Résumé : Cette étude a pour objectif de mieux comprendre les mécanismes précurseurs de l'amorçage de fissures dans le cas de métaux ductiles monophasés, comme le cuivre pur, sollicités à des amplitudes de contrainte inférieures à la limite de fatigue conventionnelle et jusqu'à des nombres de cycles atteignant le domaine de la fatigue gigacyclique (Very High Cycle Fatigue, VHCF). Les essais ont été réalisés sur une machine de fatigue ultrasonique à une fréquence de sollicitation de 20 kHz. Les mécanismes précurseurs de l'amorçage des fissures se manifestent (1) sous forme de bandes de glissement qui apparaissent sur la surface de l'éprouvette et (2) par un auto-échauffement du matériau dû à la dissipation intrinsèque. Les cartographies de température de la surface des éprouvettes nous ont permis d'estimer des dissipations d'énergie moyennes et de caractériser leur évolution avec le nombre de cycles et l'amplitude de contraintes. En parallèle, l'évolution du relief de la surface, initialement lisse et sans contrainte résiduelle, a été analysée à partir d'observations en microcopie optique, électronique à balayage et à force atomique. Nous avons établi que l'amplitude de contrainte nécessaire pour faire apparaître les premières bandes décroit en fonction du nombre de cycles. Des analyses EBSD, couplées à des calculs éléments finis intégrant l'anisotropie élastique des grains, ont révélé le rôle clé (1) des joints de macles et (2) du glissement dévié dans l'amorçage de bandes de glissement intenses.Mots clés : Fatigue gigacyclique, Bandes de glissement, Microplasticité cyclique, Dissipation, Anisotropie élastique, Simulation multicristalline, Thermographique infrarouge.

Nous sommes entourés par une multitude de réseaux d'interactions, issus de contextes très différents. Ces réseaux peuvent être modélisés par des graphes, appelés graphes de terrain. Ils possèdent une structure en communautés, c'est-à-dire en groupes de nœuds très liés entre eux, et peu liés avec les autres. Un phénomène que l'on étudie sur les graphes dans de nombreux contextes est la diffusion. La propagation d'une maladie en est un exemple. Ces phénomènes dépendent d'un paramètre important, mais souvent peu étudié : l'échelle de temps selon laquelle on les observe. Selon l'échelle choisie, la dynamique du graphe peut varier de manière très importante.Dans cette thèse, nous proposons d'étudier des processus dynamiques en utilisant une échelle de temps adaptée. Nous considérons une notion de temps relatif, que nous appelons le temps intrinsèque, par opposition au temps "classique", que nous appelons temps extrinsèque. Nous étudions en premier lieu des phénomènes de diffusion selon une échelle de temps intrinsèque, et nous comparons les résultats obtenus avec une échelle extrinsèque. Ceci nous permet de mettre en évidence le fait qu'un même phénomène observé dans deux échelles de temps différentes puisse présenter un comportement très différent. Nous analysons ensuite la pertinence de l'utilisation du temps intrinsèque pour la détection de communautés dynamiques. Les communautés obtenues selon les échelles de temps extrinsèques et intrinsèques nous montrent qu'une échelle intrinsèque permet la détection de communautés beaucoup plus significatives et détaillées que l'échelle extrinsèque. / We are surrounded by a multitude of interaction networks from different contexts. These networks can be modeled as graphs, called complex networks. They have a community structure, i.e. groups of nodes closely related to each other and less connected with the rest of the graph. An other phenomenon studied in complex networks in many contexts is diffusion. The spread of a disease is an example of diffusion. These phenomena are dynamic and depend on an important parameter, which is often little studied: the time scale in which they are observed. According to the chosen scale, the graph dynamics can vary significantly. In this thesis, we propose to study dynamic processes using a suitable time scale. We consider a notion of relative time which we call intrinsic time, opposed to "traditional" time, which we call extrinsic time. We first study diffusion phenomena using intrinsic time, and we compare our results with an extrinsic time scale. This allows us to highlight the fact that the same phenomenon observed at two different time scales can have a very different behavior. We then analyze the relevance of the use of intrinsic time scale for detecting dynamic communities. Comparing communities obtained according extrinsic and intrinsic scales shows that the intrinsic time scale allows a more significant detection than extrinsic time scale.

