Le principal objectif de ce travail était de déterminer l’efficience d’utilisation de l’eau (WUE) de diverses espèces d’acacias d’origine Australienne et Sahélienne par la discrimination isotopique au niveau de la feuille (Δ13Cf) et par différentes techniques de mesure. Les acacias ont montré une forte variabilité interspécifique de Δ13Cf. Cette variabilité a été confirmée par les mesures directes d’échanges gazeux au niveau des feuilles (efficience intrinsèque d’utilisation de l’eau, Wi) et par des mesures effectuées au niveau de la plante entière (efficience de transpiration, TE). Une forte variabilité interspécifique des traits foliaires(densité stomatique DS, proportion d’azote dans les feuilles %N, surface massique SLA, assimilation nette du CO2 à la saturation Asat, conductance stomatique en vapeur d’eau à la saturation gssat) et de la croissance (ratio biomasse racinaire sur biomasse aérienne R/S) a également été constatée entre les espèces. WUE était pratiquement contrôlée par gssat.L’hypothèse selon laquelle les espèces se développant dans les zones arides présenteraient une WUE plus élevée n’a pas été vérifiée. Au contraire, les espèces des zones semi-humides ont présenté une WUE plus élevée que celles de zones semi-arides et arides. / The main objective of this work was to compare water use efficiency (WUE) among various Australian and Sahelian acacia species using isotope discrimination at leaf level (Δ13Cf) and various methods of measurement. Acacia species exhibited a large inter-specific variability of Δ13Cf. This variability was confirmed by direct leaf gas exchange measurements (intrinsic water use efficiency, Wi) and by measurement at the whole plant level (transpiration efficiency, TE). A large interspecific variability of leaf traits (stomatal density DS, leaf nitrogen concentration %N, specific leaf area SLA, net CO2 assimilation of the saturation Asat, stomatal conductance for water vapor of the saturation gssat) and growth characteristics (root shoot biomass ratio R/S) has also been reported. WUE was controlled for gssat. The hypothesis that the species from arid areas exhibit higher WUE was not confirmed. In contrast, the species from semi-wet area exhibited a higher WUE than those from semi-arid and arid zones

La phyllosphère est l’habitat fourni par la partie foliaire des plantes. De nombreuses espèces microbiennes - pathogènes, saprophytes ou mutualistes des plantes - peuplent cet environnement. Ce compartiment microbien influence donc la dynamique et la structure des communautés végétales. L’objectif principal de cette thèse était d’étudier les effets potentiels du changement climatique sur la structure des assemblages fongiques de la phyllosphère des arbres forestiers, et sur la niche écologique des espèces fongiques pathogènes des arbres forestiers. Nous avons pour cela utilisé deux approches, i) l’étude de gradients altitudinaux et ii) la construction de modèles de niche bioclimatique.Les assemblages fongiques de la phyllosphère des arbres forestiers étant encore peu connus, nous avons dans un premier temps décrit leur diversité et quantifié leur variabilité spatiale à l’échelle d’une parcelle forestière.Nos résultats montrent que la phyllosphère d’un arbre forestier abrite quelques centaines d’espèces fongiques, avec quelques espèces dominantes et beaucoup d’espèces rares. Les facteurs structurant ces assemblages incluent à la fois des facteurs abiotiques et biotiques : la température apparaît comme la variable climatique la plus explicative le long d’un gradient altitudinal ; à l’échelle d’une parcelle, la proximité génétique entre arbres est plus déterminante que leur distance géographique.L’analyse des modèles de niche des champignons pathogènes forestiers à l’échelle de la France met en évidence des limitations climatiques, les pluies estivales étant une variable explicative importante.Toutefois, plusieurs espèces introduites occupent déjà la plus grande part de la distribution de leur hôte,sans limitation apparente par le climat. Les effets du changement climatique sur la plupart des pathogènes s’exerceront d’abord indirectement par des effets dépressifs très importants sur l’abondance de leurs arbres-hôtes. Seuls les pathogènes adaptés au biotope méditerranéen verraient leur impact s’accroitre. / Phyllosphere is the habitat provided by the leaves of living plants. Many microbial species -pathogens, saprophytes or mutualists of plants - inhabit this environment. These microbes therefore influence the dynamics and structure of plant communities. The main objective was to study the potential effects of climate change on the structure of phyllosphere fungal assemblages, and on the ecological niche of pathogenic fungal species of forest trees. We used two approaches, i) the study of altitudinal gradients and ii) the construction of bioclimatic niche models. Since phyllosphere fungal assemblages of forest trees are still poorly known, we first described their diversity and quantified their spatial variability at the scale of a forest stand.Our results show that the phyllosphere of a forest tree houses hundreds of fungal species, with few dominant species and many rare species. Factors structuring these assemblages include both abiotic and biotic factors: the temperature appears as the most explanatory variable along an elevation algradient. At the scale of a forest stand, the genetic proximity between trees is more important than the geographic distance. Analysis of the bioclimatic niche models of pathogenic fungi forest at the French scale highlights some climatic limitations, and the summer rainfall is an important explanatory variable. However, many introduced species already occupy the distribution of their host, without apparent climatic limitation. The effects of climate change on most pathogens will be exercised indirectly by very important depressive effects on the abundance of their host trees. Only pathogens adapted to the Mediterranean biotope would increase their impact.

