La surexploitation des prédateurs de haut niveau trophique (HTLP) peut déclencher des cascades trophiques qui souvent conduisent à une simplification des réseaux trophiques marins en réduisant leur résistance aux impacts humains. Les aires marines protégées (AMP) peuvent favoriser des augmentations d’abondance et biomasse des HTLP, mais la complète restauration des interactions trophiques, lorsque cela est possible, nécessite des délais importants. Cette thèse vise à proposer des outils intégrés de gestion pour évaluer le retour des HTLP et la restauration des interactions trophiques dans les AMP méditerranéennes, et à évaluer l’efficacité de ces outils pour estimer les impacts de la pêche sur les HTLP et le réseau trophique associé. Deux approches souvent éloignées ont été combinées : les suivis de terrain et la modélisation des réseaux trophiques. Pour échantillonner la communauté de poissons, nous avons proposé d'améliorer la technique traditionnelle de recensement visuel sous-marin en recourant à des transects de taille variable, adaptée à la mobilité des poissons. Cette méthode a alors permis d'augmenter la précision des estimations de densité et de biomasse des HTLP dans les trois AMP méditerranéennes suivies. Ensuite, nous avons évalué l'apport de la modélisation trophique avec les approches EwE et EcoTroph comme outil de gestion écosystémique pour les AMP méditerranéennes. Une structure standard de modèle a été proposée comme étant le meilleur compromis entre la complexité du modèle, la faisabilité de sa construction et la fiabilité de ses sorties. / The overexploitation of high trophic level predators (HTLP) may trigger trophic cascades, often leading to a simplification of marine food-webs and reducing their resilience to human impacts. Marine protected areas (MPAs) can foster increases of HTLP abundance and biomass, but long time frames are needed to observe a recovery, when possible, of lost trophic interactions. This PhD aimed to propose integrated management-tools to monitor HTLP recovery and the restoration of trophic interactions in Mediterranean MPAs, and to evaluate the effectiveness of these tools at assessing fishing impacts upon HTLP and the associated food-web. Two often distant approaches were combined: field monitoring and food-web modelling. First, to survey the fish assemblage, we proposed to improve the traditional underwater visual census technique of one size-transects with variable size transects adapted to fish mobility. This improvement increased the accuracy of density and biomass estimates of HTLP at three Mediterranean MPAs. We then evaluated the potential of food-web modelling with the Ecopath with Ecosim and Ecotroph approach as a tool to inform ecosystem-based management in Mediterranean MPAs. We proposed a standard model structure as the best compromise between model complexity, feasibility of model construction in terms of data collection, and reliability of model outputs. Key functional groups for which local accurate biomass data should be collected in priority in order to get reliable model outputs were identified.

Initiée dans le cadre d’un projet ANR (le projet MODNAT) ciblé sur la modélisation stochastique de phénomènes naturels et la quantification probabiliste de leurs effets dynamiques sur des systèmes mécaniques et structuraux, cette thèse a pour objet le calcul de probabilités d’événements rares liés aux maxima en horizon fini de processus stochastiques, avec prise en compte des quatre contraintes imposées suivantes : (1) l’ensemble des processus considérés doit contenir les quatre grandes catégories de processus rencontrés en dynamique aléatoire, à savoir les gaussiens stationnaires, les gaussiens non stationnaires, les non gaussiens stationnaires et les non gaussiens non stationnaires ; (2) ces processus doivent pouvoir être, soit décrits par leurs lois, soit fonctions de processus décrits par leurs lois, soit solutions d’équations différentielles stochastiques, soit même solutions d’inclusions différentielles stochastiques ; (3) les événements en question sont des dépassements de seuils très élevés par les maxima en horizon fini des processus considérés et ces événements sont de très faible occurrence, donc de très faible probabilité (de l’ordre de 10 −4 à 10 −8 ), du fait de la valeur élevée des seuils ; et enfin (4) le recours à une approche Monte-Carlo pour effectuer ce type de calcul doit être banni, car trop chronophage compte tenu des contraintes précédentes. Pour résoudre un tel problème, dont le domaine d’intérêt s’étend bien au delà de la mécanique probabiliste et de la fiabilité structurale (on le rencontre notamment dans tous les secteurs scientifiques en connexion avec la statistique des valeurs extrêmes, comme par exemple les mathématiques financières ou les sciences économiques) une méthode innovante est proposée, dont l’idée maîtresse est née de l’analyse des résultats d’une étude statistique de grande ampleur menée dans le cadre du projet MODNAT. Cette étude, qui porte sur l’analyse du comportement des valeurs extrêmes des éléments d’un vaste ensemble de processus, a en effet mis en évidence deux fonctions germes dépendant explicitement de la probabilité cible (la première en dépendant directement, la seconde indirectement via une probabilité conditionnelle auxiliaire elle-même fonction de la probabilité cible) et possédant des propriétés de régularité remarquables et récurrentes pour tous les processus de la base de données, et c’est sur l’exploitation conjointe de ces propriétés et d’un principe d’approximation bas niveau-extrapolation haut niveau que s’appuie la construction de la méthode. Deux versions de celle-ci en sont d’abord proposées, se distinguant par le choix de la fonction germe et dans chacune desquelles cette fonction est approximée par un polynôme. Une troisième version est également développée, basée sur le formalisme de la deuxième version mais utilisant pour la fonction germe une approximation de type "fonction de survie de Pareto". Les nombreux résultats numériques présentés attestent de la remarquable efficacité des deux premières versions. Ils montrent également que celles-ci sont de précision comparable. La troisième version, légèrement moins performante que les deux premières, présente quant à elle l’intérêt d’établir un lien direct avec la théorie des valeurs extrêmes. Dans chacune de ses trois versions, la méthode proposée constitue à l’évidence un progrès par rapport aux méthodes actuelles dédiées à ce type de problème. De par sa structure, elle offre en outre l’avantage de rester opérationnelle en contexte industriel. / Initiated within the framework of an ANR project (the MODNAT project) targeted on the stochastic modeling of natural hazards and the probabilistic quantification of their dynamic effects on mechanical and structural systems, this thesis aims at the calculation of probabilities of rare events related to the maxima of stochastic processes over a finite time interval, taking into account the following four constraints : (1) the set of considered processes must contain the four main categories of processes encountered in random dynamics, namely stationary Gaussian, non-stationary Gaussian, stationary non-Gaussian and non-stationary non-Gaussian ones ; (2) these processes can be either described by their distributions, or functions of processes described by their distributions, or solutions of stochastic differential equations, or solutions of stochastic differential inclusions ; (3) the events in question are crossings of high thresholds by the maxima of the considered processes over finite time intervals and these events are of very weak occurrence, hence of very small probability, due to the high size of thresholds ; and finally (4) the use of a Monte Carlo approach to perform this type of calculation must be proscribed because it is too time-consuming given the above constraints. To solve such a problem, whose field of interest extends well beyond probabilistic mechanics and structural reliability (it is found in all scientific domains in connection with the extreme values theory, such as financial mathematics or economical sciences), an innovative method is proposed, whose main idea emerged from the analysis of the results of a large-scale statistical study carried out within the MODNAT project. This study, which focuses on analyzing the behavior of the extreme values of elements of a large set of processes, has indeed revealed two germ functions explicitly related to the target probability (the first directly related, the second indirectly via a conditional auxiliary probability which itself depend on the target probability) which possess remarkable and recurring regularity properties for all the processes of the database, and the method is based on the joint exploitation of these properties and a "low level approximation-high level extrapolation" principle. Two versions of this method are first proposed, which are distinguished by the choice of the germ function and in each of which the latter is approximated by a polynomial. A third version has also been developed. It is based on the formalism of the second version but which uses as germ function an approximation of "Pareto survival function" type. The numerous presented numerical results attest to the remarkable effectiveness of the first two versions. They also show that they are of comparable precision. The third version, slightly less efficient than the first two, presents the interest of establishing a direct link with the extreme values theory. In each of its three versions, the proposed method is clearly an improvement compared to current methods dedicated to this type of problem. Thanks to its structure, it also offers the advantage of remaining operational in industrial context.