-- Thèse fournie sans page de titre --Afin de mieux comprendre la physiopathologie des causes gastriques de malabsorption de la vitamine B12, nous nous sommes intéressés au déficit congénital en facteur intrinsèque, une maladie rare caractérisée par une diminution de la sécrétion de facteur intrinsèque (FI) fonctionnel dans le suc gastrique. Dans cette étude, nous rapportons cinq cas porteurs hétérozygotes du variant GIF c.290T>C (p.M97T) et deux cas porteurs hétérozygotes du variant GIF c.435_437delGAA (p.K145_N146delinsN). L'étude fonctionnelle des FI recombinants mutés produits par mutagenèse dirigée a mis en évidence une diminution de l'affinité du FI p.K145_N146delinsN pour la vitamine B12 n'expliquant toutefois pas totalement le phénotype observé chez les sujets. Par ailleurs, une association a été récemment décrite entre le polymorphisme rs601338, c.461 G>A du gène FUT2, codant pour une [alpha]1,2-fucosyltransférase, et les taux plasmatiques de vitamine B12. Afin de compléter notre étude, nous avons évalué l'influence du polymorphisme FUT2 c.461 G>A sur les taux de vitamine B12, de folates et d'homocystéine dans les populations Européennes et Africaines chez 1466 sujets. Notre étude démontre un effet du polymorphisme FUT2 c.461 G>A sur les taux plasmatiques de vitamine B12 et de folates indépendamment de l'âge, du sexe et de l'origine géographique. En conclusion, nos résultats démontrent que le gène du FI (GIF) n'est pas le seul gène impliqué dans la physiopathologie du déficit congénital en facteur intrinsèque. L'étude des malabsorptions d'origine gastrique de la vitamine B12 passe par une approche polygénique dans laquelle le gène FUT2 occupe une place importante / There are multiple causes of gastric vitamin B12 malabsorption. To get a better understanding of their physiopathology, we are interested in inherited gastric intrinsic factor (GIF) deficiency, a vitamin B12 absorption defect characterized by GIF impaired activity. In this study, we report five cases heterozygous carriers of the variant GIF c.290T>C (p.M97T) and two cases heterozygous carriers of the variant GIF c.435_437delGAA (p.K145_N146delinsN). The study of recombinant mutated GIF produced by site-directed mutagenesis evidenced a reduced affinity for vitamin B12 in the case of GIF p.K145_N146delinsN which does not explain fully the phenotypes observed in our subjects. Recently, an association was described between the FUT2 polymorphism rs601338, c.461 G>A, coding for a fucosyltransferase, and plasma levels of vitamin B12. To complete our study, we assessed the influence of FUT2 c.461 G>A polymorphism on vitamin B12, folate and homocysteine in European and African populations in 1466 subjects. Our study demonstrate a clear effect of FUT2 c.461 G>A polymorphism on both plasma levels of vitamin B12 and folate, regardless of age, gender, and geographic origin. In conclusion, our results demonstrate the GIF gene is not the only gene involved in the physiopathology of inherited GIF deficiency. It is necessary to study the gastric causes of vitamin B12 malabsorption through a polygenic approach, in which the FUT2 gene is an important element

La tomographie optique diffuse (DOT) se caractérise par l’utilisation de la lumière dans un régime de propagation diffusif pour sonder les tissus biologiques. L’utilisation de marqueurs fluorescents permet de cibler des processus biologiques précis (tomographie optique diffuse en fluorescence - FDOT) et d’améliorer le contraste dans les images obtenues. Les applications typiques de la DOT/FDOT sont la mammographie laser, l’imagerie cérébrale de nouveau-nés et les investigations non-invasives sur petits animaux, notamment pour l’imagerie moléculaire. Le présent projet fait partie du programme de recherche TomOptUS dirigé par le professeur Yves Bérubé-Lauzière. Un scanner optique pour petits animaux y est en cours de développement. Ce scanner possède la particularité de fonctionner avec une prise de mesures sans contact dans le domaine temporel. La première partie du projet a pour point de départ l’algorithme développé en FDOT par Vincent Robichaud qui permet la localisation spatiale d’une seule inclusion fluorescente ponctuelle immergée dans un milieu diffusant homogène ayant une géométrie cylindrique. Une nouvelle approche de localisation pour une pluralité d’inclusions discrètes est ici introduite. Cette dernière exploite l’information contenue dans le temps de vol des premiers photons provenant d’une émission de fluorescence. Chaque mesure permet de définir un lieu géométrique où une inclusion peut se trouver : ces lieux prennent la forme d’ovales en 2D ou d’ovoïdes en 3D. À partir de ces lieux, une carte de probabilité de présence des inclusions est construite : les maxima de la carte correspondent à la position des inclusions. Cette approche géométrique est soutenue par des simulations Monte Carlo en fluorescence dans des milieux reproduisant les propriétés optiques des tissus biologiques. Plusieurs expériences sont ensuite effectuées sur une mire optique homogène répliquant les propriétés optiques des tissus dans lequel des inclusions remplies de vert d’indocyanine (ICG) sont placées. L’approche permet la localisation avec une erreur positionnelle de l’ordre du millimètre. Les résultats démontrent que l’approche est précise, rapide et efficace pour localisation des inclusions fluorescentes dans un milieu hautement diffusant mimant les tissus biologiques. Des simulations Monte Carlo sur un modèle réaliste de souris montrent la faisabilité de la technique pour l’imagerie sur petits animaux. Le second volet de la thèse s’intéresse aux mesures intrinsèques par le développement d’une approche de reconstruction d’une carte des vitesses de propagation des ondes lumineuses diffuses dans un milieu diffusant hétérogène. De telles vitesses constituent un nouveau contraste pour de l’imagerie DOT. La méthode utilise une configuration en faisceaux lumineux analogue aux méthodes utilisées en tomographie par rayons X. Ici, toutefois, les temps d’arrivée des premiers photons sont utilisés plutôt que l’amplitude du signal. Des résultats sont présentés en 2D pour différentes configurations d’inclusions démontrant la validité de l’approche. Des simulations Monte Carlo sont utilisées pour simuler la propagation intrinsèque dans des milieux hétérogènes et pour venir appuyer la démarche.