La performance d'un algorithme sur une architecture donnée dépend à la fois de la vitesse à laquelle le processeur effectue des opérations à virgule flottante (flops) et de la vitesse d'accès à la mémoire et au disque. Etant donné que le coût de la communication est beaucoup plus élevé que celui des opérations arithmétiques, celle-là forme un goulot d'étranglement dans les algorithmes numériques. Récemment, des méthodes de sous-espace de Krylov basées sur les méthodes 's-step' ont été développées pour réduire les communications. En effet, très peu de préconditionneurs existent pour ces méthodes, ce qui constitue une importante limitation. Dans cette thèse, nous présentons le préconditionneur nommé ''Communication-Avoiding ILU0'', pour la résolution des systèmes d’équations linéaires (Ax=b) de très grandes tailles. Nous proposons une nouvelle renumérotation de la matrice A ('alternating min-max layers'), avec laquelle nous montrons que le préconditionneur en question réduit la communication. Il est ainsi possible d’effectuer « s » itérations d’une méthode itérative préconditionnée sans communication. Nous présentons aussi deux nouvelles méthodes itératives, que nous nommons 'multiple search direction with orthogonalization CG' (MSDO-CG) et 'long recurrence enlarged CG' (LRE-CG). Ces dernières servent à la résolution des systèmes linéaires d’équations de très grandes tailles, et sont basées sur l’enrichissement de l’espace de Krylov par la décomposition du domaine de la matrice A. / The performance of an algorithm on any architecture is dependent on the processing unit’s speed for performing floating point operations (flops) and the speed of accessing memory and disk. As the cost of communication is much higher than arithmetic operations, and since this gap is expected to continue to increase exponentially, communication is often the bottleneck in numerical algorithms. In a quest to address the communication problem, recent research has focused on communication avoiding Krylov subspace methods based on the so called s-step methods. However there are very few communication avoiding preconditioners, and this represents a serious limitation of these methods. In this thesis, we present a communication avoiding ILU0 preconditioner for solving large systems of linear equations (Ax=b) by using iterative Krylov subspace methods. Our preconditioner allows to perform s iterations of the iterative method with no communication, by applying a heuristic alternating min-max layers reordering to the input matrix A, and through ghosting some of the input data and performing redundant computation. We also introduce a new approach for reducing communication in the Krylov subspace methods, that consists of enlarging the Krylov subspace by a maximum of t vectors per iteration, based on the domain decomposition of the graph of A. The enlarged Krylov projection subspace methods lead to faster convergence in terms of iterations and to parallelizable algorithms with less communication, with respect to Krylov methods. We discuss two new versions of Conjugate Gradient, multiple search direction with orthogonalization CG (MSDO-CG) and long recurrence enlarged CG (LRE-CG).

