Le magnésium et ses alliages sont de plus en plus utilisés dans les transports pour leur faible densité (1,7), et on cherche à les utiliser sous la forme corroyée. De structure hexagonale compact, le magnésium est très anisotrope et faiblement ductile à froid. La déformation est contrôlée par l'activation de systèmes de glissement et de maclage, seuls le glissement basal et le maclage de traction sont actifs à froid, alors qu'à chaud sont activés les glissements prismatique et pyramidal <c+a>, et le maclage de compression. Nous avons élaboré des monocristaux de magnésium pur de différentes orientations pour mesurer les contraintes de cission résolues critique (CRSS) des différents systèmes par des essais de compression plane à des températures allant de l'ambiante à 450°C. En parallèle nous avons développé un code de plasticité cristalline pour modéliser la déformation de cristaux contraints, ce programme est basée sur la loi de Schmid et le principe du travail maximum, ce qui permet de prédire les systèmes de déformation activés et la contrainte nécessaire, en fonction des CRSS. Nous avons aussi testé le modèle pour prédire le comportement de l’alliage polycristallin AZ31. / Magnesium and its alloys are increasingly used in the transport industry for their low density (1.7), and ideally could be used after plastic shaping. Due to the hcp structure, magnesium is very anisotropic and exhibits low ductility at room temperature. Strain is controlled by the activation of slip and twinning mechanisms, and only basal slip and tensile twinning operate at RT, whereas at high temperature prismatic and pyramidal <c+a> slip, and compressive twinning are active. Pure magnesium single crystals were produced with different orientations to measure the critical resolved shear stresses (CRSS) of the different deformation mechanisms, by channel-die compression from RT to 450°C. In parallel we developed a crystal plasticity model to simulate the deformation of constrained crystals, this model is based on the Schmid law and the principle of maximum work. The model enables the prediction of activated deformation mechanisms and the stress as a function of the CRSS. We have also used the model to predict the behaviour of a polycrystalline alloy AZ31.

L'étude de la planète Vénus est particulièrement intéressante car elle possède de nombreuses caractéristiques avec la Terre, des dimensions et une composition semblables. Malgré ces éléments en commun, ces planètes sont foncièrement différentes à notre époque. Vénus possède une atmosphère cent fois plus dense à sa surface que celle de la Terre. Cette atmosphère est composée essentiellement de dioxyde de carbone là où l'atmosphère terrestre est composée d'un mélange de diazote et d'oxygène moléculaire. La composition chimique de l'atmosphère vénusienne pose de nombreux problèmes aux chimistes. Vénus fait l'objet d'observations modernes depuis la Terre, de missions spatiales depuis les années 70 et l'ESA a lancé en 2005 la mission Venus Express qui est restée en orbite autour de Vénus jusqu'en décembre 2014. L'explication de la distribution et des concentrations des espèces chimiques mesurées est étudiée par une communauté de modélisateurs en parallèle des observations. Cependant, ces modélisations étaient contraintes à utiliser des modèles 1D qui contenaient de nombreuses paramétrisations. Durant ma thèse j'ai mis à jour un modèle chimique, développé au LATMOS, et développé un modèle des nuages de Vénus qui ont tout deux été introduit à un GCM 3D de Vénus développé au LMD. Ce nouveau modèle permet d'appliquer en 3D les hypothèses les plus récentes sur les cycles chimiques vénusiens, tels que la décroissance du dioxyde de soufre et de la vapeur d'eau dans la couche nuageuse, les variations en latitudes du monoxyde de carbone, la stabilité du dioxyde de carbone, la composition des gouttelettes des nuages de Vénus et la masse condensée dans les nuages. / The study of Venus is particularly interesting on many aspects. Venus shares many features with the Earth, similar size and composition. For, despite some common elements, these planets are fundamentally different in our time. Venus has an atmosphere a hundred times denser at the surface than the Earth and is composed essentially of carbon dioxide where the earth's atmosphere is composed of a mixture of molecular nitrogen and molecular oxygen. The chemical composition of the Venusian atmosphere poses many problems for chemist. Venus is the subject of modern observations from Earth and then through space missions of the 70 ESA mission launched in 2005 which remained in orbit around Venus until December 2014. the explanation of the distribution and concentrations measured chemical species is studied by a community of modelers in parallel observations. However, these models were forced to use 1D models that contained numerous parameterization. During my PhD I have updated a chemical model developed at LATMOS, and developed a model of the Venus clouds which have both been introduced to Venus 3D GCM developed at LMD. It allows to apply in 3D the latest hypothesis about the Venusian chemical cycles such as, among others, the decrease of sulfur dioxide and water vapor in the cloud layer, changes of carbon monoxide in latitudes, the stability of carbon dioxide, the composition of clouds droplets and the condensed mass in those clouds.