Les représentants des secteurs industriels et les milieux professionnels en Amérique du Nord reprochaient aux universités de former des ingénieurs avec peu d'expérience pratique en résolution de problèmes et en conception. Quelques programmes de génie ont alors mis en place le travail en équipe dans l'apprentissage par projets. Beaucoup d'écrits font valoir les bénéfices de l'apprentissage par projets sur la motivation des étudiants. Or, ces bénéfices commencent à peine à faire l'objet de recherches visant à produire des données probantes à ce sujet.Les travaux sur la motivation en contexte d'apprentissage et les modèles théoriques développés sont issus d'environnements d'apprentissage marqués par l'enseignement magistral. Le modèle de la valeur attendue de la tâche (Eccles et Wigfield, 1995; Neuville, 2004) et le modèle du système-groupe (St-Arnaud, 2008) ont été retenus pour mesurer les effets du travail en équipe dans l'apprentissage par projets sur la motivation. La recherche visait aussi à approfondir et à nuancer la compréhension de la motivation des étudiants universitaires apprenant en contexte innovant.Les sujets constituent une cohorte (n=100) travaillant sur des projets d'intégration au cours des trois sessions initiales du programme de génie mécanique d'une université canadienne. L'analyse de régression multiple révèle que les construits de la motivation expliquent un tiers de la variance de l'engagement académique dans la réalisation du projet d'intégration.Les perceptions de l'"expectancy", de la valeur intrinsèque et utilitaire sont les déterminants principaux de l'engagement des étudiants. L'analyse de variance multivariée à mesures répétées indique que la motivation des étudiants pour le travail sur les projets d'intégration a augmenté au cours des trois sessions initiales du parcours de formation. Finalement, malgré l'absence d'interaction significative entre les variables de motivation et de l'équipe, les réponses des sujets indiquent une amélioration du travail en équipe au terme des trois sessions.

L’objectif essentiel de cette thèse est de développer un système industriel de réfrigération ou de climatisation qui permet la conversion du potentiel de l’énergie solaire en production du froid. Ce système de réfrigération est basé sur la technologie de l’éjecto-compression qui propose la compression thermique comme alternative économique à la compression mécanique coûteuse. Le sous-système de réfrigération utilise un appareil statique fiable appelé éjecteur actionné seulement par la chaleur utile qui provient de l’énergie solaire. Il est combiné à une boucle solaire composée entre autres de capteurs solaires cylindro-paraboliques à concentration. Cette combinaison a pour objectif d’atteindre des efficacités énergétiques et exergétiques globales importantes. Le stockage thermique n’est pas considéré dans ce travail de thèse mais sera intégré au système dans des perspectives futures. En première étape, un nouveau modèle numérique et thermodynamique d’un éjecteur monophasique a été développé. Ce modèle de design applique les conditions d’entrée des fluides (pression, température et vitesse) et leur débit. Il suppose que le mélange se fait à pression constante et que l’écoulement est subsonique à l’entrée du diffuseur. Il utilise un fluide réel (R141b) et la pression de sortie est imposée. D’autre part, il intègre deux innovations importantes : il utilise l'efficacité polytropique constante (plutôt que des efficacités isentropiques constantes utilisées souvent dans la littérature) et n’impose pas une valeur fixe de l'efficacité du mélange, mais la détermine à partir des conditions d'écoulement calculées. L’efficacité polytropique constante est utilisée afin de quantifier les irréversibilités au cours des procédés d’accélérations et de