Une méthode d'évaluation environnementale de tronçons routiers, modulaire, basée sur l'Analyse de Cycle de Vie et développée au LCPC, a été étendue aux calculs d'impacts et aux matériaux alternatifs. L'objet de cette thèse était de comparer des variantes d'autoroutes interurbaines utilisant des matériaux naturels et alternatifs et d'étendre l'outil associé au milieu urbain, tout en menant une réflexion sur l'accessibilité de l'outil par des non-spécialistes de l'environnement. Les spécificités de conception urbaine ont été implémentées sur une base de dimensionnement classique. L'extension aux matériaux alternatifs a été traitée pour des laitiers de hauts fourneaux. Plusieurs applications à des cas types de chaussées ainsi que des études d'ouvrages sont présentées. Une enquête sous forme d'entretiens et de questionnaires a été réalisée auprès de différents acteurs de la profession, permettant de dégager la place des critères environnementaux au sein du processus décisionnel.

Le rejet des nutriments (phosphates et nitrates) issues des eaux usées domestiques entraînent la dégradation des écosystèmes (74 % du territoire français concerné en 2006). Compte tenu de la situation, l'Etat français a promulgué la Loi sur l'Eau et les Milieux Aquatiques le 30décembre 2006 qui vise à atteindre le " bon état écologique des eaux et des milieux aquatiques " d'ici 2015. Cette notion bien que difficilement intégrable a généré des normes plus strictes pour les stations d'épuration en termes de rejet de nutriments vers le milieu récepteur (jusque 15 mg NTOT.L-1 et 2 mg PTOT.L-1). Depuis la fin des années 1990, la technologie des filtres plantés de roseaux (FPR) est de plus en plus employée(> 2500 unités en 2012) pour le traitement des eaux usées domestiques des petites collectivités inférieures à 2000 Equivalent-Habitants. Cependant, des limites de traitement existent sur les concentrations résiduelles en azote (rejet de 70-80 mg NTOT.L-1) et en phosphore (rejet> 10 mg PTOT.L-1), en vue de répondre à la réglementation future. Ce travail a eu pour objectif de mettre en oeuvre des améliorations telles que la recirculation sur un étage de traitement pour le traitement de l'azote d'une part et l'emploi de matériaux réactifs pour piéger le phosphore d'autre part. La démarche scientifique expérimentale déployée a consisté à suivre des pilotes sur site réel et en laboratoire pendant 2 années. Le suivi des performances épuratoires et hydrauliques a été réalisé au cours du temps. Pour l'azote, 2 FPR (2,5 m²) garnis de schiste expansé (Mayennite®) ont été alimentés en effluent brut. L'effet de la hauteur de saturation en eau dans la partie drainante ainsi que l'effet de la recirculation ont été étudiés. Les résultats obtenus ont montré : une couche saturée à 38 % (rapporté à la hauteur totale) et un ratio de recirculation de 100 % permettent une meilleure élimination de la matière particulaire-carbonée (Arrêté du22 juin 2007) et de l'azote (< 20 mg NTK.L-1 ; < 45 mgNTOT.L-1). Deux laitiers de four à arc électrique ont été sélectionnés pour le traitement du phosphore. Ceux-ci ont été mis en œuvre dans 5 colonnes (6 L) en laboratoire alimentées en effluent synthétique en phosphore puis secondaire et dans 4 filtres réactifs pilote (0,3 m² ; 34 L) à flux horizontal sous surfacique alimentés en effluent secondaire. Il ressort de ces expériences: (i) des disparités existent entre les deux échelles en termes de performances (< 2 mg P.L-1 pendant 20 mois en colonne et variation saisonnière des performances en pilote) et mécanismes épuratoires (adsorption/précipitation P-Caen colonne ; P-Ca + P-Fe en pilote), (ii) l'augmentation de la température (> 15 °C) et/ou du temps de séjour (48h et plus) améliore la cinétique d'élimination du phosphore à échelle pilote et (iii) l'implantation d'un filtre réactif garni de laitier de four à arc électrique est limité par le degré de traitement souhaité et la distance du futur chantier (coût du transport).