La leishmaniose est endémique dans plus de 98 pays avec une prévalence totale de 12 millions de cas. L’incidence annuelle de la leishmaniose viscérale est estimée à 0,3 million de cas, tandis que la leishmaniose cutanée et muco-cutanée affecte un million de personnes par année. La leishmaniose cutanée est un sérieux problème de santé publique en Tunisie, avec des milliers de cas répertoriés chaque année. Depuis sa première émergence en 1982 à Kairouan, la maladie s’est propagée vers le centre et le sud du pays. Cependant, la surveillance de la maladie est limitée à la déclaration de nombre de cas par district et les études tentant d’élucider la dynamique spatio-temporelle de la maladie sont basées uniquement sur l’analyse de séries temporaires de l’incidence de la maladie. Dans le contexte méditerranéen, la distribution des phlébotomes, vecteurs de la leishmaniose, n’a cessé de changer. Durant la dernière décade, les vecteurs de la leishmaniose ont gagné des zones géographiques plus au nord. En effet, les phlébotomes jadis présents à des latitudes au-dessous de 45° N ont été répertoriés à des latitudes au-dessus de 50° N. Des études récentes ont montré la présence de phlébotomes dans diverses régions de l’Allemagne et de la Belgique. En Europe centrale, des cas autochtones de leishmaniose sont en train d’être enregistrés dans des régions traditionnellement considérées comme non endémiques. L’objectif de ce travail, dans un premier temps, est de i) prédire la répartition géographique de cas de leishmaniose cutanée et de son principal vecteur P. papatasi, en Tunisie. ii) déterminer l’importance des facteurs environnementaux qui influencent la distribution du vecteur et de la maladie en utilisant la modélisation de la niche écologique. Par la suite, nous avons essayé de i) prédire la distribution actuelle de six phlébotomes vecteurs de la leishmaniose dans le Bassin Méditerranéen. ii) estimer le changement de la distribution géographique de ces vecteurs sous différents scénarios de changement climatique. Pour prédire la distribution géographique de P. papatasi et des cas de maladies en Tunisie la modélisation de la niche écologique a été réalisée en utilisant le modèle MaxEnt. Nous avons collecté 24 variables environnementales décrivant la topographie, l’utilisation du sol, et le climat en tant que variables explicatives. Une étude sur le terrain a été réalisée afin de déterminer les points de présence de P. papatasi et des cas de leishmaniose cutanée servant de variables d’entrées au modèle. Le modèle MaxEnt a montré une bonne performance de prédiction de la répartition du vecteur et de cas de maladie avec une aire au-dessous de la courbe ROC (Receiver Operating Characteristic) supérieure à 0,95 et un coefficient Kappa maximal supérieur à 0,7. De plus, la population sous le risque de leishmaniose cutanée a été évaluée en se basant sur la densité de population par district et la répartition du vecteur de la maladie prédite par le modèle. Afin, d’étudier l’effet du changement climatique sur la réparation des différents vecteurs de la leishmaniose dans le bassin méditerranéen, des points de présence des différents vecteurs ont été collectés à partir de la littérature scientifique entre 2006 et 2012. De plus, une série de variables climatiques décrivant la température et la précipitation pour les années 2020, 2050 et 2080 sous deux différents scénarios de changement climatique ont été obtenues à partir de la base de données mondiale WorldClim. Un modèle consensus a été dérivé à partir de six modèles individuels en se basant sur trois approches de modélisation différentes (régression, apprentissage automatique et classification). La performance du modèle consensus a été généralement bonne pour les espèces analysées avec une spécificité allant de 81 % à 96,5 % est une sensibilité allant de 88 % à 100 %. L’étude a confirmé l’hypothèse de la large propagation géographique des vecteurs de la leishmaniose sous un scénario de changement climatique. Toutes les espèces étudiées sont supposées gagner des nouvelles zones géographiques actuellement non favorables à la survie du vecteur. / Abstract : Leishmaniasis is endemic in 98 countries with an estimated global prevalence of 12 million cases. The yearly incidence of visceral leishmaniasis is estimated to be 0.3 million cases, while cutaneous leishmaniasis affects approximately one million people each year. In Tunisia, cutaneous leishmaniasis is still a serious health problem with thousands of cases reported every year. Since its first emergence as an epidemic in Kairouan in 1982, the disease has spread in several parts of the country. Control of cutaneous leishmaniasis is mainly based on surveillance of incident cases and treatment and studies carried out to elucidate the spatio-temporal dynamics of the disease are based only on time series analysis of the incidence. The geographical distribution of sandflies during the last decades has shifted northward from latitudes below 45○N in south Europe to latitudes just above 50○N. Recent studies show that some phlebotomine sandflies were recorded in several parts of Germany and Belgium. In Central Europe, some autochthone leishmaniasis cases are being recorded in region traditionally regarded as leishmaniasis-free countries. The objective of this work, in a first step is to i) predict the geographical distribution of cutaneous leishmaniasis and P. papatasi the main vector of the disease in Tunisia. ii) Assess the importance of environmental factors influencing the vector and disease distribution using ecological niche modeling. In a second step we attempted to i) predict the actual distribution of six leishmaniasis vectors in the Mediterranean basin. ii) predict the change in the geographical distribution of these vectors under different climate change scenarios. The MaxEnt model was used to predict the distribution of P. papatasi and cutaneous leishmaniasis cases. 