-convergence présents dans les approches de RBRDO. Dans notre approche, nous avons étendu la stratégie séquentielle classique, visant principalement à découpler l'analyse de fiabilité de la procédure d'optimisation, en séparant l'évaluation des moments de la boucle d'optimisation. Nous avons utilisé une approximation exponentielle locale autour du point de conception courant pour construire des objectifs déterministes équivalents ainsi que des contraintes stochastiques. De manière à obtenir les différents coefficients pour notre approximation, nous avons développé une analyse de sensibilité de la robustesse basée sur une distribution auxiliaire ainsi qu'une analyse de sensibilité des moments basée sur l'approche PCE. Nous montrons la pertinence ainsi que l'efficacité des approches proposées au travers de différents exemples numériques. Nous appliquons ensuite notre approche de RBRDO pour la conception d'un amortisseur dans le domaine du contrôle passif vibratoire d'une structure présentant des grandeurs aléatoires. Les résultats obtenus par notre approche permettent non seulement de réduire la variabilité de la réponse, mais aussi de mieux contrôler l'amplitude de la réponse au travers d'un seuil choisi par avance. / Deterministic design optimization is widely used to design products or systems. However, due to the inherent uncertainties involved in different model parameters or operation processes, deterministic design optimization without considering uncertainties may result in unreliable designs. In this case, it is necessary to develop and implement optimization under uncertainties. One way to deal with this problem is reliability-based robust design optimization (RBRDO), in which additional uncertainty analysis (UA, including both of reliability analysis and moment evaluations) is required. For most practical applications however, UA is realized by Monte Carlo Simulation (MCS) combined with structural analyses that renders RBRDO computationally prohibitive. Therefore, this work focuses on development of efficient and robust methodologies for RBRDO in the context of MCS. We presented a polynomial chaos expansion (PCE) based MCS method for UA, in which the random response is approximated with the PCE. The efficiency is mainly improved by avoiding repeated structural analyses. Unfortunately, this method is not well suited for high dimensional problems, such as dynamic problems. To tackle this issue, we applied the convolution form to compute the dynamic response, in which the PCE is used to approximate the modal properties (i.e. to solve random eigenvalue problem) so that the dimension of uncertainties is reduced since only structural random parameters are considered in the PCE model. Moreover, to avoid the modal intermixing problem when using MCS to solve the random eigenvalue problem, we adopted the MAC factor to quantify the intermixing, and developed a univariable method to check which variable results in such a problem and thereafter to remove or reduce this issue. We proposed a sequential RBRDO to improve efficiency and to overcome the nonconvergence problem encountered in the framework of nested MCS based RBRDO. In this sequential RBRDO, we extended the conventional sequential strategy, which mainly aims to decouple the reliability analysis from the optimization procedure, to make the moment evaluations independent from the optimization procedure. Locally "first-torder" exponential approximation around the current design was utilized to construct the equivalently deterministic objective functions and probabilistic constraints. In order to efficiently calculate the coefficients, we developed the auxiliary distribution based reliability sensitivity analysis and the PCE based moment sensitivity analysis. We investigated and demonstrated the effectiveness of the proposed methods for UA as well as RBRDO by several numerical examples. At last, RBRDO was applied to design the tuned mass damper (TMD) in the context of passive vibration control, for both deterministic and uncertain structures. The associated optimal designs obtained by RBRDO cannot only reduce the variability of the response, but also control the amplitude by the prescribed threshold.