décélération comme dans les turbomachines. La validation du modèle numérique de design a été effectuée à l’aide d’une étude expérimentale présente dans la littérature. La seconde étape a pour but de proposer un modèle numérique basé sur des données expérimentales de la littérature et compatible à TRNSYS et un autre modèle numérique EES destinés respectivement au capteur solaire cylindro-parabolique et au sous-système de réfrigération à éjecteur. En définitive et après avoir développé les modèles numériques et thermodynamiques, une autre étude a proposé un modèle pour le système de réfrigération solaire à éjecteur intégrant ceux de ses composantes. Plusieurs études paramétriques ont été entreprises afin d’évaluer les effets de certains paramètres (surchauffe du réfrigérant, débit calorifique du caloporteur et rayonnement solaire) sur sa performance. La méthodologie proposée est basée sur les lois de la thermodynamique classique et sur les relations de la thermodynamique aux dimensions finies. De nouvelles analyses exergétiques basées sur le concept de l’exergie de transit ont permis l'évaluation de deux indicateurs thermodynamiquement importants : l’exergie produite et l’exergie consommée dont le rapport exprime l’efficacité exergétique intrinsèque. Les résultats obtenus à partir des études appliquées à l’éjecteur et au système global montrent que le calcul traditionnel de l’efficacité exergétique selon Grassmann n’est désormais pas un critère pertinent pour l'évaluation de la performance thermodynamique des éjecteurs pour les systèmes de réfrigération.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'étude d'un modèle dédié à l'exploration et à la structuration d'espaces d'apprentissage sensorimoteur pour des systèmes artificiels. Nous appuyons notre démarche sur les notions de corps et de développement propre, auxquelles se greffe un troisième processus dit motivationnel. Cette forme de curiosité artificielle se base sur le progrès en compétence et repose ainsi sur les contraintes physiques naturelles directement issues de l'encorporation de l'agent. L'objectif de la motivation est de réguler un développement à long terme, dédié à l'apprentissage de nouvelles compétences non prévues par le concepteur. Nous inscrivons nos travaux dans la continuité de l'approche du babillage sensorimoteur dans l'espace des buts, qui consiste à déterminer un ensemble de techniques permettant à un agent de générer, selon une métrique d'intérêt, une configuration sensorielle qu'il va essayer d'atteindre par des actions motrices. Nos contributions viennent améliorer et complexifier un modèle motivationnel existant, en proposant des alternatives au processus de structuration de l'espace d'exploration. Certaines de ces propositions théoriques ont été validées expérimentalement grâce à la plateforme FIMO, que nous avons développée dans cette optique, et qui est disponible en ligne. / In this thesis, we study a motivational model for artificial systems, which aims at exploring and structuring sensorimotor learning spaces. Our approach relies on some essential notions, including the body, the development, and the motivation. This particular kind of artificial curiosity is based on the competence or learning progress, and thus depends on the physical natural constraints originating from the agent's embodiment. We follow the Goal-Babbling Exploration approach which consists in determining a set of techniques allowing an agent to self-generate goals, i.e. sensory configurations, and try to reach them using motor actions. Our contributions improve the SAGG-RIAC motivational model, by proposing alternative ways of structuring the exploration of the goal space. Some of our contributions have been experimentally validated within the FIMO framework we developed to this purpose.