24 environmental variables describing topography, land use and climate were collected. A filed survey was conducted to collect P. papatasi and cutaneous leishmaniasis cases occurrence points. MaxEnt showed a good performance for the prediction of the vector and the disease cases with an area under the ROC curve higher than 0.95 and a maximal Kappa coefficient higher than 0.7. Furthermore, population under the risk of cutaneous leishmaniasis was assessed based on population density by district and vector distribution predicted by the model. To elucidate the effect of climate change on the distribution of various leishmaniasis vectors in the Mediterranean basin, occurrence points of the studied species were collected from scientific literature between 2006 and 2012. Moreover, series of climatic variable describing temperature and precipitation for 2020, 2050 and 2080 under two climate change scenarios were obtained from the global climate database WorldClim. A consensus model was derived from six individual model based on three modeling techniques (statistical regression, machine learning and classification). The consensus model presented a good performance with a specificity varying from 81% to 96.5% and a sensitivity varying from 88% to 100%. The study confirmed the hypothesis of large spread of leishmaniasis vectors under climate change scenario. All studied species are supposed to invade new areas, actually not favourable to the vectors survival.

Aujourd'hui, la nanofiltration (NF) est perçue comme un procédé de séparation efficace et propre permettant d’extraire ou de concentrer des solutés ioniques ou neutres. Son développement à l’échelle industrielle n’est cependant pas encore optimal car les différents mécanismes de séparation sont encore mal compris. Cette thèse a porté d’une part sur l’étude des propriétés charge de surface des membranes de NF/OI et d’autre part sur les mécanismes de transport à travers des membranes de NF. Il a tout d’abord été montré, grâce à des mesures électrocinétiques réalisées sous atmosphère contrôlée, que certaines membranes commerciales subissent un post-traitement afin d’améliorer leurs performances de filtration. La détermination du potentiel zêta, grandeur caractéristique de la charge de surface, s’est révélée être une méthode adaptée pour mettre en évidence la présence d’une couche de post-traitement à la surface d’une membrane. La suite de l’étude a été consacrée à la compréhension des mécanismes de transport lors de la NF de mélanges ternaires contenant deux cations différents (Na+ et Ca2+) et un anion commun (Cl-). L’utilisation du modèle de transport SEDE a permis de montrer que les performances des membranes de NF résultent de la combinaison d’effets stériques, électriques et diélectriques. La dernière partie de ce travail a été consacrée à la NF d’un coproduit de l’industrie agro-alimentaire, le produit fermenté de soja (PFS). Il a été montré que la NF est potentiellement adaptée au dessalement du PFS (réduction de la teneur en cations monovalents) sans perte des sucres d’intérêt. / Today, nanofiltration (NF) is acknowledged as an efficient and environmentally-friendly separation process suited to extract or to concentrate neutral or ionic solutes. However, its development at industrial scale is not yet optimal because separation mechanisms are still poorly understood. This thesis focused on studying surface charge properties of NF/RO membranes and transport mechanisms through NF membranes as well. Firstly it was shown through electrokinetic measurements performed under controlled atmosphere that some commercial membranes undergo a post-treatment to improve their filtration performance. Determining the zeta potential, a physical quantity representative of the membrane surface charge, was shown to be a reliable method to highlight the presence of a post-treatment layer on the membrane surface. The second part of the study dealt with the understanding of transport mechanisms involved in NF of ternary mixtures containing two different cations (Na+ and Ca2+) and a common anion (Cl-). Using the SEDE transport model it was shown that the performance of NF membranes results from the combination of steric, electric and dielectric effects. The last part of this work was concerned with nanofiltration of a food industry co-product, the fermented soy product (PFS). It was shown that NF is potentially suitable for PFS desalination (reduction in the monovalent cation concentration) without loss of the sugars of interest.

