Ce travail consiste à étudier le comportement mécanique des mélanges hétérogènes élastoviscoplastiques dans le but d une valorisation des matières plastiques recyclées. Par conséquent, notre étude porte sur l effet de la présence d impuretés ou de renforts sur le comportement mécanique des thermoplastiques de grande diffusion. Pour cela, une modélisation basée sur une approche micromécanique est menée sur ce type de matériaux. Toutefois, la complexité du comportement élastoviscoplastique qui est à l origine du caractère héréditaire du matériau et induit un couplage espace/temps, se traduit par la présence d interactions mécaniques différées que la transition d échelle doit s attacher à prendre en compte. Face à la lourdeur des approches de type héréditaire, on privilégie les approches à variables internes pour leur simplicité numérique. Dans ce cadre, ce travail a pour but de proposer une approche générale du problème de la transition d échelle. Il repose sur une nouvelle formulation intégrale du problème élémentaire d Eshelby. L étape d homogénéisation est ensuite effectuée suivant deux méthodes¡: l estimation de Mori-Tanaka et l approximation autocohérente. Les résultats obtenus sont présentés et comparés avec ceux d autres modèles et avec des résultats expérimentaux. Dans le cadre de la viscoélasticité linéaire, le modèle mis en œuvre dans cette étude conduit à la solution exacte se référant au modèle héréditaire de Rougier (transformée de Laplace-Carson). Dans domaine viscoélastique non-linéaire, et dans le but d une application au recyclage, une série d essais expérimentaux a été réalisée sur du polypropylène chargé de talc. / This work relates to the modelling of mechanical behavior of elastoviscoplastic heterogeneous composites with the aim of an application to recycled polymers. Therefore, our study investigates the effect of the presence of impurities or strengthening agents on the mechanical behaviour of widely distributed thermoplastic polymers. In this way, a model based on a micromechanical approach is carried out on such materials. However, the complexity of elastoviscoplastic behaviour, that involves the hereditary type of material and induces a space/time coupling, is due to the presence of delayed mechanical interactions that scale transition should try to take into account. Considering the complexity of numerical implementation in hereditary approaches, internal variables approaches are privileged for their numerical simplicity. Within this framework, this development is intended to provide a general approach to the problem of scale transition. It relies on a new integral formulation of Eshelby inclusion problem. Then homogenization stage is carried out according to two methods : Mori-Tanaka estimate and self-consistent scheme. The results are presented and compared with those of other models and experimental results. The application to the case of linear viscoelasticity, the model used in this study led to the exact solution referring to Rougier hereditary model (Laplace-Carson Transform). In the non linear viscoelastic area, and with the aim of an application for recycling, a series of trials was conducted on polypropylene charged with talc.

La nature et l’intensité des impacts environnementaux et sanitaires des particules d’aérosols atmosphériques sont fortement dépendantes de leur composition chimique. Cette composition est corrélée avec la nature des sources d’émission et du temps de transport dans l’atmosphère où les particules peuvent subir de nombreuses transformations physico-chimiques, appelées vieillissement. Les objectifs de la thèse sont d’une part d’étudier en laboratoire les premières étapes du vieillissement atmosphérique de particules organiques et, d’autre part, d’affiner la modélisation de la composition chimique des aérosols atmosphériques. Le premier volet de ce travail a été consacré à l’étude de la réactivité de particules organiques modèles au sein d’un réacteur à écoulement d’aérosols pour deux systèmes chimiques : acide oléique + ozone et acide palmitique + radical chlore. Des analyses chimiques en phase gazeuse et particulaire nous ont permis de quantifier les produits de réaction et de déterminer les mécanismes de réaction. Dans la seconde partie de la thèse, nous avons mis au point un modèle de génération d’émission de polluants anthropiques pour la modélisation de la qualité de l’air par le modèle de chimie-transport WRF-Chem. La spéciation chimique des aérosols primaires nous a permis de modéliser la composition chimique des aérosols sur la région Nord-Pas de Calais. Les sorties du modèle ont été validées par comparaison statistique avec des données issues des réseaux de mesures (ATMO Nord-Pas de Calais) ainsi que des mesures réalisées par un spectromètre de masse pour aérosols lors de campagnes de terrain. / The intensity of environmental and health impacts of atmospheric aerosol depend on their chemical composition. This composition varies as function of their emission source and transport time in the atmosphere where many chemical and physical transformations occur. The objectives of this thesis are, firstly, to study the initial steps of the atmospheric aging of organic aerosol in laboratory and, secondly, to provide with information on the modelling of the chemical composition of atmospheric aerosol. The first part of this work has been dedicated to the study of the reactivity of model organic aerosol in an aerosol flow tube for two heterogeneous chemical systems: oleic acid + ozone; palmitic acid + chlorine radical. Chemical analyses in both gas phase and particle phase were performed to quantify the products and determine the chemical mechanisms.In the second part of the thesis, we have built a model to generate anthropogenic pollutant emission data for the chemistry weather forecast with the WRF-Chem model. The chemical speciation of primary aerosol permits us to model the chemical composition of aerosol over the French northern region. The model results have been validated by statistical comparison with data coming from measurements network (ATMO Nord-Pas de Calais) and also measurement campaigns performed with an Aerosol Mass Spectrometer.