Une approche intégrée physicochimie et relations structure-activité a été mise en œuvre afin d'étudier le phénomène rétention-libération des composés d'arôme dans un gel laitier allégé additionné de pectine. Notre objectif était d'identifier les propriétés moléculaires qui régissent ce phénomène en supposant que la modification de la structure entraîne forcement un changement dans la rétention-libération des composés d'arôme. Dans ce but, nous avons déterminé les coefficients de partage de 28 composés d'arôme dans l'eau, dans des gels de pectine et dans des gels laitiers avec ou sans de pectine, à l'équilibre en utilisant la méthode PRV (Phase Ratio Variation). Nous avons ensuite effectué une étude des relations structure-rétention en évaluant les corrélations entre les coefficients de partage et quatre descripteurs traduisant quatre propriétés moléculaires : l'hydrophobie globale, la surface moléculaire, la polarisabilité et la densité de charge négative. Notre démarche d'étude des relations structure-activité (Structure-Activity Relationships, SAR) consistait à étudier des composés d'arôme appartenant à une gamme de structures variée, dans un même ensemble, puis en sous-groupes en fonction d'une particularité structurale donnée afin de révéler les particularités de la structure qui influent sur le phénomène rétention-libération. La comparaison des rétentions entre les milieux n'a pas montré l'existence d'un effet pectine. Les études des relations structure-activité ont montré l'impact de certaines particularités structurales telles que la ramification et la double liaison sur la rétention. Elles ont également montré que l'hydrophobie globale des molécules n'était pas la propriété moléculaire la plus à même d'expliquer les phénomènes impliqués dans les interactions de molécules odorantes avec les constituants du milieu (eau ou gel laitier). La surface et la polarisabilité rendent mieux compte des rétentions des composés d'arôme. Les corrélations impliquant la surface, la polarisabilité et l'hydrophobie globale, confirment que les interactions de type van der Waals (essentiellement Keesom et London) sont favorables à la rétention dans les gels laitiers et défavorables à la rétention dans l'eau. De même, les corrélations impliquant la densité de charge montrent que les interactions polaires sont favorables à la rétention dans l'eau. Notre choix de départ, qui consistait à faire varier la structure des composés d'arôme afin d'apprécier son effet sur le phénomène rétention-libération des composés d'arôme, s'est avéré concluant, et le groupe de 28 composés permet effectivement de mener une étude quantitative des relations structure-propriété. Cette démarche QSAR pourra se transposer à des systèmes alimentaires simples ou complexes.

Garantir une bonne texture sans ajouter d’additif texturant est un défi pour les producteurs de yaourts. En effet, la texture d’un gel laitier acide est influencée par la formulation du lait, le procédé de fabrication et les ferments. La difficulté rencontrée est l’interdépendance de ces facteurs au cours de la fermentation avec des évolutions simultanées de la matrice au niveau biologique, biochimique et physicochimique. L’utilisation de ferments lactiques produisant des exopolysaccharides (EPS) est considérée comme une solution efficace pour lutter contre la synérèse. Cependant, leur rôle dans la formation des gels laitiers et dans l’apparition d’éventuels défauts de texture comme les grains est peu connu et mal maîtrisé. L’objectif de ce projet de recherche était donc de caractériser les interactions « formulation/ procédés/ ferments » in situ et de comprendre les mécanismes mis en jeux au cours de la structuration des gels laitiers acides en lien avec les propriétés texturales du produit et l’apparition de défauts de texture (synérèse spontanée et grains). Les performances de différents protocoles d’extraction d’EPS ont été établies pour sélectionner les plus adéquats pour la quantification et la caractérisation des EPS produits. Une approche intégrée et multi-échelle a ensuite été mise en place pour caractériser au niveau moléculaire, microscopique et macroscopique la structuration du gel laitier acide en lien avec l’apparition de défauts de texture. La combinaison de trois formulations de lait, de deux barèmes de pasteurisation et de différents ferments a été étudiée. L’ensemble des résultats ont suggéré que la présence de protéines sériques dénaturées est nécessaire pour la formation de grains, mais aussi que certains ferments pourraient inhiber ce défaut. La microstructure des gels obtenus par ces ferments a montré que les chaînes des cellules bactériennes étaient longues, formant de grands amas principalement situés dans les pores du gel. Pour approfondir l’effet du ferment sur la texture du gel, 7 combinaisons de souches ont été étudiées. L'effet inhibiteur du ferment contre l'apparition des défauts de texture, en particulier les grains, a été confirmé. Cet effet technologique ne dépend pas de la cinétique d’acidification, ni de la teneur en EPS, mais est corrélé aux caractéristiques moléculaires des EPS produits et à la morphologie des souches qui induisent un encombrement stérique dans les pores du gels, empêchant la croissance des grains. / It is a challenge for yogurt producers to guarantee a good texture without adding texturing agents. Texture of acid milk gel is influenced by the milk composition, the manufacturing process and the starter cultures. The encountered difficulty is the interdependence of these factors during fermentation with simultaneous biological, biochemical and physicochemical evolutions. Use of exocellular polysaccharide (EPS) producing starter culture is considered as an effective solution to reduce syneresis. However, the role of EPS in the milk gel formation and in the appearance