Le carbure de zirconium (ZrC) est une céramique non oxyde utilisée dans l'industrie nucléaire et aéronautique. Cependant, ses excellentes propriétés mécaniques et physiques sont entravées par la formation d'oxydes à des températures de 500 à 600 ° C. Il est ainsi nécessaire de protéger la surface de ZrC avec d'autres matériaux tels que du carbure de silicium (SiC). La théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) combinée à une approche thermodynamique a été utilisée pour étudier la structure, les propriétés et la réactivité des surfaces de ZrC en vue de leurs fonctionnalisation. La stabilité des différentes surfaces à faible indice de ZrC a été étudiée afin de déterminer les surfaces exposées lors de la fonctionnalisation et le revêtement avec le SiC. Une étude préliminaire de la réactivité de petites molécules inorganiques telles que H2O, O2 et H2 a été effectuée. Ensuite, les propriétés des surfaces dans une atmosphère oxydante ont été modélisées pour développer des modèles pour les surfaces oxydées et les différents types de couches d'oxyde exposées. Plusieurs techniques expérimentales ont été combinées avec les études théoriques pour valider ces modèles. La Fonctionnalisation de ZrC a ensuite été étudiée en partant des différents modèles de surfaces oxydées. Les molécules utilisées classiquement pour la fonctionnalisation telles que le 3-bromopropyne et le chloro-allylediméthylsilane interagissant très peu avec la surface, nous avons proposé l’acide 3-buténoïque comme molécule qui se lie très fortement à la surface tout en montrant une très réactivité très intéressante vis à vis du diphénylsilane qui est le précurseur de SiC (après une étape de pyrolyse). / ZrC is a non-oxide ceramic applied in the nuclear and aerospace industries but the excellent mechanical and physical properties are hampered by formation of low refractory oxides at temperatures of 500-600 oC. A need exists for coating the surface with other materials like SiC. Density functional theory (DFT) combined with thermodynamic modelling was used for this study. Stabilities of the various low index surfaces of ZrC are studied to determine the appropriate surfaces for coating with SiC. A preliminary study of reactivity of small inorganic molecules such as H2O, O2, and H2 is carried out. The properties of ZrC surfaces towards oxidation is then studied to develop proper models and understanding of the different types of oxide layers exhibited at real oxidizing conditions. Several experimental techniques were combined with the theoretical studies to analyse the oxide layers formed on ZrC surfaces. Mechanical and thermodynamic models were developed to characterize the interface formed between ZrC surfaces and the oxide layer. Functionalization of ZrC was finally carried out on the exposed facets of the oxidized ZrC. The functionalized surfaces were first grafted with 3-bromo propyne and allyl(chloro)dimethylsilane followed by hydrosilylation from diphenylsilane and 1,4-diethylnylbenzene (these two monomers form a polymer macromolecule). The resulting particles are finally subjected to laser pyrolysis to yield the resulting ZrC/SiC core/shell nanocomposites. The use of H2O as functionalizing group however did not yield grafted polymer units and hence a dual functional group organic molecule (3-butenoic acid) was used to yield the desired ZrC/SiC nanocomposites.