Au cours de la dernière décennie, les progrès en Biologie Moléculaire ont accéléré le développement de techniques d'investigation à haut-débit. En particulier, l'étude du transcriptome a permis des avancées majeures dans la recherche médicale. Dans cette thèse, nous nous intéressons au développement de méthodes statistiques dédiées au traitement et à l'analyse de données transcriptomiques à grande échelle. Nous abordons le problème de sélection de signatures de gènes à partir de méthodes d'analyse de l'expression différentielle et proposons une étude de comparaison de différentes approches, basée sur plusieurs stratégies de simulations et sur des données réelles. Afin de pallier les limites de ces méthodes classiques qui s'avèrent peu reproductibles, nous présentons un nouvel outil, DiAMS (DIsease Associated Modules Selection), dédié à la sélection de modules de gènes significatifs. DiAMS repose sur une extension du score-local et permet l'intégration de données d'expressions et de données d'interactions protéiques. Par la suite, nous nous intéressons au problème d'inférence de réseaux de régulation de gènes. Nous proposons une méthode de reconstruction à partir de modèles graphiques Gaussiens, basée sur l'introduction d'a priori biologique sur la structure des réseaux. Cette approche nous permet d'étudier les interactions entre gènes et d'identifier des altérations dans les mécanismes de régulation, qui peuvent conduire à l'apparition ou à la progression d'une maladie. Enfin l'ensemble de ces développements méthodologiques sont intégrés dans un pipeline d'analyse que nous appliquons à l'étude de la rechute métastatique dans le cancer du sein. / Recent advances in Molecular Biology have led biologists toward high-throughput genomic studies. In particular, the investigation of the human transcriptome offers unprecedented opportunities for understanding cellular and disease mechanisms. In this PhD, we put our focus on providing robust statistical methods dedicated to the treatment and the analysis of high-throughput transcriptome data. We discuss the differential analysis approaches available in the literature for identifying genes associated with a phenotype of interest and propose a comparison study. We provide practical recommendations on the appropriate method to be used based on various simulation models and real datasets. With the eventual goal of overcoming the inherent instability of differential analysis strategies, we have developed an innovative approach called DiAMS, for DIsease Associated Modules Selection. This method was applied to select significant modules of genes rather than individual genes and involves the integration of both transcriptome and protein interactions data in a local-score strategy. We then focus on the development of a framework to infer gene regulatory networks by integration of a biological informative prior over network structures using Gaussian graphical models. This approach offers the possibility of exploring the molecular relationships between genes, leading to the identification of altered regulations potentially involved in disease processes. Finally, we apply our statistical developments to study the metastatic relapse of breast cancer.