of graininess defect is poorly controlled. The objective of this research project was to characterize the in situ “milk formulation/ process/ starter culture” interactions and to understand the involved mechanisms in the acid milk gel formation related to the gel textural properties and the appearance of texture defects (i.e. spontaneous syneresis and grains). The performance of various EPS extraction protocols has been evaluated to select the most suitable for quantification or characterization of EPS produced. An integrated and multi-scale approach was then conducted to characterize at the molecular, microscopic and macroscopic level the gel formation related to the appearance of texture defects. The combination of three milk formulations, two pasteurization parameters and different starter cultures was studied. All the results have suggested that the presence of denatured WP aggregates is crucial for the formation of grains and some cultures could inhibit this defect. The gel microstructure showed that the bacterial cell chains of these cultures were long, forming large clumps mainly located in the gel pores. To better understand the effect of the starter culture on the gel texture, 7 cultures were studied. The inhibitory effect of culture against the appearance of texture defects, in particular the graininess, was confirmed. This technological effect does not depend on the acidification kinetics or on the EPS content but relates to bacterial microscopic characteristics and the macromolecular properties of the produced EPS, which induce steric hindrance to prevent the growth of the grains.

Lactococcus lactis est une bactérie lactique couramment utilisée dans l’industrie laitière. Elle assure en tant que ferment des fonctions technologiques multiples qui impactent la flaveur et la texture finale des produits. Cependant, la diversité fonctionnelle constatée au sein des levains de cette espèce impose de mettre en place un processus de sélections des souches. Ces travaux ont pour objectif d’identifier les déterminants de la spécificité organoleptique dite « crème » de la souche industrielle L. lactis ssp. lactis. Dans un premier temps, un diagnostic macro-cinétique de l’activité de ce ferment a été réalisé en lait pour évaluer l’impact sur la physiologie cellulaire (l’acidification, le stress oxydatif, et la thermisation différentielle du lait). Définir la singularité de notre souche d’intérêt nécessite d’évaluer la diversité fonctionnelle de levains laitiers de L. lactis ssp. lactis. Cette démarche s’est appuyée sur une approche de biologie intégrative du génotype au phénotype. Pour réduire le temps d’expérimentation, une sélection des variables discriminantes à été conduite. L’un de ses composés clef de cette typicité a fait l’objet d’une étude approfondie afin de tester les différents paramètres pouvant influencer sa synthèse. La dernière partie, plus applicative, s’est articulée sur la modélisation de la signature en fonction de quatre facteurs industriels (matière grasse, sèche, oxygénation et température) par utilisation de la méthodologie des surfaces de réponse. / The lactic acid bacterium Lactococcus lactis is widely used in dairy industry. Used as a starter, L. lactis subsp. lactis is in charge of many functional characteristics which determine the final texture and flavour of fermented products. However, the phenotypic diversity observed within the species requires strain selection development. This PhD aims at identifying the determinants of the creamy sensory specificity of the industrial strain L. lactis subsp. lactis. Firstly, a diagnosis of macro-kinetic activity of ND5F was carried out to assess the impact on cellular physiology of three environmental parameters (acidification, oxidative stress, and milk heat treatments). In order to assess the uniqueness of our strain of interest, a system biology approach from genotype to phenotype was implemented to study the functional diversity of L. lactis subsp. lactis starters. A group of nine strains representative of the genetic diversity of this subpopulation was made up. 82 variables selected as important dairy features; including physiological descriptors, production of metabolites and volatile organic compounds (VOCs); were monitored. This study demonstrated the phenotypic uniqueness of each of these genetically closely related strains, allowing strain discrimination in dairy products. To reduce the time-consuming experimentation, we developed a method of variable selection. Twenty VOCs were therefore identified as major phenotypic determinants of this diversity. They define four robust stain clusters depending on their metabolic orientations: lipolysis, proteolysis, glycolysis and unexpressed. Inclusion of genotypic diversity in addition to phenotypic characters led to adjust the functional classification by integrating strain unexpressed genotypic potentialities. Comparative proteomics analysis in milk identified protein markers of this specificity. After selecting a subset of forty-six proteins the three levels (genotype, phenotype and proteomics) involved in this diversity expression were integrated to provide a predictive classification of starter diversity.The Integration of our strain to this model enabled the identification of fourteen phenotypic determinants and seven proteins to explain ND5F specificity. The pentane-2,3-dione, a key aromatic compounds of this typicity was subjected to a comprehensive analysis to point out the different factors that may influence its synthesis. On a more applied aspect, the last part was focused on the signature modelling based on four industrial factors (milk fat and total solid level, oxygen and temperature) using the response surface methodology. It enabled to enhance the “creamy” organoleptic characteristics of the fermented products.