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la modélisation de mouvements de foules. Nous proposons un modèle microscopique basé sur la théorie des jeux. Chaque individu a une certaine vitesse souhaitée, celle qu'il adopterait en l'absence des autres. Une personne est influencée par certains de ses voisins, pratiquement ceux qu'elle voit devant elle. Une vitesse réelle est considérée comme possible si elle réalise un équilibre de Nash instantané: chaque individu fait son mieux par rapport à un objectif personnel (vitesse souhaitée), en tenant compte du comportement des voisins qui l'influencent. Nous abordons des questions relatives à la modélisation ainsi que les aspects théoriques du problème dans diverses situations, en particulier dans le cas où chaque individu est influencé par tous les autres, et le cas où les relations d'influence entre les individus présentent une structure hiérarchique. Un schéma numérique est développé pour résoudre le problème dans le second cas (modèle hiérarchique) et des simulations numériques sont proposées pour illustrer le comportement du modèle. Les résultats numériques sont confrontés avec des expériences réelles de mouvements de foules pour montrer la capacité du modèle à reproduire certains effets.Nous proposons une version macroscopique du modèle hiérarchique en utilisant les mêmes principes de modélisation au niveau macroscopique, et nous présentons une étude préliminaire des difficultés posées par cette approche.La dernière problématique qu'on aborde dans cette thèse est liée aux cadres flot gradient dans les espaces de Wasserstein aux niveaux continu et discret. Il est connu que l'équation de Fokker-Planck peut s'interpréter comme un flot gradient pour la distance de Wasserstein continue. Nous établissons un lien entre une discrétisation spatiale du type Volume Finis pour l'équation de Fokker-Planck sur une tesselation de Voronoï et les flots gradient sur le réseau sous-jacent, pour une distance de type Wasserstein récemment introduite sur l'espace de mesures portées par les sommets d'un réseaux. / We are interested in the modeling of crowd motion. We propose a microscopic model based on game theoretic principles. Each individual is supposed to have a desired velocity, it is the one he would like to have in the absence of others. We consider that each individual is influenced by some of his neighbors, practically the ones that he sees. A possible actual velocity is an instantaneous Nash equilibrium: each individual does its best with respect to a personal objective (desired velocity), considering the behavior of the neighbors that influence him. We address theoretical and modeling issues in various situations, in particular when each individual is influenced by all the others, and in the case where the influence relations between individuals are hierarchical. We develop a numerical strategy to solve the problem in the second case (hierarchical model) and propose numerical simulations to illustrate the behavior of the model. We confront our numerical results with real experiments and prove the ability of the hierarchical model to reproduce some phenomena.We also propose to write a macroscopic counterpart of the hierarchical model by translating the same modeling principles to the macroscopic level and make the first steps towards writing such model.The last problem tackled in this thesis is related to gradient flow frameworks in the continuous and discrete Wasserstein spaces. It is known that the Fokker-Planck equation can be interpreted as a gradient flow for the continuous Wasserstein distance. We establish a link between some space discretization strategies of the Finite Volume type for the Fokker- Planck equation in general meshes (Voronoï tesselations) and gradient flows on the underlying networks of cells, in the framework of discrete Wasserstein-like distance on graphs recently introduced.

This master´s thesis deals with the determination of vertical gravity gradient in the shaft below the infantry bunker TS - 73 "Polom" located in village Babí. After performing position, elevation and gravity measurements detailed points, representing the two vertical profiles were calculated gravity, vertical gravity gradient, block densities ang gravity anomalies depending on the depth. Other outputs work as a topographic map and a map of full Bouguer anomalies for the wider area of the location and interpretive geologic profile.