La magnéto-tellurique (MT) (Cagniard 1953, Tikhonov 1950) est une technique d'exploration de la Terre basée sur des mesures de champs électromagnétiques (EM). Une source naturelle (non artificielle) harmonique en temps et située dans l'ionosphère (Weaver 1994) produit un champ EM régi par les équations de Maxwell. Les champs électromagnétiques sont enregistrés par plusieurs récepteurs placés sur la surface de la Terre. Ces mesures sont utilisées pour produire une image du sous-sol à partir d'un procédé d'inversion utilisant des méthodes numériques. Nous utilisons la méthode hp-FEM résultant d'une extension du travail de Demkowicz 2005. Nous avons développé un logiciel qui résout, pour la première fois, le problème MT avec des éléments finis auto-adaptatifs. La méthode hp-FEM permet des raffinements locaux, à la fois en taille h et en ordre p sur les éléments, ce qui est un avantage notoire puisque la combinaison de ces deux types de critères permet de mieux capter la présence de singularités, fournissant ainsi des erreurs de discrétisation faible. C'est donc une méthode très précise dont la convergence est exponentielle (Gui and Babuska 1986, Babuska and Guo 1996). En raison des défis d'implémentation encore non résolus (Demkowicz et al. 2002) et de la complexité technique des calculs hp-FEM en 3D, nous nous limitons, dans ce travail, à des calculs en 1D et 2D.Le domaine de calcul est tronqué par un matériau absorbant (Perfectly Matched Layer PML, Berenger 1994), qui est conçu pour s'adapter automatiquement aux propriétés physiques des matériaux. En particulier, il s'ajuste efficacement à l'interface air-sol, où le contraste entre la conductivité des matériaux atteint jusqu'à seize ordres de grandeur. Dans cette thèse, nous présentons également des résultats préliminaires pour la mise en place d'une technique dimensionnelle adaptative plus connue sous le nom de DAM (Dimensionally Adaptive Method (DAM)). Lorsque la distribution de la résistivité du sous-sol dépend de multiples variables spatiales, une analyse correcte de la dimensionnalité (Ledo 2005, Martí et al. 2009, Weaver and Agarwal 2000) rend parfois possible de considérer les différentes régions avec des dimensions spatiales différentes. Par exemple, il est parfois possible d’interpréter la distribution comme une formation unidimensionnelle plus quelques hétérogénéités en 2D (ou 3D). Basée sur cette interprétation, la DAM tire profit d’une telle situation. Ainsi, l'idée principale de cette méthode est d'effectuer l'adaptativité sur la dimension spatiale en commençant par un problème de faible dimension et en utilisant les résultats obtenus pour minimiser le coût des problèmes de dimension supérieure. Nous commençons l'inversion avec un modèle 1D. Les résultats de ce problème d'inversion 1D sont utilisés comme information a priori sur les modèles de dimension supérieure. Un avantage fondamental de cette approche est que nous pouvons utiliser les solutions des problèmes de dimension inférieure précédemment calculées comme composantes du terme de régularisation associé à un problème de dimension supérieure afin d'augmenter la robustesse de l'inversion. Cette thèse propose également une analyse numérique rigoureuse de divers aspects des problèmes MT. En particulier, nous avons: (a) étudié l'effet de la source, (b) effectué une analyse fréquentielle de sensibilité, (c) illustré l'augmentation du taux de convergence lorsque l'adaptativité hp est employée, (d) séparé les effets 1D et 2D dans la solution numérique et (e) exploré l'intérêt de considérer différentes variables pour effectuer l'inversion. / The magnetotelluric (MT) method is a passive exploration technique that aims at estimating the resistivity distribution of the Earth's subsurface, and therefore at providing an image of it. This process is divided into two different steps. The first one consists in recording the data. In a second step, recorded measurements are analyzed by employing numerical methods. This dissertation focuses in this second task. We provide a rigorous mathematical setting in the context of the Finite Element Method (FEM) that helps to understand the MT problem and its inversion process. In order to recover a map of the subsurface based on 2D MT measurements, we employ for the first time in Mts a multi-goal oriented self adaptive hp-Finite Element Method (FEM). We accurately solve both the full formulation as well as a secondary field formulation where the primary field is given by the solution of a 1D layered media. To truncate the computational domain, we design a Perfectly Matched Layer (PML) that automatically adapts to high-contrast material properties that appear within the subsurface and on the air-ground interface. For the inversion process, we develop a first step of a Dimensionally Adaptive Method (DAM) by considering the dimension of the problem as a variable in the inversion. Additionally, this dissertation supplies a rigorous numerical analysis for the forward and inverse problems. Regarding the forward modelization, we perform a frequency sensitivity analysis, we study the effect of the source, the convergence of the hp-adaptivity, or the effect of the PML in the computation of the electromagnetic fields and impedance. As far as the inversion is concerned, we study the impact of the selected variable for the inversion process, the different information that each mode provides,and the gains of the DAM approach.