Les vertus agricoles et environnementales des systèmes de polyculture élevage autonomes sont aujourd’hui reconnues par la recherche et les politiques publiques : par leur moindre consommation en intrants (engrais, pesticides, mécanisation…), et par les recyclages de matières entre cultures et élevage, ces systèmes restent productifs tout en limitant les impacts sur l’environnement. Toutefois, leur public reste confidentiel : le chemin de la réduction voire de l’abandon des intrants nécessite des changements profonds des façons de travailler pour l’agriculteur. Notre recherche vise à formaliser les transitions des systèmes de polyculture élevage laitiers consommateurs en intrants vers l’autonomie. Nous analysons la manière dont l’agriculteur appréhende son travail et le fait évoluer au cours de cette transition à partir de l’analyse de l’activité de travail (i) des agriculteurs de 9 fermes de polyculture élevage laitier du Réseau Agriculture Durable, et (ii) des protagonistes d’un système de polyculture élevage laitier expérimental de l’INRA ASTER=Mirecourt. Nous mobilisons le concept de monde professionnel comme un analyseur de l’activité de travail de l’agriculteur et accédons ainsi à une formalisation systémique de l’activité considérant les actions, les connaissances et les instruments de l’agriculteur mais aussi les objets sur lesquels il agit, les normes professionnelles auxquelles il se réfère et ses valeurs. Ainsi, nous formalisons le développement des mondes professionnels selon un processus non téléologique, une élaboration non linéaire et non incrémentale de l’expérience des agriculteurs ancrée dans leur histoire et leur culture. La créativité des agriculteurs dans l’action tient une place dans l’élaboration de cette expérience. Les genèses instrumentales, c'est-à-dire le déplacement de l’action ou des normes professionnelles de l’agriculteur par l’usage d’un artefact, sont des ressources et des moteurs du développement : 30 artefacts-clefs (matériels, cognitifs…) permettent aux agriculteurs d’agir sur l’animal, les cultures, l’économie, l’emploi, les équilibres de matière, les fourrages, le matériel, les observations, les potentialités, la productivité, les réseaux socio-professionnels, le travail et la vente durant la transition vers la polyculture élevage autonome. Ce développement, qui s’apparente à une conduite de projet, est en partie autonome, c’est-à-dire lié à des dynamiques internes au monde professionnel, et en partie social, c’est-à-dire mobilisant les normes professionnelles et les artefacts des réseaux professionnels auxquels adhère l’agriculteur. L’analyse des mondes professionnels des polyculteurs-éleveurs autonomes révèle des conduites originales en matière de cultures, d’élevage et d’interactions cultures/élevage. Cette analyse révèle également des organisations du travail variées dans les collectifs des exploitations agricoles et des souhaits relatifs au futur divers selon les agriculteurs. Ainsi, nous décrivons les singularités des façons de travailler dans ces systèmes autonomes et formalisons un panel de concepts-pragmatiques, d’instruments et d’indicateurs de conduites. Dans le champ de l’ergonomie, ce travail offre un point de vue analytique sur le développement des mondes professionnels. Dans le champ de l’agronomie système, ce travail propose (i) une prise en compte de la créativité de l’agir dans les représentations de l’action de l’agriculteur, (ii) une formalisation de l’acquisition de l’expérience y compris dans des situations de changement de paradigme pour l’agriculteur et (iii) une formalisation des ressources spécifiques de la transition mobilisées par les agriculteurs. D’un point de vue opérationnel, ce travail offre des pistes de réflexion sur les modes d’extension du public des systèmes de polyculture élevage autonomes et sur l’accompagnement des agriculteurs vers l’autonomie, en spécifiant le rôle de l’installation expérimentale de l’INRA ASTER-Mirecourt. / Agricultural and environmental qualities of autonomous mixed-crop systems are now recognized by research and public policies: their lower consumption of inputs (fertilizers, pesticides, mechanization...), and their recycling of materials between crops and livestock allow these systems to remain productive while minimizing impacts on the environment. However, their public remains confidential: the path of the reduction or abandonment of inputs requires deep changes in ways of working for the farmer. Our research aims to formalize transition from mixed-crop systems mobilizing inputs to autonomy. We analyze how the farmer work and make his work evolve during the transition. We analyze work activity of (i) farmers in 9 mixed-crop dairy farms from the Sustainable Agriculture Network, and of (ii) experimenters of an experimental mixed-crop dairy farm in INRA ASTER-Mirecourt. We