Les architectures de calcul haute performance de nos jours sont des architectures hiérarchiques et hétérogènes: hiérarchiques car elles sont composées d’une hiérarchie de mémoire, une mémoire distribuée entre les noeuds et une mémoire partagée entre les coeurs d’un même noeud. Hétérogènes due à l’utilisation des processeurs spécifiques appelés Accélérateurs tel que le processeur CellBE d’IBM et les CPUs de NVIDIA. La complexité de maîtrise de ces architectures est double. D’une part, le problème de programmabilité: la programmation doit rester simple, la plus proche possible de la programmation séquentielle classique et indépendante de l’architecture cible. D’autre part, le problème d’efficacité: les performances doivent êtres proches de celles qu’obtiendrait un expert en écrivant le code à la main en utilisant des outils de bas niveau. Dans cette thèse, nous avons proposé une plateforme de développement pour répondre à ces problèmes. Pour cela, nous proposons deux outils : BSP++ est une bibliothèque générique utilisant des templates C++ et BSPGen est un framework permettant la génération automatique de code hybride à plusieurs niveaux de la hiérarchie (MPI+OpenMP ou MPI + Cell BE). Basée sur un modèle hiérarchique, la bibliothèque BSP++ prend les architectures hybrides comme cibles natives. Utilisant un ensemble réduit de primitives et de concepts intuitifs, BSP++ offre une simplicité d'utilisation et un haut niveau d' abstraction de la machine cible. Utilisant le modèle de coût de BSP++, BSPGen estime et génère le code hybride hiérarchique adéquat pour une application donnée sur une architecture cible. BSPGen génère un code hybride à partir d'une liste de fonctions séquentielles et d'une description de l'algorithme parallèle. Nos outils ont été validés sur différentes applications de différents domaines allant de la vérification et du calcul scientifique au traitement d'images en passant par la bioinformatique. En utilisant une large sélection d’architecture cible allant de simple machines à mémoire partagée au machines Petascale en passant par les architectures hétérogènes équipées d’accélérateurs de type Cell BE. / Today’s high-performance computing architectures are hierarchical and heterogeneous. With a hierarchy of memory, they are composed of distributed memory between nodes and shared memory between cores of the same node. heterogeneous due to the use of specific processors called accelerators such as the CellBE IBM processor and/or NVIDIA GPUs. The programming complexity of these architectures is twofold. On the one hand, the problem of programmability: the programming should be simple, as close as possible to the conventional sequential programming and independent of the target architecture. On the other hand, the problem of efficiency: performance should be similar to those obtained by a expert in writing code by hand using low-level tools. In this thesis, we proposed a development platform to address these problems. For this, we propose two tools: BSP++ is a generic library using C++ templates and BSPGen is a framework for the automatic hybrid multi-level hierarchy (MPI + OpenMP or MPI + Cell BE) code generation.Based on a hierarchical model, the BSP++ library takes the hybrid architectures as native targets. Using a small set of primitives and intuitive concepts, BSP++ provides a simple way to use and a high level of abstraction of the target machine. Using the cost model of BSP++, BSPGen predicts and generates the appropriate hierarchical hybrid code for a given application on target architecture. BSPGen generates hybrid code from a sequential list of functions and a description of the parallel algorithm.Our tools have been validated with various applications in different fields ranging from verification to scientific computing and image processing through bioinformatics. Using a wide selection of target architecture ranging from simple shared memory machines to Petascale machines through the heterogeneous architectures equipped with Cell BE accelerators.