La micro-fondation de l’analyse économique n’est pas nouvelle. L’analyse du commerce international a connu un renouveau depuis que l’hétérogénéité des exportateurs a été mise en évidence. Ma thèse contribue à la littérature en mettant en évidence de nouvelles dimensions sur lesquelles les exportateurs sont hétérogènes, à partir desquelles je dérive des conséquences agrégées non-triviales. Dans le premier chapitre, j’estime l’effet pro-commercial des travailleurs migrants. En utilisant des données exhaustives de l’emploi des firmes françaises, je montre que les firmes sont hétérogènes dans l’emploi de travailleurs nés à l’étranger et que l’emploi de ces travailleurs étrangers génère un effet pro-commercial qui peut être rationalisé par deux canaux. D’une part, l’emploi de ces travailleurs est associé à une augmentation de la productivité, favorisant l’exportation. D’autre part, les travailleurs migrants apportent de l’information sur leur pays d’origine à leur entreprise. Dans le deuxième chapitre, j’explique pourquoi la volatilité du taux de change n’est pas associée à des exportations agrégées plus faibles. Je montre que les firmes qui servent plusieurs destinations, et qui déterminent donc les exportations agrégées, réagissent à la volatilité en réallouant leurs exportations vers d’autres destinations, laissant donc les exportations agrégées inchangées. Dans le chapitre 3, en utilisant des données agrégées pour les pays de l’OCDE, je montre que la réponse des comptes courants aux variations de couts de commerce dépend de l’intensité capitalistique agrégée des exportations et de la profondeur des accords régionaux favorisant la mobilité des facteurs. La prise en compte de l’hétérogénéité sectorielle est alors cruciale pour évaluer les conséquences de la libéralisation commerciale. / Micro-foundation of economic analysis is nothing new. In the last two decades, international trade stepped into that direction by documenting how observed trade flows were made of heterogeneous exporting firms, that differ from each other along many dimensions. Yet, accounting for this heterogeneity is just a first step. My thesis contributes to the literature by providing additional insights on exporters’ behavior and, crucially, by deriving aggregate non-trivial aggregate implications from this micro-level heterogeneity, of particular importance for both academics and policymakers. In chapter 1, I estimate the pro-trade effect of migrants. Using exhaustive administrative data of French firms’ employment, I show that firms are heterogeneous in their employment of foreign-born workers. I also show that employing migrant workers generates a pro-trade effect that occurs both through increased access to information on the partner country and through increased productivity within the firm boundaries. In chapter 2, I solve a puzzle relating exchange-rate volatility and trade flows. I show that multi-destination firms, who account for the bulk of aggregate exports, react to an adverse shock of exchange-rate volatility transferring trade to other and less volatile destinations, thus leaving exports unchanged at the aggregate level. In chapter 3, using aggregate data for the OECD countries, I provide evidence that the response of current accounts to changes in trade costs depends on the capital intensity of production and on the depth of regional agreements on trade and factor mobility. Accounting for sectoral composition of trade is thus crucial to assess the consequences of trade liberalization.

Cette thèse contribue à la littérature théorique et empirique concernant l’hétérogénéité des entreprises et le commerce international. La partie théorique analyse les conséquences de la libéralisation du commerce lorsque les entreprises sont hétérogènes et les pays asymétriques. La partie empirique discute le sens de causalité de la relation entre la performance des entreprises et leur statut international. Les entreprises sont-elles plus performantes parce qu’elles exportent et/ou importent ? Ou sont-ce les entreprises les plus performantes qui s’auto-sélectionnent sur le marché international ? Les deux hypothèses ne s’excluent pas mutuellement et ce travail les accrédite toutes deux. / This thesis contributes to both theoretical and empirical aspects of the literature on firm heterogeneity in international trade. On the theoretical side, I provide insights of the consequences of trade liberalisation when firms are heterogeneous and countries are asymmetric. On the empirical side, I discuss the causality of the relationship between performances and trading status of firms. Do more productive firms self-select into international markets? Do firms become more productive because they enter international markets? These hypotheses are not mutually exclusive and my work provides support for both of them.