Cette thèse porte sur l’étude de l’adsorption d’une molécule de dihydrogène sur différentes surfaces métalliques et plus particulièrement de la physisorption du dihydrogène sur des surfaces d’argent et de cuivre. Ce type d’adsorption met en jeu des interactions faibles de type van der Waals et se déroule relativement loin de la surface. A ce jour, la modélisation précise de ces systèmes (molécule physisorbée sur un métal) reste un défi. Deux types d’approches permettent d’obtenir une surface d’énergie potentielle. La première consiste à modéliser la surface métallique par un cluster et à utiliser des méthodes de calcul hautement corrélées et la seconde à considérer la périodicité de la surface et à utiliser la théorie de la fonctionnelle de la densité. Notre objectif était de coupler ces deux approches, qui ont chacune leurs avantages et leurs inconvénients, en utilisant une méthode d’incorporation. Nous avons utilisé le code VASP et la fonctionnelle vdW-DF2 pour obtenir une surface d’énergie potentielle considérant 5 des 6 degrés de liberté de la molécule de dihydrogène au dessus des différentes surfaces. Les caractéristiques de ces potentiels nous ont permis de réduire l’étude à 2 degrés de liberté (l’altitude du dihydrogène et sa rotation dans un plan perpendiculaire à la surface) pour l’approche par les clusters, qui a été réalisée avec le code MOLPRO. Nous avons comparé les données expérimentales et calculées afin de tester l’exactitude de la surface d’énergie potentielle. Pour cela, nous avons calculé les niveaux d’énergie ro-vibrationnelle de la molécule H2 physisorbée sur les différentes surfaces, en utilisant les différents potentiels 2D et nous les avons comparés avec les données des expériences de spectroscopie par perte d’énergie électronique. Pour les systèmes à dimension réduite, les niveaux d’énergie ro-vibrationnelle ont été obtenus en diagonalisant l’Hamiltonien nucléaire et en faisant une dynamique quantique par la méthode de Splitting. Pour simuler le spectre ro-vibrationnel, nous avons calculé la fonction de moment dipolaire du système suivant son orientation, par la méthode des champs finis avec des méthodes de calcul hautement corrélées. Le potentiel d’incorporation donne les résultats les plus proches de l’expérience pour les systèmes Cu(100)/H2 et Ag(100)/H2. En revanche, pour le système Ag(111)/H2 c’est le potentiel obtenu en modélisant la surface par un cluster qui donne les meilleurs résultats / This thesis concerns the study of the adsorption of a hydrogen molecule on various metallic surfaces and more particularly of the physisorption on silver and copper surfaces. This type of adsorption involves weak interactions of van der Waals type and takes place relatively far from the surface. To date, the accurate description of these systems (molecule physisorbed on a metal) is still a challenge. Two approaches allow obtaining a potential energy surface. The first one consists in modelling the metallic surface by a cluster and using highly correlated methods of calculation and the second one is considering the periodicity of the surface and using the density functional theory. Our objective was to couple these two approaches, which have their own advantages and their inconveniences, by using an embedding method. We have used the code VASP and the vdW-DF2 functional to obtain a potential energy surface considering 5 of the 6 degrees of freedom of the hydrogen molecule over the various surfaces. The characteristics of these potentials allowed to limit to 2 degrees of freedom (the height of the hydrogen molecule and its rotation in a perpendicular plan of the surface) for the study on clusters, which was achieved with the MOLPRO code. To check the accuracy of the potential energy surface we have compared the experimental data and the calculated ones. For that purpose, we have calculated ro-vibrational energy levels of the H2 molecule physisorbed on the various surfaces, by using the 2D potential determined with the various approaches and we have compared them with the experimental data obtained with electron energy loss spectroscopy. For the reduced systems, ro-vibrational energy levels were obtained by diagonalisation of nuclear Hamiltonian and with quantum dynamics by the Splitting method. To simulate the ro-vibrational spectrum, we calculated the dipole moment function of the system following its orientation, by the finite fields method with highly correlated methods of calculation. The embedding potential gives the closest results to experiment for the systems Cu(100)/H2 and Ag(100)/H2. On the other hand, for the system Ag(111)/H2, the potential obtained in modelling the surface by a cluster gives better results