Cette thèse a démontré que les athlètes élites vivent en moyenne 7 ans de plus que la population générale, notamment en raison d’une réduction de 35 à 45% de la mortalité par maladies cardiovasculaires et par cancers. Ces résultats s’appuient sur l’analyse de l’ensemble des sportifs français (n= 3.600) ayant participé aux Jeux Olympiques depuis 1912 et au Tour de France depuis 1947. Des nouvelles méthodes en analyse de survie ont été mises au point pour investiguer ces cohortes qui ont la particularité de survivre mieux que leurs référents. A ces démonstrations s’ajoute le ralentissement de la progression de la longévité maximale humaine. Ce constat résulte de la comparaison des tendances de durée de vie de tous les olympiens depuis 1896 (n= 19.012) et des doyens de l’humanité (n= 1.205). Ces travaux répondent au besoin de mieux comprendre la relation dose-réponse de l’activité physique, médicament du 21ème siècle, en raison de son impact majeur sur la longévité des populations, ainsi qu’à l’intérêt d’explorer les marges d’augmentation possibles de cette longévité. / Background and objectives: along their careers, elite athletes are subjected to specific constraints that distinguish them from the general population. Such constraints, related to the high intensity of their physical activity, their overexposure to injuries or particular lifestyle, may have long-term consequences on the athletes' health, and ultimately on their longevity. Thus, the main goals of the present study are the following: 1) to describe and analyze elite athletes’ longevity and specific causes of mortality in comparison with the general population and according to the type of effort they performed; and 2) to investigate their lifespan trends in comparison with the longest-lived humans in order to apprehend the current scenario of human longevity trends. Methods: we collected data on the biography and the athletic performances of all the French athletes who participated in the Olympic Games (OG) from 1912 to 2012 (n = 4708), and all the French cyclists who participated in the Tour de France (TDF) from 1947 to 2012 (n=786). Then, we verified their vital statuses through the National Registry of Identification of Physical Persons (RNIPP). For the deceased athletes, we obtained the causes of their deaths through the Centre for epidemiology on medical causes of death (CépiDc). We compared the athletes’ overall and specific mortality (according to the main chapters of the International Classification of Disease) with the French civilian life tables using Standardized Mortality Ratio (SMR) and the Kaplan-Meier methods. We adapted and applied the life years-lost method under the competing risk model to quantify differences on longevity due to major causes of death according to the athletes’ type of effort. Furthermore, we collected data on worldwide deceased Olympians participating in the OG from 1896 to 2012 (n=19 012) and on worldwide supercentenarians (>110 years) deceased between 1900 and 2013 (n= 1 205) in order to analyze their lifespan trends using a density analysis tool (total number of life durations per birth date). Findings and conclusion: French elite athletes show consistently lower mortality (≈40-50% lower) in comparison with their compatriots, whether female or male Olympians, or professional cyclists, mostly related with a lower cardiovascular (≈ 40-60% lower) and cancer mortality (≈ 45% lower). No excess mortality was observed in elite athletes for any of the specific causes of death we studied. French Olympians’ lower mortality results in an average of seven years of life saved in relation to the general population. This gain partitioned according to specific causes of deaths shows that cardiovascular longevity benefit is associated with the type of sports practiced during the Olympic career, favoring combined type of effort over very short- or very long-duration effort. In relation to cancer mortality, all types of effort studied were associated with better longevity. Despite their survival advantage, no Olympian in the world, up to date, has ever reached the status of a supercentenarian, as the longest-lived was 106 years old. The common lifespan trends between Olympians and supercentenarians indicate similar mortality pressures over both populations that increase with age, a scenario that is better explained by a biological “barrier” limiting further progression. The supercentenarians’ density trends show a current stagnation of the human longevity.

Les progrès récents en matière de télécommunications, collaboré avec le développement des dispositifs d'acquisition d’images et de vidéos a conduit à une croissance spectaculaire de la quantité des données vidéo stockées, transmises et échangées sur l’Internet. Dans ce contexte, l'élaboration d'outils efficaces pour accéder aux éléments d’information présents dans le contenu vidéo est devenue un enjeu crucial. Dans le Chapitre 2 nous introduisons un nouvel algorithme pour la détection de changement de plans vidéo. La technique est basée sur la partition des graphes combinée avec une analyse multi-résolution et d'une opération de filtrage non-linéaire. La complexité globale de calcul est réduite par l’application d'une stratégie deux passes. Dans le Chapitre 3 le problème d’abstraction automatique est considéré. Dans notre cas, nous avons adopté un système de représentation image-clés qui extrait un nombre variable d'images de chaque plan vidéo détecté, en fonction de la variation du contenu visuel. Le Chapitre 4 traite la segmentation de haut niveau sémantique. En exploitant l'observation que les plans vidéo appartenant à la même scène ont les mêmes caractéristiques visuelles, nous introduisons un nouvel algorithme de regroupement avec contraintes temporelles, qui utilise le seuillage adaptatif et les plans vidéo neutralisés. Dans le Chapitre 5 nous abordons le thème de détection d’objets vidéo saillants. Dans ce contexte, nous avons introduit une nouvelle approche pour modéliser l'attention spatio-temporelle utilisant : la correspondance entre les points d'intérêt, les transformations géométriques et l’estimation des classes de mouvement / Recent advances in telecommunications, collaborated with the development of image and video processing and acquisition devices has lead to a spectacular growth of the amount of the visual content data stored, transmitted and exchanged over Internet. Within this context, elaborating efficient tools to access, browse and retrieve video content has become a crucial challenge. In Chapter 2 we introduce and validate a novel shot boundary detection algorithm able to identify abrupt and gradual transitions. The technique is based on an enhanced graph partition model, combined with a multi-resolution analysis and a non-linear filtering operation. The global computational complexity is reduced by implementing a two-pass approach strategy. In Chapter 3 the video abstraction problem is considered. In our case, we have developed a keyframe representation system that extracts a variable number of images from each detected shot, depending on the visual content variation. The Chapter 4 deals with the issue of high level semantic segmentation into scenes. Here, a novel scene/DVD chapter detection method is introduced and validated. Spatio-temporal coherent shots are clustered into the same scene based on a set of temporal constraints, adaptive thresholds and neutralized shots. Chapter 5 considers the issue of object detection and segmentation. Here we introduce a novel spatio-temporal visual saliency system based on: region contrast, interest points correspondence, geometric transforms, motion classes’ estimation and regions temporal consistency. The proposed technique is extended on 3D videos by representing the stereoscopic perception as a 2D video and its associated depth