Ce travail de thèse se veut une contribution à l’homogénéisation numérique des milieux élasto-plastiques hétérogènes aléatoires via des calculs sur des grands volumes. La thèse comporte deux parties principales. La première est dédiée à la réponse élasto-plastique macroscopique des composites, à distribution aléatoire de la seconde phase, sollicités en traction uniaxiale. La deuxième est focalisée sur la réponse macroscopique à la limite d’écoulement des milieux poreux aléatoires sur une large gamme de triaxialités. Dans la première partie, nous décrivons une méthode d’homogénéisation numérique pour estimer la réponse élasto-plastique macroscopique de milieux composites aléatoires à deux phases. La méthode est basée sur des simulations éléments finis utilisant des cellules cubiques tridimensionnelles de différentes tailles mais plus petites que le volume élémentaire représentatif de la microstructure. Dans une seconde partie, nous décrivons une étude d’homogénéisation numérique par éléments finis sur des cellules cubiques tridimensionnelles afin de prédire la surface d’écoulement macroscopique de milieux poreux aléatoires contenant une ou deux populations de vides. La représentativité des résultats est examinée en utilisant des cellules cubiques contenant des vides sphéroïdales, répartis et orientés aléatoirement. Les résultats numériques sont comparés à des critères d’écoulement existants de type Gurson. / This PhD dissertation deals with the numerical homogenization of heterogeneous elastic-plastic random media via large volume computations. The dissertation is presented in two main parts. The first part is dedicated to the effective elastic-plastic response of random two-phase composites stretched under uniaxial loading. The second part is focused on the effective yield response of random porous media over a wide range of stress triaxialities. In the first part, we describe a computational homogenization methodology to estimate the effective elastic-plastic response of random two-phase composite media. The method is based on finite element simulations using three-dimensional cubic cells of different size but smaller than the deterministic representative volume element of the microstructure. In the second part, we describe using the finite element method a computational homogenization study of three-dimensional cubic cells in order to estimate the effective yield surface of random porous media containing one or two populations of voids. The representativity of the overall yield surface estimates is examined using cubic cells containing randomly distributed and oriented spheroidal voids. The computational results are compared with some existing Gurson-type yield criteria.

Malgré le grand succès de l'Internet des Objets, la plupart de ses applications sont basées uniquement sur l'actionnement statique. Cependant, l'ajout d'un rôle actif pour les actionneurs sera nécessaire afin d'optimiser les systèmes où ils sont présents. Pour ce faire, dans cette thèse, nous introduisons un nouveau concept appelé Internet des Objets Hétérogènes qui prend en compte les actionnements statique et dynamique. L'actionnement dynamique est fourni par un robot mobile ou un capteur mobile. Dans ce cas, nous exploitons le potentiel de la mobilité contrôlée en proposant des algorithmes efficaces pour maintenir la connectivité entre les dispositifs. Nous montrons par simulation l'efficacité des algorithmes proposés et leur performance en termes de temps de convergence, de connectivité et de distance parcourue. Une fois que la connectivité entre les dispositifs est garantie, un autre défi majeur qui devrait être résolu est l'énorme quantité de données qu'ils génèrent. Pour faire face à ce problème, nous proposons une approche d'inférence bayésienne qui permet d'éviter la transmission des données fortement corrélées. L'algorithme de propagation de croyance, couplé au modèle de champ aléatoire de Markov, est utilisé dans ce cas pour inférer les données manquantes. Selon différents scénarios, notre approche est évaluée sur la base des données réelles recueillies à partir des capteurs déployés sur des environnements intérieurs et extérieurs. Les résultats montrent que notre approche réduit considérablement la quantité de données transmises et la consommation d'énergie, tout en maintenant un niveau acceptable d'erreur d'inférence et de qualité de l'information. / Despite of the large success of IOT, most of its applications are based only on static actuation. However, adding an active role for actuators will be needed, in order to optimize the systems where they are present. To achieve this goal, in this thesis, we introduce a new concept called Internet of Heterogeneous Things which takes into account both static and dynamic actuation. The dynamic actuation is provided by a mobile robot or a mobile sensor. In this case, we exploit the potential of controlled mobility by proposing efficient algorithms to maintain the global connectivity among devices. We show by simulation the efficiency of the proposed algorithms and their performance in terms of convergence time, connectivity, and traveled distance. Once the connectivity among devices is guaranteed, another major challenge that should be solved is the huge amount of data they generate and transmit. To tackle this problem, we propose a Bayesian Inference Approach which allows avoiding the transmission of high correlated data. Belief Propagation algorithm, coupled with the Markov Random Field model, is used in this case to reconstruct the missing sensing data. According to different scenarios, our approach is evaluated based on the real data collected from sensors deployed on indoor and outdoor environments. The results show that our proposed approach reduces drastically the number of transmitted data and the energy consumption, while maintaining an acceptable level of inference error and information quality.