Les protéines sont des acteurs majeurs dans les processus moléculaires et cellulaires d’un organisme. La remise en question des modalités associées aux fonctions de ces macromolécules a récemment été apportée par le concept de désordre intrinsèque. Celui-ci définit l’absence (transitoire ou permanente) de structure tridimensionnelle de certaines protéines ou régions protéiques comme étant directement liée à leurs fonctions. Chez les virus à ARN, les propriétés des protéines ou régions désordonnées semblent associées aux capacités de ces micro-organismes à détourner la machinerie cellulaire de l’hôte en interagissant avec de multiples partenaires, et à s’adapter aux nombreuses contraintes auxquelles ils doivent faire face en tant que parasites obligatoires. Ce travail porte sur les potyvirus, figurant parmi les pathogènes de plantes les plus dommageables étudiés à ce jour. L'objectif de cette thèse a été d’explorer les fonctions associées au désordre intrinsèque dans le cycle infectieux des potyvirus ainsi que dans le processus d’adaptation. Notre approche a ainsi démontré que : i) le désordre est ubiquitaire chez le genre Potyvirus ; ii) les régions de désordre conservées chez plusieurs protéines de potyvirus semblent être associées à leur(s) fonction(s) pendant l'infection ; iii) les régions désordonnées sont généralement associées à moins de contraintes évolutives, suggérant ainsi leur implication dans les processus adaptatifs des potyvirus ; iv) les régions prédites comme désordonnées semblent privilégier l’apparition de mutations et donc la capacité d’un virus à accumuler de la diversité génétique au cours de l'évolution sur son hôte naturel ; v) ce travail a permis de corréler le taux en désordre de la protéine viral genome-linked (VPg) du Potato virus Y à sa capacité à s’adapter à la résistance récessive pvr23 du piment. / Proteins are essential actors involved in a majority of molecular and cellular processes. The features associated with the functions of these macromolecules have been recently questioned with the emergence of the intrinsic disorder concept. It defines the transitory or permanent lack of 3D structure in some proteins or regions as directly related to their functions. Among RNA viruses, the properties of disordered proteins may be linked to the ability of these microorganisms to hijack the host machinery by interacting with multiple partners, as well as to adapt to the multiple constraints they must face as obligatory parasites. This work focuses on the Potyvirus genus, which includes some of the most damaging plant pathogens studied to date. The goal of this thesis was to explore the functions associated with intrinsic disorder in the infectious cycle of this viral genus as well as in its process of adaptation. Our studies have shown that i) intrinsic disorder is ubiquitous in potyviruses; ii) intrinsically disordered regions (IDR) of some of potyviral proteins are likely to be associated with important functions for the viral cycle ; iii) IDR are generally less evolutionary constrained, suggesting an adaptive potential of these regions ; iv) predicted IDR seem to favor the appearance of mutations and therefore virus ability to accumulate genetic diversity during its evolution in natural host ; v) an experimental disorder modulation within the Viral genome-linked (VPg) protein has been demonstrated as positively correlated with the adaptive ability of the Potato virus Y to overcome the pvr23 recessive resistance in pepper.

L'utilisation de la température comme variable d'état dans les études de comportement des matériaux, bien que prometteuse, est rarement adoptée. Les difficultés métrologiques expérimentales qui apparaissent, en particulier dans le contexte de la fatigue à grand nombre de cycles, expliquent en partie ce délaissement. L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie expérimentale suffisamment sensible pour détecter les variations d'énergie thermique dissipée lors de la déformation cyclique d'un matériau à des niveaux de contraintes inférieurs à la limite élastique macroscopique. Elle consiste à déterminer les différents termes de l'équation de la chaleur en partant du champ de température acquis à l'aide d'une caméra infrarouge. L'écart type du bruit global de la méthode est de 1 mK.s-1, exprimé en vitesse d'échauffement. Cette résolution est obtenue grâce à un certain nombre de précautions expérimentales, à la prise en compte de l'ensemble des échanges thermiques et à un traitement simple mettant à profit les caractéristiques de la caméra infrarouge matricielle. La procédure expérimentale développée est testée sur un acier à très bas carbone et un aluminium A5. Elle permet en particulier de suivre la dissipation thermique due à l'adaptation microplastique du matériau aux premiers cycles de sollicitations et de distinguer les seuils de passage d'un comportement élastique à viscoélastique puis microplastique. Les performances obtenues devraient permettre de lever une partie des verrous limitant le choix de la température comme variable d'observation du comportement des matériaux.

Le travail de thèse présenté s'inscrit dans le vaste domaine des biocapteurs appliqués au secteur biomédical.<br /> Le biocapteur développé est destiné à la mesure de concentration de substances chimiques. De nombreux biocapteurs optiques ont déjà été mis au point pour la détection de ces substances. L'originalité de notre travail réside dans l'utilisation d'une réaction biochimique à proximité du coeur d'une fibre optique pour modifier les conditions de résonance d'une cavité Fabry-Pérot par couplage évanescent.<br /> Le principe de ce capteur s'articule autour de deux techniques de<br />metrologie optique :<br />• Fonctionnalisation biochimique de l'interface cavité-milieu extérieur pour que la concentration de la substance cible modifie l'indice effectif de l'onde se propageant dans la cavité Fabry-Pérot par couplage évanescent.<br />• Interférométrie : mesure précise de la longueur optique de la cavité pour suivre l'évolution de l'indice effectif.<br /> L'intérêt d'un tel système est d'offrir un capteur de dimensions très réduites (taille proche d'une fibre optique). La réalisation sur une même fibre de plusieurs capteurs avec différentes longueurs de cavité fournit une sonde multiparamétrique, interrogeable par les<br />techniques classiques d'interférométrie (modulation de cohérence).