Les cliniciens soulèvent de plus en plus souvent la question de liens entre Troubles Autistiques et Haut Potentiel Intellectuel (HPI), en raison de signes cliniques parfois communs, en particulier avec le Syndrome d'Asperger (SA). Dans cette étude, nous avons comparé le profil clinique, cognitif, socio-émotionnel et moteur de 5 groupes (N = 75 ; 7 à 15 ans) : Autisme de Haut Niveau (AHN) ; SA ; HPI avec profil homogène à la WISC-IV (HPI HO) ; HPI avec profil hétérogène à la WISC-IV (HPI HE) et Contrôle. Les résultats montrent que le groupe HPI HO présente moins de spécificités cliniques, et obtient des performances globalement au-dessus de la norme et supérieures aux autres groupes, notamment en Mémoire de Travail et raisonnement fluide. Le groupe HPI HE se caractérise par des performances verbales significativement supérieures aux autres groupes. Il obtient un score déficitaire au « Quotient Autisme » (AQ), à l'échelle d'évaluation de la pragmatique du langage (CCC) et présente de légers troubles moteurs (coordination, contrôle postural, latéralité mal affirmée). Les groupes SA et AHN obtiennent les scores les plus déficitaires au AQ, à la CCC, en cognition sociale et présentent divers troubles moteurs. Les comparaisons de paires de groupes montrent que : le groupe HPI HO présentent de meilleurs compétences mnésiques et motrices que le groupe HPI HE, les deux groupes se distinguent significativement sur 38,9% de variables hors normes. Le groupe HPI HE présente de meilleures performances en cognition sociale que le groupe SA et les deux groupes se distinguent significativement sur 35,1 % de variables hors normes. Le groupe SA présente de meilleures performances verbales que le groupe AHN et les deux groupes se distinguent significativement sur 28,3 % de variables hors norme. Le sous-groupe HPI HE obtenant des scores très déficitaires au AQ (HPI HE AQ+) se distingue significativement du sous-groupe SA de haut niveau verbal sur seulement 4,8 % de variables hors norme. Ce sous-groupe HPI HE AQ+ présente un tableau clinique et un profil neuro-développemental proche du groupe SA mais ne présente pas de déficit en cognition sociale. Il existe un socle de caractéristiques communes entre ces différents groupes mais aussi des spécificités qui leur sont propres, renvoyant à des trajectoires développementales atypiques, peut-être portées par une étiologie commune. / The issue of the links between Autistic Disorders and High Intellectual Potential (HIP) is an increasing focus among clinicians on account of certain shared symptoms, in particular with Asperger's syndrome (AS). The present study compared clinical, cognitive, socio-emotional and motor profiles across five groups (n = 75, age 7-15 years): High-Functioning Autism (HFA), AS, HIP with a homogenous WISIV profile (HIP HO), HIP with a heterogeneous WISC-IV profile (HIP HE), and a control group. The results showed that the HIP HO group presented fewer clinical specificities, and achieved performances that were overall above the norms and higher than in the other groups, in particular for working memory and fluid reasoning. The HIP HE group was characterised by better verbal performances than the other groups. HIP HE scores were below the norms on the Autism Quotient (AQ), and on the Children's Communication Checklist (CCC), and this group presented minor motor disorders (coordination, postural control, poorly determined laterality). The AS and HFA groups obtained the lowest scores on the AQ and the CCC, and in social cognition, and presented various motor impairments. The paired comparisons of groups showed that the HIP HO group presented better memory performances than the HIP HE group, and the two groups were significantly different for 38.9% of the variables falling outside the norms. The HIP HE group presented better performances in social cognition than the AS group, and the two groups were significantly different for 35.1% of the variables outside the norms. The AS group presented better verbal performances than the HFA group, and these groups differed significantly for 28.3% of the variables outside the norms. The HIP HE subgroup that obtained very low scores on the AQ (HIP HE AQ+) was significantly distinct from the AS subgroup with high-verbal skills for just 4.8% of the variables outside the norms. The HIP HE AQ+ subgroup exhibited a clinical presentation and a neuro-developmental profile that was close to the AS group, but presented no deficit in social cognition. There is a common core of features across these different groups, but there are also features specific to each, suggesting atypical developmental trajectories, possibly with a common aetiology.

L’objectif de ce travail de Thèse est d’évaluer les capacités de composants numérique de type Système-sur-Puce (SoC en anglais) pour l’implantation de Simulateurs Temps Réel Embarqués (ERTS en anglais) de systèmes électromécaniques et d’électronique de puissance. En effet, l’utilisation de ces simulateurs n’est pas seulement limitée aux validations matériel dans la boucle (en anglais Hardware-in-the-Loop ou HIL) du système mais doivent également être embarqués avec le contrôleur afin d’assurer plusieurs fonctionnalités additionnelles comme l'observation, l'estimation, commande sans capteur (ou sensorless), le diagnostic ou la surveillance de la santé, commande tolérante aux défauts, etc.La réalisation de ces simulateurs doit néanmoins considérer plusieurs contraintes à plusieurs niveaux de développement : durant la modélisation de la partie du système à simuler en temps-réel, durant la réalisation numérique et enfin durant l’implantation sur le composant numérique utilisé. Ainsi, le travail réalisé durant cette Thèse s’est focalisé sur ce dernier niveau et l’objectif était d’évaluer les capacités temps/ressources des composants de type SoC pour l’implantation de modules ERTS. Ce type de plateformes intègrent dans un même composant de puissants processeurs, un circuit logique programmable (de type Field-Programmable Gate Array ou FPGA), et d’autres périphériques, ce qui offre plusieurs opportunités d’implantation.Afin de pallier les limitations liées au codage VHDL de la partie FPGA, il existe des outils High-Level Synthesis (HLS) qui permettent de programmer ces dispositifs en utilisant des langages à haut niveau d'abstraction comme C, C++ ou SystemC. De plus, en incluant des directives et contraintes au code source, ces outils peuvent produire des implémentations matérielles différentes (architecture totalement combinatoire, « pipeline », architecture parallélisées ou factorisées, arranger les données et leurs formats pour une meilleure utilisation des ressources de mémoire, etc.).Dans le but d’évaluer ces différentes implantations, deux cas d’études ont été choisis : le premier se compose d’un Générateur Asynchrone à Double Alimentation (GADA) et le second d’un Convertisseur Modulaire Multiniveau (ou Modular Multi-level Converter - MMC). Vu que la GADA a une dynamique basse/moyenne (dynamiques électriques et mécaniques), deux versions d’implantations ont été évaluées : (i) une implantation full-software en utilisant seulement les processeurs