La mitose est une étape clé du cycle cellulaire, très préservée chez toutes les cellules eucaryotes, durant laquelle le matériel génétique de la cellule (les chromosomes) réparti de manière égale dans les deux cellules filles. Cette équipartition du matériel génétique est cruciale pour le maintien de la stabilité génétique. Durant ce processus, les chromosomes, composés des chromatides soeurs, établissent une plaque métaphasique au centre du fuseau mitotique. Chaque chromatide est attachée à un pôle du fuseau mitotique respectif (on parle d'attachement bipolaire) vers lequel elle se dirigera durant l'anaphase. Les chromatides sont l'unité indivisible du matériel génétique durant la mitose, à l'image des atomes dans une molécule. Initialement, une fois la chromatine condensée en chromosomes, chacun de ces " objets " est détaché et réparti suivant une position précise appellée territoires chromosomiques. Toute la complexité de la mitose est de capturer chacune des chromatides et de les positionner sur la plaque métaphasique avant leur séparation et migration vers leur pôle respectif durant l'anaphase. Cette étape de la division cellulaire requiert donc non seulement un réseau complexe d'interaction et de signalisation biochimique comme dans beaucoup d'autres processus biologiques mais aussi un fin contrôle spatio-temporel du mouvement et du positionnement de ces objets de grande taille à l'échelle de la cellule. Il semblerait que l'origine du mouvement des chromosomes provienne pour une grande part de la dynamique des microtubules. Ce qui est moins certain est la part relative accordée aux différents processus régulant cette dynamique; que ce soit la dynamique intrinsèque (appelée instabilité dynamique des microtubules) ou l'effet de différentes protéines sur les microtubules comme les MAPs (Microtubule Associated Proteins) et les kinésines (protéines motrices). On notera par ailleurs que le mécanisme de transfert d'énergie entre la dynamique des microtubules et le mouvement des chromosomes est encore très largement hypothétique. La dynamique des chromosomes durant la mitose est aussi largement contrôlée par un grand nombre d'acteurs autres que les microtubules. Certains d'entre eux étant responsables de l'attachement MTs-kinétochore comme les complexes NDC80 et DAM1, tandis que d'autres sont impliqués dans la régulation de la dynamique des microtubules comme la kinésine-8 et la kinésine-13. Durant mon travail de thèse, j'ai étudié la dynamique des chromosomes en mitose chez la levure à fission, modèle celulaire dont les mécanismes primordiaux qui contrôlent la mitose sont conservés avec les eucaryotes supérieurs. En effet, j'ai caractérisé deux de ces mécanismes conservés au cours de l'évolution: l'alignement des chromosomes durant la métaphase ainsi qu'un mouvement de va et vient plus ou moins régulier le long du fuseau aussi appelé oscillation des chromosomes. J'ai montré, en analysant les trajectoires des chromosomes que ces deux processus sont pour une large part indépendants [@Mary2015]. De plus, le processus d'alignement des chromosomes, encore mal compris, est en partie contrôlé par la kinésine-8 via une activité dépendante de la longueur des microtubules. Il semblerait donc que cette kinésine soit capable de fournir une information spatiale le long du fuseau mitotique afin de positionner correctement les chromosomes. Enfin, j'ai utilisé un modèle mathématique de la ségrégation des chromosomes précédemment développé dans l'équipe afin de tester de manière quantitative les hypothèses de mécanisme du centrage des chromosomes par la kinésine-8. L'ensemble de mon travail porte donc sur le contrôle du mouvement, de l'attachement et du positionnement des chromosomes durant la mitose afin de mieux comprendre les processus biophysiques associés à la mitose. / Mitosis is a highly preserved process in all eukaryotic cells during which the genetic material (chromosomes) is divided in two parts which spread in both daughter cells. This equipartition is crucial for maintaining genetic stability. During this process, chromosomes form a metaphasic plate at the center of the mitotic spindle. Each chromatid is attached to its respective spindle pole (called bipolar attachment) toward which it will move during anaphase. Chromatids are the indivisible units of genetic material during mitosis just like atoms in a molecule. Originally each of these "\ objects\ " are detached and organized in chromosomes territories. All the complexity of mitosis resides in the capture of each chromatid by the spindle pole to exert forces to position them on the metaphase plate before their separation and migration towards their respective poles in anaphase. This step of cell division not only requires complex interaction networks and metabolic signaling pathways just like many other biological processes but also a fine spatio-temporal control of movement and positioning of these big objects relative to cell size. It is usually accepted that the origin of chromosome movement arises from microtubule dynamics. However, what is less clear is the relative importance of each of these processes regulating chromosome movement: the intrinsic dynamic instability of microtubules or the effect of their associated proteins such as MAPs and kinesins. It is also important to note that the mechanism controlling the transfer of energy between microtubule dynamics and chromosome movement is still largely hypothetical. Moreover, chromosome dynamics during mitosis is regulated by a large number of actors apart from microtubules. Some of them being responsible for MT-kinetochore attachment such as NDC80 and DAM1 complex. While others are involved