mobilize the concept of professional world as an analyzer of the work activity of the farmer and thus we access to a systemic formalization of activity considering the actions, knowledge and tools of the farmer but also the objects on which he acts, the professional standards to which he refers and his values. Thus, we formalize the development of professional worlds according to a non-teleological process, a no-linear and non-incremental development of farmers' experiences rooted in their history and culture. Creativity of farmers in the action has a place in the development of this experience. Instrumental genesis, that is to say, the movement of the action or of the professional standards of the farmer by the use of an artifact, are resources and stimulators of the development: 30 key artifacts (material tools, cognitive tools...) allow farmers to act on animals, crops, economics, employment, balance of matter, forages, equipment, observations, potential, productivity, socio-professional networks, work and sales during the transition to mixed-crop farming. This development is partly autonomous, ie linked to dynamics internal to professional world, and partly social, ie mobilizing professional standards and artifacts of professional networks of the farmer. Analysis of professional worlds of autonomous mixed-crop farmers reveals original management of crops, animals and even of crop/livestock interactions. This analysis also reveals various work organizations in farms and various wishes of farmers concerning the future. Thus, we describe the singularities of professional worlds in these autonomous systems and we formalize a range of pragmatic concepts, instruments and indicators of management used by autonomous farmers. In the field of ergonomics, this work provides an analytical perspective on the development of professional worlds. In the field of systemic agronomy, it suggests (i) taking into account action’s creativity in the representations of farmers’ action, (ii) a formalization of the acquisition of experience including situations of paradigm shift or the farmer and (iii) a formalization of specific resources of the transition to empower farmers’ development. From an operational point of view, this work suggests exploring ways (i) to extend the public of autonomous mixed-crop farming systems and (ii)!to companion farmers toward autonomous farming, specifying the role of the experimental station of INRA ASTER-Mirecourt.!

Le travail décrit dans ce manuscrit s’inscrit dans le cadre de la gestion de déchets nucléaires, de faible activité à vie longue (FA-VL), composés d’alliage de magnésium et de graphite, produits pendant l’exploitation de la première génération de réacteurs nucléaires en France. Il s’agit d’étudier la possibilité de leur immobilisation par cimentation et de comprendre le comportement des colis ainsi fabriqués tout au long de leur vie. Plusieurs mécanismes couplés sont à considérer : l’alliage de magnésium peut se corroder au sein de la matrice d’enrobage, en particulier lors du couplage galvanique avec le graphite. La croissance de produits de corrosion autour du métal et la restriction des déformations propres de la matrice cimentaire engendrent des contraintes à l’intérieur du matériau. La vérification de certaines exigences de sureté (stabilité dimensionnelle du colis et faible production d’hydrogène) nécessite donc le développement d’un outil numérique pouvant prédire le comportement mécanique des colis. En particulier, un mortier de laitier activé à la soude, qui présente un intérêt particulier, est examiné. Ce liant appartient à la famille des matériaux alcali-activés dont la modélisation numérique du comportement est peu abordée dans la littérature. La construction du modèle numérique passe ainsi par une large campagne expérimentale (caractérisation du comportement thermo-chemo-mécanique du mortier de laitier alcali-activé et de la corrosion du magnésium dans les matrices cimentaires) puis par un travail d’homogénéisation par éléments finis pour pouvoir déterminer les propriétés de l’ensemble (mortier + déchets) et mener des simulations à l’échelle du colis. Concernant le premier axe d’étude expérimentale, un faible échauffement accompagne l’avancement des réactions d’hydratation, ce qui est bénéfique vis-à-vis des contraintes internes résultantes de l’auto-restriction des déformations thermiques au sein des structures massives. Néanmoins, les déformations de retrait endogène montrent un développement important à long terme. Ceci peut générer des contraintes internes dans le colis (en présence de restrictions), mais la grande capacité de fluage du matériau empêche la fissuration. Concernant le deuxième axe d’étude expérimentale, le mortier de laitier activé est comparé avec deux autres mortiers à base de CEM I, pour évaluer le comportement à la