L’atmosphère est un milieu oxydant au sein duquel les réactions en phase homogène, initiées par des espèces radicalaires (OH notamment), sont prépondérantes. Le chlore atomique peut être l'oxydant le plus important de la couche limite marine à l'aube lorsque la concentration en radicaux OH est faible. L’atmosphère est aussi chargée en particules d’aérosol où des collisions réactives peuvent se produire à l’interface gaz/solide ou gaz/liquide. Il est donc important de prendre en compte les mécanismes élémentaires de chimie hétérogène pour une meilleure description des processus physico-chimiques atmosphériques. L’objectif de cette thèse est d’étudier la réactivité entre le chlore atomique et des particules représentatives des sels marins (NaCl et sels marins synthétiques). Des mesures ont également été effectuées avec du sulfate et du nitrate d’ammonium, composés majoritaires dans les particules secondaires issues de la condensation d’espèces gazeuses d’origine anthropique. Le principe consiste à mettre une phase gazeuse en contact avec une phase solide au sein d’un réacteur à écoulement à parois recouvertes couplé à un spectromètre de masse. Nous cherchons à mesurer la vitesse de réaction et à déterminer le coefficient de capture de ces réactions ainsi que les produits formés. Nous avons fait varier un certain nombre de paramètres : concentration des réactifs, température, présence ou non de vapeurs d’eau. L’analyse de la surface solide après réaction a été réalisée par des techniques de microscopie avancée (XPS, TOF SIMS). / The atmosphere is an oxidizing environment in which the homogeneous phase reactions initiated by radical species (OH in particular) are dominant. Atomic chlorine could be the most important oxidant in the marine boundary layer at dawn when the concentration of OH radicals is low. The atmosphere is loaded with aerosol particles, on the surface of which reactive collisions can occur at the gas / solid or gas / liquid interfaces. It is therefore important to take into account the basic mechanisms of heterogeneous chemistry for a better description of atmospheric chemical and physical processes. The objective of this thesis is to study the reactivity between chlorine atoms and particles representative of sea salts (NaCl and synthetic sea salts). Measurements have also been carried out with ammonium sulfate and nitrate particles, the major components in the secondary particles formed by the condensation of gaseous species of anthropogenic origin. The principle is to put a gas phase in contact with a solid surface in a coated wall flow tube reactor and microwave discharge coupled to a quadrupole mass spectrometer. The contact time between the two phases can be varied inside the reactor. In this work, we have measured the reaction rate and determined the uptake coefficient of these reactions and the possible products formed. Several parameters have been studied: the concentration, the temperature and the presence or absence of surface adsorbed water. The solid surface was analyzed after reaction by advanced microscopy techniques (XPS, TOF SIMS) during this study.

Présent dès les premiers instants de la combustion, les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) jouent un rôle prépondérant dans la formation des suies avant d’être adsorbés par les particules ainsi formées. Les HAP influencent ainsi la quantité, la composition et la morphologie des suies émises pendant la combustion. L'étude de l'évolution de la phase adsorbée de ces particules au sein de la flamme doit permettre de mieux comprendre leur mécanisme de formation ainsi que leur impact sur la santé et l’environnement. Une expérience originale dédiée à une telle étude et basée sur le couplage des techniques de Désorption Laser, Ionisation Laser et Spectrométrie de Masse a été développée pendant cette thèse. Des suies collectées dans des flammes sont irradiées par un laser à 532 nm permettant ainsi la libération des HAP adsorbés. Les HAP sont ionisés par un deuxième laser à 266 nm avant d'être finalement analysés dans un spectromètre de masse à temps de vol. L’interprétation des spectres ainsi obtenus a fait l’objet d’une analyse très approfondie afin de caractériser les étapes de désorption et d’ionisation. Les analyses, réalisées dans différents types de flammes permettent d’identifier les HAP présents à la surface des suies à différents stades de leur formation, l’étendue des spectres variant fortement dans la zone de nucléation des suies. Afin de distinguer les HAP gazeux de ceux adsorbés, une nouvelle méthode de collecte basée sur le dépôt des suies et des HAP gazeux sur des substrats différents a été développée. Par ce biais, l’implication de réactions hétérogènes entre les HAP gazeux et les suies dans la croissance de ces dernières a pu être mise en évidence. / Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) are important precursors of carbonaceous soot particles, thus influence the quantity