La conception d’une coque de sous-marin est cruciale pour son opérabilité et la sécurité de l’équipage, mais également complexe. En effet, les ingénieurs doivent prendre en compte à la fois la légèreté, la discrétion acoustique et la résistance de la coque à la pression d’immersion et aux attaques extérieures. Les explosions sous-marines représentent une menace de premier ordre pour l’intégrité de la coque, dont le comportement doit être correctement analysé. Les travaux présentés dans cette thèse portent sur le développement d’une méthode simplifiée, basée sur des formulations analytiques, pour étudier la réponse mécanique d’un cylindre profondément immergé à une explosion sous-marine. Le but de cette méthode est de fournir aux ingénieurs une estimation rapide des dommages subis par la coque cylindrique, leur permettant de simuler un grand nombre de scénarios d’explosion. Dans ce travail de thèse, le modèle de la corde plastique sur fondation plastique est repris et adapté à l’étude d’un cylindre immergé soumis à un chargement explosif, pour lequel les effets de pression d’immersion et d’interaction fluide-structure sont à prendre en compte. Une modélisation simplifiée de l’interaction fluide-structure est couplée avec le modèle de corde plastique sur fondation plastique, en considérant d’une part les effets de la pression d’immersion et d’autre part le raidissage circonférentiel du cylindre. Des expressions analytiques sont développées pour calculer l’enfoncement de la coque ainsi que son énergie de déformation plastique. Les résultats obtenus sont comparés à des résultats d’essais et de simulations numériques, ce qui permet de valider progressivement la méthode simplifiée, mais aussi de mettre en évidence ses limitations. / The design of a hull of submarine is crucial for its operability and the safety of the crew, but also complex. Indeed, the engineers have to take into account at the same time lightness, acoustic discretion and resistance of the hull to immersion pressure and to environmental attacks. Underwater explosions represent a first-rate threat to the integrity of the hull, whose behavior needs to be properly analyzed. The works presented in this thesis concern the development of a simplified method, based on analytical formulations, to study the mechanical behavior of a cylinder deeply immersed subjected to an underwater explosion. The purpose of this method is to give engineers a fast estimation of the damage undergone by the cylindrical shell, allowing them to compute a large number of scenarios of explosion.In the scope of this thesis, the model of the plastic string on plastic foundation is picked up and adapted to the study of an immersed cylinder subjected to an explosive load, for which the effects of immersion pressure and fluid-structure interaction are to be taken into account. This simplified model of the fluid structure interaction is coupled with the model of a plastic string resting on plastic foundation, by considering on one hand the effects of the immersion pressure and on the other hand the circumferential stiffening of the cylinder. Analytical expressions are derived in order to calculate the final deflection of the shell as well as its energy of plastic deformation. The obtained results are compared with results obtained with numerical simulations, which allows to validate gradually the simplified method, but also to highlight its limitations.

Cette thèse propose une analyse mathématique des modèles cinétiques en présence d'un champ magnétique intense.L'objectif de ce projet est le développement d'outils mathématiques nécessaires à la modélisation des plasmas de fusion. Les phénomènes physiques rencontrés dans les plasmas de fusion mettent en jeu des échelles caractéristiques disparates. L'interaction entre ces ordres de grandeurs est un enjeu important et requiert une analyse multi-échelle. Il s'agit d'un problème d'homogénéisation par rapport au mouvement rapide de rotation des particules autour des lignes de champ magnétique. Nous étudions le régime du rayon de Larmor fini pour le système de Vlasov-Poisson, dans le cadre de champs magnétiques uniformes, en appliquant les méthodes de gyro-moyenne. Nous donnons l'expression explicite du champ d'advection effectif de l'équation de Vlasov, dans laquelle nous avons substitué le champ électrique auto-cohérent, via la résolution de l'équation de Poisson moyennée à l'échelle cyclotronique. Nous mettons en évidence la structure hamiltonienne du modèle limite et présentons ses propriétés : conservations de la masse, de l'énergie cinétique, de l'énergie électrique, etc.Nous généralisons ensuite cette étude dans le cadre de champs magnétiques non uniformes. Comme précédemment, les principales propriétés des modèles limites sont mises en évidence : conservations de la masse, de l'énergie, structure hamiltonienne.Nous prenons en compte également les effets collisionnels, en présence d'un champ magnétique intense. Après identification des équilibres et invariants du noyau de collision moyenné, on s'intéresse à la dérivation de modèles fluides. / This thesis proposes a mathematical analysis of kinetic models in the presence of strong magnetic fields.The objective of this project is the development of mathematical tools required for modelisation of fusion plasmas. The physical phenomena encountered in fusion plasmas involve disparate characteristic scales. The interaction between these orders of magnitude is an important issue and requires a multi-scale analysis. We appeal to homogenization techniques with respect to the fast rotation motion around the magnetic field lines.We study the finite Larmor radius regime for the Vlasov-Poisson system, in the framework of uniform magnetic fields, by appealing to gyro-average methods. We indicate the explicit expression of the effective advection field entering the Vlasov equation, after substituting the self-consistent electric field, obtained by the resolution of the averaged (with respect to the cyclotronic time scale) Poisson equation. We emphasize the hamiltonian structure of the limit model and present its properties : conservation of mass, of kinetic energy, of electric energy, etc.Then we generalize this study to general magnetic shapes. As before, the main properties of the limit model are emphasized : mass and energy balances, hamiltonian structure.We also take into account the collisional effects, under strong magnetic fields. After identifying the equilibria and the invariants of the average collision operator, we inquire about fluid models.