in the regulation of MT dynamics such as Kinesin-8 and Kinesin-13. During my PhD, I studied fission yest chromosome dynamic during mitosis. This cellular model has the advantage of sharing many fundamental mechanisms of symmetrically dividing higher eukaryotic cells. I characterized two of these conserved mechanisms: chromosome alignment during metaphase and back and forth movement along the spindle, called chromosome oscillation. By analyzing chromosome trajectories, I showed that both processes are performed through independent mechanisms [@Mary2015]. Moreover, chromosome alignment process, which is still poorly understood, is regulated by Kinesin-8 via a length dependent activity on microtubules. This suggests that Kinesin-8 is able to provide spatial information along the mitotic spindle to properly position chromosomes. Finally, I used a mathematical model of chromosome segregation in order to test quantitatively different hypotheses of chromosome centering process. This work is thus deciphering the control of movement, attachment and positioning of chromosomes during mitosis and seeks to better understand the biophysical processes controlling mitosis.

Ce manuscrit s'inscrit dans le domaine du calcul intensif (HPC) où le besoin croissant de performance pousse les fabricants de processeurs à y intégrer des mécanismes de plus en plus sophistiqués. Cette complexité grandissante rend l'utilisation des architectures compliquée. La modélisation des performances des architectures multi-cœurs permet de remonter des informations aux utilisateurs, c'est à dire les programmeurs, afin de mieux exploiter le matériel. Cependant, du fait du manque de documentation et de la complexité des processeurs modernes, cette modélisation est souvent difficile. L'objectif de ce manuscrit est d'utiliser des mesures de performances de petits fragments de codes afin de palier le manque d'information sur le matériel. Ces expériences, appelées micro-benchmarks, permettent de comprendre les performances des architectures modernes sans dépendre de la disponibilité des documentations techniques. Le premier chapitre présente l'architecture matérielle des processeurs modernes et, en particulier, les caractéristiques rendant la modélisation des performances complexe. Le deuxième chapitre présente une méthodologie automatique pour mesurer les performances des instructions arithmétiques. Les informations trouvées par cette méthode sont la base pour des modèles de calculs permettant de prédire le temps de calcul de fragments de codes arithmétique. Ce chapitre présent également comment de tels modèles peuvent être utilisés pour optimiser l'efficacité énergétique, en prenant pour exemple le processeur SCC. La dernière partie de ce chapitre motive le fait de réaliser un modèle mémoire prenant en compte la cohérence de cache pour prédire le temps d'accès au données. Le troisième chapitre présente l'environnement de développement de micro-benchmark utilisé pour caractériser les hiérarchies mémoires dotées de cohérence de cache. Ce chapitre fait également une étude comparative des performances mémoire de différentes architectures et l'impact sur les performances du choix du protocole de cohérence. Enfin, le quatrième chapitre présente un modèle mémoire permettant la prédiction du temps d'accès aux données pour des applications régulières de type \openmp. Le modèle s'appuie sur l'état des données dans le protocole de cohérence. Cet état évolue au fil de l'exécution du programme en fonction des accès à la mémoire. Pour chaque transition, une fonction de coût est associée. Cette fonction est directement dérivée des résultats des expériences faites dans le troisième chapitre, et permet de prédire le temps d'accès à la mémoire. Une preuve de concept de la fiabilité de ce modèle est faite, d'une part sur les applications d'algèbre et d'analyse numérique, d'autre part en utilisant ce modèle pour modéliser les performance des communications \mpi en mémoire partagée. / In the race for better performance, computer architectures are becoming more and more complex. Therefore the need for hardware models is crucial to i) tune software to the underling architecture, ii) build tools to better exploit hardware or iii) choose an architecture according to the needs of a given application. In this dissertation, we aim at describing how to build a hardware model that targets all critical parts of modern computer architecture. That is the processing unit itself, memory and even power consumption. We believe that a large part of hardware modeling can be done automatically. This would relieve people from the tiresome task of doing it by hand. Our first contribution is a set of performance models for the on-core part of several different CPUs. This part of an architecture model is called the computational model. The computational model targeting the Intel SCC chip also includes a power model allowing for power aware performance optimization. Our other main contribution is an auto-tuned memory hierarchy model for general purpose CPUs able to i) predict performance of memory bound computations, ii) provide programmer with programming guidelines to improve software memory behavior.