ARM; et (ii) une implantation full-hardware en utilisant l’outil HLS pour programmer la partie FPGA. Ces deux versions ont été évaluées avec différentes optimisations du compilateur et trois formats de données: 64/32-bit en virgule flottante, et 32-bit en virgule flottante. L’approche mixe software/hardware a également été évaluée à travers la caractérisation des transferts de données entre le processeur et l’IP ERTS implantée dans la partie FPGA. Quant au convertisseur MMC, sa complexité et sa forte dynamique (dynamique de commutation) impose une implantation exclusivement full-hardware. Celle-ci a également été réalisée à base d’outils HLS.Enfin pour la validation expérimentale de ce travail de Thèse, une maquette à base de convertisseur MMC a été construite dans le but de comparer des mesures du système réel avec les résultats fournis par l’IP ERTS. / This Doctoral Thesis is a detailed study of how suitable System-on-Chip (SoC) devices are for implementing Embedded Real-Time Simulators (ERTS) of electromechanical and power electronic systems. This emerging class of Real-Time Simulators (RTS) are not only expected for Hardware-in-the-Loop (HIL) validations of systems; but they also have to be embedded within the controller to play several roles like observers, parameter estimation, diagnostic, health monitoring, fault-tolerant and sensorless control, etc.The design of these Intellectual Properties (IP) must rigorously consider a set of constraints at different development stages: (i) during the modeling of the system to be real-time simulated; (ii) during the digital realization of the IP; and also (iii) during its final implementation in the digital platform. Thus, the conducted work of this Thesis focuses specially on this last stage and its aim is to evaluate the time/resource performances of recent SoC devices and study how suitable they are for implementing ERTSs. These kind of digital platforms combine powerful general purpose processors, a Field-Programmable Gate Array (FPGA) and other peripherals which make them very convenient for controlling and monitoring a complete system.One of the limitations of these devices is that control engineers are not particularly familiarized with FPGA programming, which needs extensive expertise in order to code these highly sophisticated algorithms using Hardware Description Languages (HDL). Notwithstanding, there exist High-Level Synthesis (HLS) tools which allow to program these devices using more generic programming languages such as C, C++ or SystemC. Moreover, by inserting directives and constraints to the source code, these tools can produce different hardware implementations (e.g. full-combinatorial design, pipelined design, parallel or factorized design, partition or arrange data for a better utilisation of memory resources, etc.).This dissertation is based on the implementation of two representative applications that are well known in our laboratory: a Doubly-fed Induction Generator (DFIG) commonly used as wind turbines; and a Modular Multi-level Converter (MMC) that can be arranged in different configurations and utilized for many different energy conversion purposes. Since the DFIG has low/medium system dynamics (electrical and mechanical ones), both a full-software implementation using solely the ARM processor and a full-hardware implementation using HLS to program the FPGA will be evaluated with different design optimizations and data formats (64/32-bit floating-point and 32-bit fixed-point). Moreover, it will also be investigated whether a system of these characteristics is interesting to be run as a hardware accelerator. Different data transfer options between the Processor System (PS) and the Programmable Logic (PL) have been studied as well for this matter. Conversely, because of its harsh dynamics (switching dynamics), the MMC will be implemented only with a full-hardware approach using HLS tools, as well.For the experimental validation of this Thesis work, a complete MMC test bench has been built from scratch in order to compare the real-world results with its SoC ERTS implementation.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Le sport organisé est site de plusieurs processus d'inclusion/exclusion. Parmi ceux-ci, il est bien établi dans la littérature que le statut socio-économique est un prédicteur important de la pratique sportive organisé tant au Québec qu'au Canada. Cependant, le sport organisé n'est pas un bloc monolithique. Au sein de celui-ci existe une diversité de formes de pratique allant du sport récréatif au sport de haut niveau. De ce fait, certains processus d'inclusion et d'exclusion pourraient être fondés sur le contexte de pratique. À cet égard, l'étude de l'accessibilité socio-économique au sport compétitif est parcellaire au vu de la valorisation dont il fait l'objet par l'État et par la population. Le sport compétitif implique bon nombre de ressources générant de potentiels processus d'inclusion et d'exclusion qui lui sont propres. Par conséquent, cette thèse a pour but d'explorer et de comprendre les enjeux d'accessibilité socio-économique au sport compétitif au Québec, et plus particulièrement en étudiant le cas des programmes Sport-études. Cette thèse se divise en six Chapitres. D'abord, le Chapitre 1 expose la recension des écrits. Cette dernière jette les bases de l'ensemble des décisions méthodologiques des chapitres subséquents en identifiant les trois composantes principales à la compréhension du phénomène à l'étude. Puis, le Chapitre 2 précise le cadre de référence. Ensuite, le Chapitre 3 met en relief la problématique de recherche. Plus spécifiquement, il y est présenté les enjeux théoriques, méthodologiques et sociaux liés à l'étude de l'accessibilité socio-économique au sport organisé. Le Chapitre 4 (Article 1) identifie la facture annuelle de l'ensemble des sports offerts en formule Sport-études au Québec. Les montants sont situés à partir des revenus disponibles représentatifs des familles québécoises et de leurs dépenses de loisir, et ce, afin d'en déterminer l'accès. Le Chapitre 5 (Article 2) explore les expériences d'inclusion et d'exclusion telles que rapportées par des familles à faible revenu dont les enfants participent aux programmes Sport-études. Il y est aussi exposé leurs expériences d'inclusion et d'exclusion ainsi que leurs adaptations et sacrifices. Le modèle PPCT de Bronfenbrenner & Morris (2007) constitue l'éclairage théorique principal de ce chapitre. Le Chapitre 6 (Article 3) explore les perceptions et les attitudes des gestionnaires de programmes sportifs compétitifs en regard des divers enjeux d'accessibilité socio-économique. Cette étude vise aussi à comprendre le rôle des gestionnaires dans l'accessibilité du programme géré et à identifier des barrières et des facilitants potentiels. Les concepts théoriques clés de Bourdieu constituent l'éclairage théorique principal (Bourdieu, 1979). Les résultats empiriques liés aux articles 1, 2 et 3 permettent d'avoir une vue d'ensemble des enjeux d'accessibilité aux programmes Sport-études. En effet, en recensant les frais annuels de 448 programmes Sport-études (77% des 580 pour l'année 2017-2018), il a été possible d'observer que non seulement ces programmes sont inaccessibles pour les familles biparentale et monoparentale à faible revenu, mais pourraient aussi exclure les familles biparentales de classe moyenne et les familles monoparentales considérées aisées. Indépendamment du sport, l'offre de programmes à faible coût