corrosion de l’alliage de magnésium. Les observations microscopiques montrent que la corrosion galvanique de l’alliage est particulièrement agressive dans les mortiers à base de CEM I (corrosion localisée se manifestant par des creusements et des microstructures en feuillets) contre une corrosion uniforme, mais faible dans le mortier de laitier alcali-activé. La cinétique de corrosion est déterminée en utilisant des techniques gravimétriques et électrochimiques. Les résultats de ces deux types de mesure sont complémentaires et témoignent également d’une faible corrosion dans le mortier de laitier activé. De plus, ils montrent une certaine passivation du métal au-delà de 6 mois d’enrobage. Cette propriété spécifique du mortier de laitier activé peut être expliquée par une grande résistivité électrique par rapport aux mortiers de CEM I déterminée en analysant les données de spectroscopie d’impédence électrochimiques. Ensuite, des premières simulations simplifiées par éléments finis à l’échelle mésoscopique sont effectuées sur Cast3m, pour modéliser l’effet mécanique du développement de la corrosion sur le mortier d’enrobage. Plusieurs paramètres sont intégrés comme la cinétique de corrosion de l’alliage ainsi que la nature des produits formés et leurs propriétés mécaniques, identifiées par des observations MEB/EDS et nano-indentation. Les résultats indiquent que les contraintes générées dans la matrice d’enrobage n’entrainent pas d’endommagement. / The operation phase of the first generation of nuclear reactors in France has generated magnesium and graphite long lived low-level wastes (LLW-LL). Their conditioning in a hydraulic binder matrix is being addressed. In order to study the behavior of these packages, several coupled mechanisms have to be considered: the magnesium alloy can corrode within the encapsulating matrix, especially when galvanic coupling with the graphite occurs. The corrosion of the metal results in the development of corrosion products. The growth of corrosion products around the metal and the restriction of the hydraulic binder’s delayed strains may lead to the generation of internal stresses. The verification of certain safety requirements (dimensional stability of the package and low hydrogen production) is therefore essential. It requires the development of a numerical model able to predict the behavior of these packages.In particular, a sodium hydroxide activated blast furnace slag mortar is being addressed. It belongs to the family of alkali-activated materials for which the modelling of ageing behavior is rarely approached. Hence, the construction of the numerical model involves a large experimental campaign covering the thermo-chemo-mechanical behavior of the alkali-activated mortar and the corrosion of magnesium in hydraulic binders. Meso-scale homogenization calculations are undertaken in order to determine upscaled properties of the mix (matrix + wastes) and carry out simulations on the scale of the packages.Regarding the first experimental study axis, a relatively low hydration heat is measured. This is beneficial with respect to the internal stress generated from the self-restriction of the thermal strains within massive structures.Nevertheless, the materials undergoes a particular autogenous shrinkage strains showing an increase even at long term. However, its basic creep strains are shown to be important which could result in stress relaxation and avoids damage related to shrinkage restriction.Regarding the metal’s corrosion behavior in the alkali-activated mortar, it is compared to the one in two different ordinary Portland cement (OPC) based mortars. Microscopic observations are conducted on samples especially designed to monitor the galvanic corrosion of the alloy. They show the aggressiveness in OPC mortars (localized corrosion manifested by holes and layered microstructure) against limited homogeneous corrosion in alkali-activated mortar. Additionnaly, corrosion kinetics are determined using different experimental methods: mass loss and electrochemical measurements. The complementary results of these two types of measurements also show a low corrosion in the alkali-activated slag mortar with a passive state of the metal achived at 6 months of embedment. This advantage of slag mortar is explained by a high electrical resistivity with respect to OPC mortars, determined by electrochemical impedance spectroscopy.Finite element simulations are performed using Cast3m software on meso-scale in order to evaluate the mechanical effect of the corrosion layer development on the surrounding matrix. The corrosion kinetics of the alloy, the nature of corrosion products and their mechanical properties identified using SEM/EDS and nano-indentation techniques are implemented. The calculations indicate low stress generation in the alkali-activated mortar.