L'analyse cinétique d'interactions de protéines offre une multitude d'informations sur les fonctions physiologiques de ces molécules au sein de l'activité cellulaire, et peut donc contribuer à l'amélioration des diagnostics médicaux ainsi qu'à la découverte de nouveaux traitements thérapeutiques. La résonance plasmonique de surface (SPR) est la technique de biodétection optique de référence pour les études cinétiques d'interaction de molécules biologiques. Si la SPR offre une détection en temps réel et sans marquage, elle nécessite en revanche des équipements coûteux et sophistiqués ainsi que du personnel qualifié, limitant ainsi son utilisation au sein de laboratoires de recherche académiques. Dans ces travaux de thèse, nous avons développé une plateforme de biodétection basée sur l'utilisation de nanofentes biofonctionnalisées combinées avec une détection par microscopie à fluorescence. Ce système permet l'observation en temps réel d'interactions protéines-protéines et la détermination des constantes cinétiques associées, avec des temps de réponse optimisés et une excellente efficacité de capture. La fonctionnalité du système a été démontrée par l'étude des cinétiques d'interaction de deux couples modèles de différentes affinités : le couple streptavidine/biotine et le couple IgG de souris/anti-IgG de souris. Une très bonne cohérence entre les constantes cinétiques extraites, celles obtenues par des expériences similaires réalisées en SPR et les valeurs rapportées dans la littérature montre que notre approche pourrait être facilement applicable pour l'étude cinétique d'interactions de protéines avec une sensibilité allant jusqu'au pM, sur une large gamme de constantes de dissociation. De plus, nous avons intégré un générateur de gradient de concentrations microfluidique en amont de nos nanofentes, permettant ainsi des mesures simultanées de cinétiques d'interactions à différentes concentrations d'analyte en une seule expérience. Ce système intégré offre de nombreux avantages, tels qu'une réduction de la consommation des réactifs et des temps d'analyse par rapport aux approches séquentielles classiques. Cette technologie innovante pourrait ainsi être un outil précieux non seulement pour les domaines du biomédical et de la médecine personnalisée mais aussi pour la recherche fondamentale en chimie et biologie. / Kinetic monitoring of protein-protein interactions offers fundamental insights of their cellular functions and is a vital key for the improvement of diagnostic tests as well as the discovery of novel therapeutic drugs. Surface plasmon resonance (SPR) is an established biosensor technology routinely used for kinetic studies of biomolecular interactions. While SPR offers the benefits of real-time and label-free detection, it requires expensive and sophisticated optical apparatus and highly trained personnel, thus limiting the accessibility of standard laboratories. In this PhD project, we have developed an alternative and cost-effective biosensor platform exploiting biofunctionalized nanofluidic slits, or nanoslits, combined with a bench-top fluorescence microscope. Our approach enables the visualization of protein interactions in real-time with the possibility to determine associated kinetic parameters along with optimized response times and enhanced binding efficiency. We have demonstrated the effectiveness of our devices through kinetic studies of two representative protein-receptor pairs with different binding affinities: streptavidin-biotin and mouse IgG/anti-mouse IgG interactions. Good agreement of extracted kinetic parameters between our device, SPR measurements and literature values indicated that this approach could be readily applicable to study kinetics of protein interactions with sensitivity down to 1 pM on a large scale of dissociation constants. In addition, we have incorporated a microfluidic gradient generator to our validated nanoslit device, which has allowed one-shot parallel kinetic measurements to be realized in a single-experiment. This integrated system provides advantages of diminished material consumption and analysis time over the conventional kinetic assays. We believe that this innovative technology will drive future advancements not only in the discipline of biomedical and personalized medicine, but also in basic chemical/biological research.