est limitée et les enjeux sont exacerbés du moment que plus d'un enfant par ménage désire participer. D'ailleurs, il a été constaté que les coûts de participation sont des informations qui sont peu connues et accessibles au public. Cela mène à certaines dérives. Par exemple, en questionnant six familles vivant des difficultés financières, il a été relevé que certaines d'entre elles n'anticipaient pas l'ampleur de l'évolution des frais de participation en fonction de la progression de leur enfant. Par conséquent, une fois le réseau social bâti et la passion sportive développés par l'enfant, le ménage se retrouve devant un dilemme : restreindre le budget familial ou retirer l'enfant. Une myriade de stratégies d'adaptation allant de la réallocation des postes budgétaires de la famille, jusqu'à l'utilisation des banques alimentaires, en passant par le fait de vivre dans une habitation à loyer modique sont alors effectués par certaines familles afin de garantir l'accès à leur enfant. Des adaptations qui, à notre connaissance, sont plus importantes qu'observées dans d'autres contextes. Les enjeux d'accessibilité sont aussi constatés par les gestionnaires de programmes Sport-études. En questionnant 11 d'entre-eux, les conversations ont révélé comment leurs diverses postures et leurs préoccupations à l'égard des enjeux d'accessibilité sont le fruit de leur habitus sportif et de classe. De plus, les entrevues ont permis de réaliser à quel point une valorisation importante des gestionnaires à l'égard des finalités de performance de leur programme est présente. L'importance accordée au développement du talent sportif qui a pour effet, entre autres d'augmenter les ressources nécessaires au fonctionnement du programme est la conséquence d'une valorisation institutionnelle de l'État et qui est promue par les gestionnaires. Cela pourrait influencer les factures de participation à la hausse et rendre le gestionnaire non critique à l'égard des montants à charger. Par conséquent, ce dernier pourrait privilégier, de façon inconsciente, l'accès aux participants en fonction de leur dotation en capital économique et/ou sportif. Des observations qui permettent de questionner la façon d'organiser notre système sportif afin de valoriser la participation sportive. Afin de synthétiser l'ensemble de la thèse, l'analogie d'une marée montante d'exclusion du sport compétitif est proposée. En effet, en constatant le coût prohibitif des programmes Sport-études, en constatant la manière dont les frais de participation augmentent progressivement dans le continuum de participation de l'enfant et en constatant la valorisation du système à l'égard de programmes sportifs de pointe, on peut considérer que le niveau de l'eau monte dès les balbutiements de la pratique sportive compétitive. Par conséquent, plus on se rapproche d'une pratique de haut niveau et plus l'eau vient à submerger des familles ne pouvant plus subvenir à la pratique de leur enfant. Comme observé dans la littérature, cette marée montante est la résultante d'un marché dérégulé de l'offre de programmes sportifs. Ce phénomène a conduit à la présence grandissante de professionnels désirant assurer leur subsistance, d'école désirant offrir des programmes pédagogiques particuliers dans leur établissement scolaire et du désir des parents d'offrir une expérience de participation de grande qualité. Cette marée montante d'exclusion du sport compétitif est aussi la résultante de la survalorisation du sport compétitif au Québec où les programmes Sport-études sont un produit recherché et où peu de remises en question sur ses finalités sont effectuées. En l'absence de mécanismes d'inclusion ou de plafonnement des dépenses, il se pourrait que cette marée submerge de plus en plus les finances des familles québécoises en rendant l'accès aux programmes Sport-études prohibitif. Les résultats de cette thèse sont discutés à partir de leur contribution sur le plan conceptuel et théorique, sur le plan méthodologique, sur le plan pratique et sur le plan politique. / Organized sport is a space wherein several inclusion/exclusion processes take place. Among these processes, it is well established in the literature that socio-economic status is an important predictor of organized sport participation in both Quebec and Canada. However, organized sport is not a monolithic block, particularly with respect to the diversity of forms of practice, ranging from recreational to high performance sport. As a result, some processes of inclusion and exclusion may vary between these contexts of practice. In this respect, the study of socio-economic accessibility to competitive sport is fragmentary considering the value placed on it by the State and the population. The context of competitive sport in particular involves many resources that generate potential processes of inclusion and exclusion. Consequently, this thesis aims to explore and understand the issues of socio-economic accessibility to competitive sport in Quebec, and more specifically by studying the case of Sport-études programs. This thesis is divided into six chapters. A review of relevant literature is presented in Chapter 1. This chapter lays the foundation for the methodological decisions described in subsequent chapters by identifying the three main components for understanding the phenomenon under study: the programs (product), the families (consumer), and managers of programs (supplier). The research frameworks that were used are presented in Chapter 2, and in Chapter 3 is describes the research problem, including the theoretical, methodological, and social issues related to the study of socio-economic accessibility in organized sport. Chapter 4 (Article 1) identifies the annual cost for all sports offered in the Sport-études structure in Quebec. To determine the accessibility of these programs, costs are situated based on the representative disposable incomes of Quebec families and their recreational expenditures. Chapter 5 (Article 2) explores the experiences of inclusion and exclusion as reported by low-income families whose children participate in Sport-études programs and describes their experiences of inclusion and exclusion as well as their adaptations and sacrifices. Bronfenbrenner & Morris' (2007) PPCT model provides the main theoretical framework for this chapter. Chapter 6 (Article 3) explores the perceptions and attitudes of competitive sport program managers regarding socio-economic issues. This study also aims to understand the role of managers regarding the accessibility of the program being managed and to identify potential barriers and facilitators. Bourdieu's key concepts constituted the theoretical framework for this chapter (Bourdieu, 1979). The empirical results related to articles 1, 2 and 3 provide a portrait of accessibility issues in Sport-études programs. By identifying the annual fees of 448 Sport-études programs (77% of the 580 for the 2017-2018 year), it was possible to observe that not only are these programs inaccessible for low-income two-parent and single-parent families but could also exclude middle-class two-parent families and single-parent families considered financially well-off. Regardless of the sport practiced, the supply of low-cost programs is limited, and the issues are exacerbated when more than one child per household participates. Moreover, it was found that the costs of participation are not well known nor accessible to the public. This lack of transparency could lead to some drifts." For