Il existe une très grande variété de matrices laitières sur le marché, avec des textures très variées. Parmi elles, les yaourts brassés riches en matière grasse (≥ 5%) sont particulièrement appréciés par les consommateurs pour leur texture crémeuse. Cette dernière est à la fois liée à la consistance et à la perception du gras en bouche (film gras, fondant) et elle est directement pilotée par la structure du produit. Ce travail avait pour objectif de moduler la texture des yaourts brassés riches en matière grasse en les structurant à façon, et ce, sans ajouter d’additif.Ces produits sont des dispersions concentrées de microgels, où chaque microgel est une émulsion gélifiée (globules gras dispersés dans un réseau protéique et pouvant interagir avec celui-ci via l’interface). Plusieurs leviers ont été identifiés pour moduler cette structure complexe et les principaux sont l’état de la matière grasse, la nature et l’état physico-chimique des protéines adsorbées à l’interface, la taille et la rigidité des microgels. Ces leviers ont été modulés par la formulation et le procédé, soit à l’échelle pilote chez un partenaire industriel, soit à l’échelle laboratoire grâce à une mini-ligne de production de yaourts brassés spécialement mise au point. Une approche multi-échelle a été adoptée pour comprendre le lien entre la structure et les propriétés macroscopiques des produits. Les propriétés physico-chimiques des protéines et de la matière grasse laitières ont été caractérisées. Les propriétés interfaciales des protéines sériques ont été mesurées en fonction de leur état physico-chimique. La microstructure a été étudiée au travers de la taille des globules gras et des microgels, de la forme et la dimension fractale des microgels (avec reconstruction 3D) et de la caractérisation quantitative de la structure des yaourts brassés (morphologie mathématique). Les propriétés macroscopiques ont été évaluées en combinant la rhéologie (consistance) et la tribologie (lubrification) dans des conditions prenant en compte le processus oral (cisaillement, température, matériaux). Chaque levier identifié a été testé individuellement et la nature de l’interface comme la composition de la matière grasse des globules gras se sont révélés être intéressants pour modifier les propriétés macroscopiques (consistance et lubrification) des yaourts brassés. Ces deux leviers ont finalement été combinés dans une étude pour prendre en compte leur interdépendance.L’ensemble des travaux a permis de proposer des mécanismes de structuration des yaourts brassés en fonction des conditions de formulation et de procédé mises en œuvre. / There is a wide variety of dairy matrices on the market, with very different textures. Among them, high fat stirred yogurts (≥ 5%) are particularly appreciated by the consumers for their creamy texture. The creamy texture is linked to both the level of firmness and the fat perception in mouth (oily film, melting) and is directly driven by the structure of the product. The objective of this work was to change the texture of high fat stirred yogurts by tailoring their structure without addition of any additive.High fat stirred yogurts are concentrated dispersions of microgels, where each microgel is an emulsion-filled gel (i.e. fat droplets dispersed in a protein network and interacting with it via the interface). Several levers were identified in order to modify the structure and the main ones were the state of fat, the composition and the physico-chemical state of the interface, and the size and stiffness of the microgels. These levers were modified through formulation and process, either at pilot- scale (industrial partner) or at lab-scale (mini-line of stirred yogurt production specially developed).A multi-scale approach was adopted to understand the relationship between the structure and the macroscopic properties. The physico-chemical properties of milk proteins and fat were characterized. The interfacial properties of whey proteins were measured depending on their physico-chemical state. The microstructure was accurately characterized through the sizes of fat droplets and microgels, the shape and fractal dimension of microgels (with 3D reconstruction) and the quantitative analysis of the stirred yogurt microstructure (mathematical morphology). The macroscopic properties were measured by combining rheology (firmness) and tribology (lubrication) in conditions consistent with oral processing (shearing, temperature, materials). Each identified lever was individually tested and the nature of the interface and the composition of fat droplets were proved to be interesting in modifying the macroscopic properties (firmness, lubrication) of stirred yogurts. These two levers were eventually combined in a study to take their interdependence into account. All the work led to the statement of structuring mechanisms of the stirred yoghurts depending on the conditions of formulation and process used.