and morphology of particulate emission of combustion processes. Furthermore the PAH adsorbed on the surface of the soot particles contribute to the carcinogenicity of the particles, so there is scientific interest in characterising and quantifying those species to provide key information on the mechanism of soot formation and to understand their impact on environment and human health. An original setup based on the coupling of Laser Desorption, Laser Ionisation and Time-Of-Flight Mass Spectrometry techniques has been dedicated to the analysis of PAH desorbed from soot. Briefly, soot is sampled from flames using an extractive vacuum probe and deposed on porous filters. The samples are irradiated with a 532 nm laser beam to promote the desorption of neutral molecules. The ejecta are then ionised with a 266 nm laser beam, and the positive ions produced this way are mass analysed in a TOF-MS. The complete characterisation of the desorption and ionisation process has been the first goal of this work. The acquired expertise allowed investigations on different flames in which the PAH have been identified and studied at different level of their formation. Particularly, relevant differences in the mass spectra have been detected in the soot inception region. A new method based on the deposition of soot on different substrates is proposed in order to distinguish the PAH belonging to the gas-phase during the sampling from those adsorbed on soot particles, hence the role of the heterogeneous reactions between gaseous PAH and soot particles has been highlighted.

Les données hospitalières présentent de nombreuses spécificités qui rendent difficilement applicables les méthodes de fouille de données traditionnelles. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'hétérogénéité de ces données ainsi qu'à leur aspect temporel. Dans le cadre du projet ANR ClinMine et d'une convention CIFRE avec la société Alicante, nous proposons deux nouvelles méthodes d'extraction de connaissances adaptées à ces types de données. Dans la première partie, nous développons l'algorithme MOSC (Multi-Objective Sequence Classification) pour la classification supervisée sur données hétérogènes, numériques et temporelles. Cette méthode accepte, en plus des termes binaires ou symboliques, des termes numériques et des séquences d'événements temporels pour former des ensembles de règles de classification. MOSC est le premier algorithme de classification supportant simultanément ces types de données. Dans la seconde partie, nous proposons une méthode de biclustering pour données hétérogènes, un problème qui n'a à notre connaissance jamais été exploré. Cette méthode, HBC (Heterogeneous BiClustering), est étendue pour supporter les données temporelles de différents types : événements temporels et séries temporelles irrégulières. HBC est utilisée pour un cas d'étude sur un ensemble de données hospitalières, dont l'objectif est d'identifier des groupes de patients ayant des profils similaires. Les résultats obtenus sont cohérents et intéressants d'un point de vue médical ; et amènent à la définition de cas d'étude plus précis. L'intégration dans une solution logicielle est également engagée, avec une version parallèle de HBC et un outil de visualisation des résultats. / Hospital data exhibit numerous specificities that make the traditional data mining tools hard to apply. In this thesis, we focus on the heterogeneity associated with hospital data and on their temporal aspect. This work is done within the frame of the ANR ClinMine research project and a CIFRE partnership with the Alicante company. In this thesis, we propose two new knowledge discovery methods suited for hospital data, each able to perform a variety of tasks: classification, prediction, discovering patients profiles, etc.In the first part, we introduce MOSC (Multi-Objective Sequence Classification), an algorithm for supervised classification on heterogeneous, numeric and temporal data. In addition to binary and symbolic terms, this method uses numeric terms and sequences of temporal events to form sets of classification rules. MOSC is the first classification algorithm able to handle these types of data simultaneously. In the second part, we introduce HBC (Heterogeneous BiClustering), a biclustering algorithm for heterogeneous data, a problem that has never been studied so far. This algorithm is extended to support temporal data of various types: temporal events and unevenly-sampled time series. HBC is used for a case study on a set of hospital data, whose goal is to identify groups of patients sharing a similar profile. The results make sense from a medical viewpoint; they indicate that relevant, and sometimes new knowledge is extracted from the data. These results also lead to further, more precise case studies. The integration of HBC within a software is also engaged, with the implementation of a parallel version and a visualization tool for biclustering results.