example, when interviewing six families experiencing financial difficulties, it was noted that some of them did not anticipate the extent to which participation fees would increase as their child progressed. As a result, once a child's social network and passion for sports have been developed, the household is faced with a dilemma: restrict the family budget or remove the child from the programs. A myriad of coping strategies are adopted by some families in order to ensure their child 's continued participation including reallocating family budget items, using food banks, and living in low-income housing. Adaptations that, to our knowledge, are more important than observed in other sport participation contexts. Accessibility issues in Sport-études programs are also influenced by those that administer them. Interviews with 11 program managers revealed how their various postures and concerns regarding accessibility issues are a product of their sport and class habitus. In addition, the results of the interviews showed the extent to which there is a strong managerial valuation of the performance goals of their program. The importance accorded to sport talent development has the effect, among others, of increasing the resources necessary for the operation of the program, a consequence of an institutional valorization of the State and is promoted by managers. This could drive participation costs up and render the managers uncritical of them. As a result, the managers may unconsciously favor access to certain participants over others based on the endowment of economic and/or sporting capital of the household. These observations that allow us to question the way our sport system is organized toward valuing sport participation. When considered together, the results of the three empirical studies in this thesis call into question the organization of the Sport-études programs in particular, and the competitive sport context more broadly, from the perspective of financial accessibility. We propose the analogy of a rising tide of exclusion from competitive sport as a means of representing the financial pressure that competitive sport participation exerts on families. Indeed, the prohibitive cost of Sport-études programs, the gradual but constant rise of these costs as the child progresses, and the system's valuing of cutting-edge sport programs all combine such that the water level, or the financial pressure experienced by the household is insidious. As proposed in the literature, this mechanism of exclusion is the result of a deregulated market in the supply of sports programs. This deregulated market has led to a growing presence of professionals wanting to make a living (coaches and managers of sport), schools wanting to offer specific educational programs in their schools to gain a competitive advantage in attracting students, and parents wanting to provide a high-quality participation experience for their children. This rising tide of exclusion from competitive sport is also the result of the over-valuing of competitive sport in Quebec, wherein Sport-études programs are a sought-after product and where little questioning of these goals is observed. In the absence of inclusion or expenditure cap mechanisms, this tide may increasingly overwhelm the finances of Quebec families by making access to Sport-études programs prohibitive. The results of this thesis are discussed in terms of their conceptual and theoretical, methodological, practical, and policy contributions. / El deporte organizado es escenario de varios procesos de inclusión-exclusión. Está bien establecido en la literatura que, entre ellos, el estatus socioeconómico es un importante indicador de la participación en el deporte organizado tanto en Quebec como en Canadá. Sin embargo, el deporte organizado no es un bloque monolítico. En el seno de este, existe una diversidad de formas de práctica que van desde el deporte recreativo hasta el de alto rendimiento. Por lo tanto, algunos procesos de inclusión y exclusión podrían estar fundados sobre el contexto de la práctica. A este respecto, el estudio de la accesibilidad socioeconómica al deporte de competencia es fragmentario habida cuenta de la valoración de la que es objeto por parte del Estado y la población. El deporte de competencia supone una cantidad de recursos que generan procesos potenciales de inclusión y exclusión que le son propios. En consecuencia, esta tesis tiene como objetivo explorar y comprender los desafíos de accesibilidad socioeconómica al deporte de competencia en Quebec, y más concretamente el estudio del caso de los programas Sport-études. Esta tesis se divide en seis capítulos. Primero, el Capítulo 1 presenta la reseña bibliográfica. Esta última, sienta las bases del conjunto de decisiones metodológicas de los capítulos subsecuentes al identificar los tres componentes principales para la comprensión del fenómeno objeto del estudio. Después, el capítulo 2 especifica los marcos de investigación empleados. A continuación, el capítulo 3 pone en relieve el problema de la investigación. Más concretamente, aquí se presentan los retos teóricos, metodológicos y sociales asociados con el estudio de la accesibilidad socioeconómica y el deporte organizado. El capítulo 4 (artículo 1) identifica la factura anual del conjunto de deportes ofrecidos en el programa Conciliación Estudios y Deporte en Quebec. Los montos están situados a partir del ingreso disponible representativo de las familias de Quebec y sus gastos en actividades recreativas, esto es, a fin de determinar el acceso. El capítulo 5 (artículo 2) explora las experiencias de inclusión y exclusión tal y como las relatan las familias con bajos ingresos cuyos hijos participan en los programas Sport-études. También describe sus experiencias de inclusión y exclusión, así como sus adaptaciones y sacrificios. El modelo PPCT de Bronfenbrenner y Morris (2007) proporciona los principales antecedentes teóricos de este capítulo. El capítulo 6 (artículo 3) explora las percepciones y actitudes de los directivos de programas deportivos de competencia con respecto a diversas cuestiones de accesibilidad socioeconómica. Este estudio también pretende comprender el papel de los administradores en la accesibilidad al programa que dirigen e identificar posibles barreras y facilitadores potenciales. Las herramientas conceptuales clave de Bourdieu constituyen el principal antecedente teórico (Bourdieu, 1979). Los resultados empíricos relacionados con los artículos 1, 2 y 3, ofrecen una visión general del meollo de los problemas de accesibilidad a los programas Sport-études. En efecto, al contabilizar los gastos anuales de 448 programas Sport-études (el 77 % de los 580 del año 2017-2018), se pudo observar que estos programas no solo son inaccesibles para las familias biparentales y monoparentales con bajos ingresos, sino que también podrían excluir a las familias biparentales de clase media y a las familias monoparentales consideradas como acomodadas. Independientemente del deporte, la oferta de programas de bajo costo es limitada y las inversiones se intensifican cuando quiere participar más de un niño por hogar. Por otra parte, se constató que los costos de participación son informaciones poco conocidas y accesibles al público. Esto da lugar a ciertas derivas. Por ejemplo, al entrevistar a seis familias con dificultades económicas, se observó que algunas de ellas no habían previsto en qué cantidad cambiarían los costos de participación a