The aim of this work was to evaluate the limits of ranges of European land snail species along the north-south gradient. To work out the document it was necessary to prepare the set of digitalized maps, that enabled to create the database of ranges of the individual land snails species. Based on obtained data I tried to identify places where the northern and southern borders of species ranges are the most frequent. The landsnails' ranges are affected not only by particular life requirements of the individual species (potential limits), but also by other conditions, especially climatic, geographical and historical (truncated limits). In this work I focused on their differentiation. Above mentioned process also enabled me to track the north- south changes in species richness of the landsnails taking into consideration the truncated and potential limits. The most important natural barriers constraining that numerous of species cannot naturally widespread from the south to the north are the Scandinavian Mountains, the Alpes and the Carpathians and suprisingly also southern borders of german and polish lowlands. On the other hand, spreading of the species form the north to the south is limited only by the Alpes. I also tried to distinguish the group of species whose ranges are not influenced by these...

With the advances in research of the Hot Dry Rock environment and Enhanced Geothermal Systems, geothermal energy is soon going to compete with other unconventional energy resources in Europe where Germany and France are pushing the research ahead. In the Czech Republic, the geothermal exploration borehole drilled in Litoměřice in 2006 - 2007 provided information that contributed greatly to the understanding of geothermic conditions in the country. In addition to Litoměřice, two other areas have been recently subject to geothermal exploration: Semily and Liberec. These three areas have been studied in detail in this Master's thesis to assess their geothermal potential. Information on the geology of the selected areas was gathered from numerous scientific papers and reports and was compared with information from geological maps and boreholes. On the basis of this information, geological sections of the area of Litoměřice and Semily were compiled. Drill core samples from five boreholes from the geological units in the areas under investigation were collected and measured using the Lippmann & Rauen Thermal Conductivity Scanner. Thermal conductivity of geological units inferred in the basement but not intersected in the boreholes was estimated on the basis of values presented in literature. Finally,...

The production of components in polymer electrolyte membrane fuel cells is a widely researched topic and still has a lot of potential for optimization. Especially the reduction of used materials like ionomer and platinum in fuel cell electrodes and the improvement of their performance are highly desired. In this study we discuss the potential of structured cathode catalyst layers by introducing a through plane ionomer gradient. For this purpose different catalyst layers with a platinum loading of 0.25 mg/cm2 have been produced by screen printing, followed by extensive In-Situ characterization in a fuel cell test bench. The results show that combining high amounts of ionomer at the membrane/electrode interface, and decreasing amounts towards the gas diffusion layer enable a good protonic connection of the catalyst layer to the membrane while improving the performance in the high current area due to lower diffusion resistance. This trend was also supported by limiting current measurements, showing increasing diffusion resistances with higher ionomer contents at the gas diffusion layer interface.

This study focuses on the architectural modification of pin-type small-molecule organic solar cells, in particular on the absorption layer and its influence on the key solar cell parameters, such as short circuit current density, fill factor and open circuit voltage. Three different approaches have been applied to improve the match between the solar spectrum and the spectral sensitivity of organic solar cells. In the first part, deposition parameters such as substrate temperature, gradient strength and (graded) absorption layer thickness are evaluated and compared to organic solar cells with homogeneously deposited absorption layers. Moreover, the gradient-like distribution of the absorption layer is characterized optically and morphological effects have been extensively studied. In order to isolate the origin of the efficiency improvement due to the graded architecture, voltage-dependent spectral response measurements have been performed and gave new insights. The second part concentrates on the efficient in-coupling of converted UV light, which is usually lost because of the cut off properties of organic light in-coupling layers. Via Förster resonance energy transfer, the absorbed UV light is re-emitted as red light and contributes significantly to higher short circuit current densities. The correlation between doping concentration, simple stack architecture modifications and the performance improvement is duly presented. In the third and last part, the impact of tri-component bulk heterojunction absorption layers is investigated, as these have potential to broaden the sensitivity spectrum of organic solar cells without chemical modification of designated absorber molecules. Along with the possibility to easily increase the photocurrent, an interesting behavior of the open circuit voltage has been observed. Knowledge about the impact of slight modifications within the solar stack architecture is important in order to be able to improve the device efficiency for the production of cheap and clean energy.