La compréhension des propriétés mécaniques de la microstructure des bétons verts est l'un des principaux intérêts de recherche dans l'industrie du ciment et du béton. Ce rapport traite de l'étude de pâtes de ciment ordinaire et d'une pâte de ciment avec ajout de laitier en couplant un à un les réponses chimiques et mécaniques mesurées à l'échelle nanoscopique. Les techniques expérimentales utilisées sont la technique de la nanoindentation ainsi que l'analyse chimique quantitative par microscopie électronique à balayage couplée à un détecteur de rayons X à dispersion d'énergie (MEB-EDS). L'analyse mécanique comprend la mesure d'un coe_cient de relaxation basé sur un approfondissement de la théorie existante de la technique de la nanoindentation. Les résultats comportent une étude déterministe basée sur la chimie, une méthode permettant de déterminer la nature d'une surface indentée à partir des rapports des éléments atomiques mesurés à l'aide du MEB-EDS à cet endroit, et permettant de la lier directement la réponse mecanique mesurée à l'aide de la technique de la nanoindentation. Une étude statistique basée sur l'estimation du maximum de vraisemblance est aussi réalis ée pour déterminer les réponses mécaniques et chimiques des di_érentes phases présentes. On trouve que la majorité des microvolumes d'interaction des expérimentations mécaniques et chimiques est composée de plusieurs phases. Il a également été possible de déterminer les réponses mécaniques du monosulfoalumite et de l'hydrotalcite combiné à du C_S_H, des produits d'hydratation importants de la pâte de ciment avec ajout de laitier. / One of the main interests of the cement and concrete industries is to better understand the mechanical properties of green concrete systems. This report provides a nano-investigation approach with a one-to-one coupling of the mechanical and chemical responses of ordinary cement pastes and a cement paste with an addition of blast furnace slag. This is achieved by using the technique of nanoindentation and a quantitative investigation of the chemistry by using the scanning electron microscopy coupled with the energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS). The mechanical analysis includes the measurement of a relaxation coe_cient, an extension of the already known theory of the nanoindentation technique. The results are implemented with a deterministic analysis of the chemistry, a method allowing the determination of the nature of an indented area from the atomic ratios measured by using the SEM-EDS on this spot, and which can be directly linked to the mechanical responses measured by the nanoindentation tests. A statistical analysis based on the maximum likelihood estimation is also performed in order to identify the mechanical responses of the di_erent chemical phases present. It is found that the most of the microvolumes probed by the mechanical and chemical investigation are heterogeneous composites with intermixing. We could also determine the mechanical properties of monosulfoalumite and hydrotalcite combined with C_S_H, important hydration products of cements with slag additions.

L'objectif de ce projet était d'évaluer l'impact de rations au tout ensilage haché (TEH) ainsi que des rations au tout ensilage balles rondes (TBR) comme unique source de fourrages respectivement sur la productivité, les perfonnances reproductives et les coûts d'alimentation des troupeaux laitiers québécois. À partir de la banque de données du PA TLQ, quatre groupes de troupeaux ont été formés selon qu'ils utilisaient ou non du foin et selon le mode de conservation de l'ensilage sous fonne haché (en silo) ou sous fonne de balles rondes. Nous disposions des moyennes de 234 troupeaux au tout ensilage pour les années 2000-2001 (an 1) et 2001-2002 (an 2). Une première comparaison a été faite entre les troupeaux au TEH et les troupeaux à l'ensilage haché et foin (entre 1 et 10 % base MS) et une deuxième comparaison entre les troupeaux au TBR et les troupeaux à l'ensilage de balles rondes et foin (entre 1 et 10 % base MS). Des informations sur la perception des utilisateurs de TEH et TBR ont aussi été recueillies en réalisant des rencontres sous fonne de locus group des producteurs utilisant ces types de ration pour leur troupeau ainsi que des conseillers impliqués dans l'alimentation de ces troupeaux. Les résultats obtenus indiquent que les troupeaux nourris au tout ensilage ont une productivité similaire à ceux dont on inclut de petites quantités de foin dans la ration fourragère. De plus, des avantages au niveau de la santé du pis et au niveau économique ont été obtenus par l'utilisation de rations composées uniquement d'ensilage. Les locus group nous ont également pennis de constater que si les conseillers craignent généralement ce mode d' alimentation, le tout ensilage jouit d'un haut niveau d'appréciation auprès des producteurs utilisateurs.