medida que el niño progresara. Por consiguiente, una vez que el chico ha desarrollado una red social y una pasión por el deporte, el hogar se enfrenta al siguiente dilema: ya sea recortar el presupuesto familiar o retirar al chico. Para garantizar el acceso a su hijo, algunas familias recurren a un sinfín de estrategias que van desde la reasignación de partidas del presupues to familiar, hasta la utilización de bancos de alimentos, pasando por el alojamiento en viviendas sociales. Adaptaciones que -por lo que sabemos- son más importantes que las observadas en otros contextos. Los responsables de los programas Sport-études, también constatan retos para la accesibilidad. Al entrevistar a once de ellos, las conversaciones revelaron de qué manera sus diversas posturas y preocupaciones sobre cuestiones de accesibilidad son el fruto de su habitus deportivos y en clase. Además, las entrevistas revelaron hasta qué punto existe una fuerte valoración de la importancia del desarrollo del talento deportivo, la cual tiene el efecto, entre otros, de aumentar los recursos necesarios para el funcionamiento del programa, es la consecuencia de una valorización institucional del Estado y es promovida por los responsables de los programas. Esto podría influir en un alza en las facturas de participación y hacer que el gestor se muestre poco crítico con los importes a cobrar. Por consecuencia, inconscientemente podría favorecer el acceso de los participantes en función de su dotación de capital deportivo y/o cultural. Estas observaciones nos permiten cuestionar la forma en que debe organizarse nuestro sistema deportivo con el fin de valorar la participación deportiva. Con el fin de sintetizar la totalidad de esta tesis, se propone la analogía de una marea creciente de exclusión del deporte de competencia. En efecto, al constatar el costo prohibitivo de los programas Sport-études, al observar la forma en que los gastos de participación aumentan progresivamente a lo largo de la participación continua del niño y al constatar la valoración que hace el sistema respecto a los programas deportivos especializados, se puede considerar que el nivel del agua sube desde las primeras etapas de la práctica deportiva de competencia. Como consecuencia, en cuanto más se acercan a la práctica de alto nivel, el nivel de agua llega a rebosar a las familias que ya no pueden mantener la práctica del chico. Como se observa en la literatura, esta marea ascendente es el resultado de un mercado sin regulación en la oferta de programas deportivos. Este fenómeno ha conducido a la creciente presencia de profesionales que desean asegurar su subsistencia, y de escuelas que quieren ofrecer programas pedagógicos particulares en sus centros escolares y padres que desean ofrecer una experiencia de participación de alta calidad. Esta marea creciente de exclusión del deporte de competencia es también el resultado de la sobrevaloración del deporte de competencia en Quebec, donde los programas Sport-études son un producto codiciado y donde apenas se cuestiona su finalidad. En ausencia de mecanismos de inclusión o de limitación del gasto, esta marea podría sumergir cada vez más las finanzas de las familias quebequenses, haciendo prohibitivo el acceso a los programas Sport-études. Los resultados de esta tesis son discutidos en términos de sus aportaciones sobre los planes conceptual y teórico, metodológico, práctico y político.

L’objectif principal du présent mémoire visait à explorer d’où proviennent les savoirs des entraîneurs de natation concernant les habiletés de vie qu’ils enseignent aux jeunes qu’ils encadrent. Pour ce faire, une étude qualitative de cas multiples a été réalisée. Au total, 12 entraîneurs de natation œuvrant auprès d’adolescents-athlètes d’élite et reconnus dans leur milieu pour leur approche centrée sur l’athlète et sur son développement personnel ont été rencontrés. La discussion était orientée d’après les trois pôles de situations d’apprentissage du modèle de Trudel, Culver et Werthner (2013) : (a) les situations d’apprentissage assistées, (b) les situations d’apprentissage non assistées et (c) les situations d’apprentissage internes. L’analyse des données a permis de mettre en lumière les diverses situations d’apprentissage dans lesquelles les entraîneurs ont mentionné avoir appris à enseigner des habiletés de vie. Les résultats révèlent que les entraîneurs ont mentionné avoir appris des trois types de situations, mais principalement par des situations d’apprentissage internes et non assistées. Parmi les situations d’apprentissage internes, la réflexion sur l’expérience comme athlète et la réflexion sur l’expérience comme entraîneur ont été les plus souvent citées. Du côté des situations d’apprentissage non assistées, ce sont les discussions et l’observation qui ont été les plus souvent mentionnées par les entraîneurs. En guise de conclusion, des pistes pour de futures recherches sont présentées ainsi qu’un partage de l’expérience acquise par l’étudiante au cours de la réalisation de ce mémoire. / The principal objective of this study was to explore swim coaches’ learning situations regarding the development of life skills in youth. In order to do so, a multiple-case study was conducted. In total, 12 coaches who work with elite adolescent-athletes and who are recognised in their field for having approaches centered on their athletes and their personal development were interviewed. The discussion was guided by Trudel, Culver and Werthner (2013) coaches’ learning model, which presents three types of learning situations: (a) mediated learning situations, (b) unmediated learning situations, and (c) internal learning situations. Data analysis reveal that the coaches’ reported having learned from the three types of learning situations and that mostly they mentioned having learned from internal and unmediated learning situations. Reflecting on past athletic experiences and past coaching experiences were the most cited internal learning situations. As for unmediated learning situations, coaches shared having learned through discussions with others and through observation. To conclude, ideas for future research are presented as well as the student-author’s summary of what she has learned through this research’s process.

La présente étude a été menée dans le cadre d'une maîtrise en psychopédagogie avec mémoire. Ce document présente une recension des écrits sur le burnout des athlètes de haut niveau. Inclus, se trouve également l'article lié au projet de mémoire qui a comme objectif de vérifier la relation entre la perception qu'ont les athlètes du climat motivationnel instauré par leur entraîneur et la propension au burnout. Cette étude a été effectuée auprès d'une population de nageurs québécois de haut niveau. Les analyses linéaires effectuées à partir des résultats des questionnaires de 29 répondants ne sont pas concluantes. Il ne semble pas exister de relation entre la perception qu'ont les nageurs de haut niveau du climat motivationnel instauré par leur entraîneur et leur propension au bumout. En effet, l'ensemble des corrélations liées à la propension s'est avéré non significatif, mais l'étude fait ressortir des corrélations simples (de modérées à fortes) entre les composantes du burnout et la perception d'un climat motivationnel de type ego. Ces résultats pourraient être expliqués par certaines limites de l'étude ou encore, d'autres facteurs externes et seront développés davantage dans la section discussion du présent mémoire.