Des simulateurs numériques sont couramment utilisés pour la prédiction et l'optimisation de l'exploitation d'aquifères et pour la détermination de paramètres physiques (e.g perméabilité) par calcul inverse. L'équation de Richards, décrit l'écoulement d'un fluide dans un milieu poreux non saturé. C'est une équation aux dérivées partielles non linéaires, dont la résolution numérique en grande dimension 3D est très coûteuse et en particulier pour du calcul inverse.Dans ce travail, une méthode de réduction de modèle (ROM) est proposée par une décomposition orthogonale propre (POD) afin de réduire significativement le temps de calcul, tout maîtrisant la précision. Une stratégie de cette méthode est de remplacer localement dans l'algorithme d'optimisation, le modèle fin par un modèle réduit type POD. La méthode de Petroc-Galerkin POD est d'abord appliquée à l'équation de Richards et testée sur différents cas, puis adaptée en linéarisant les termes non linéaires. Cette adaptation ne fait pas appel à une technique d'interpolation et réduit le temps de calcul d'un facteur [10;100]. Bien qu'elle ajoute de la complexité du ROM, cette méthode évite d'avoir à ajuster les paramètres du noyau, comme c'est le cas dans les méthodes du POD par interpolation. Une exploration des propriétés d'interpolation et d'extrapolation inhérentes aux méthodes intrusives est ensuite faite. Des qualités d'extrapolation intéressantes permettent de développer une méthode d'optimisation nécessitant de petits plans d'expériences (DOE). La méthode d'optimisation recrée localement des modèles précis sur l'espace des paramètres, en utilisant une classification à vecteurs de support non linéaire pour délimiter la zone où le modèle est suffisamment précis, la région de confiance. Les méthodes sont appliquées sur un cas d'école en milieu non saturé régit par l'équation de Richards, ainsi que sur un aquifère situé dans le "Table Mountain Group" près de la ville du Cap en Afrique du Sud. / The Richards equation describes the movement of an unsaturated fluid through a porous media, and is characterised as a non-linear partial differential equation. The equation is subject to a number of parameters and is typically computationnaly expensive to solve. To determine the parameters in the Richards equation, inverse modelling studies often need to be undertaken. As a solution to overcome the computational expense incurred in inverse modelling, the use of Proper Orthogonal Decomposition (POD) as a Reduced Order Modelling (ROM) method is proposed in this thesis to speed-up individual simulations. The Petrov-Galerkin POD approach is initially applied to the Richards equation and tested on different case studies. However, due to the non-linear nature of the Richards equation the method does not result in significant speed up times. Subsquently, the Petrov-Galerkin method is adapted by linearising the nonlinear terms in the equation, resulting in speed-up times in the range of [10,100]., The adaptation, notably, does not use any interpolation techniques, favouring an intrusive, but physics-based, approach. While the use of intrusive POD approaches add to the complexity of the ROM, it avoids the problem of finding kernel parameters typically present in interpolative POD approaches. Furthermore, the interpolative and possible extrapolation properties inherent to intrusive PODROM's are explored. The good extrapolation propertie, within predetermined bounds, of intrusive POD's allows for the development of an optimisation approach requiring a very small Design of Experiments (DOE). The optimisation method creates locally accurate models within the parameters space usign Support Vector Classification. The limits of the locally accurate model are called the confidence region. The methods are demonstrated on a hypothetical unsaturated case study requiring the Richards equation, and on true case study in the Table Mountain Group near Cape Town, South Africa.

Ces travaux de recherche ont pour objet de développer des modèles statiques et dynamiques pour un procédé de polymérisation de propylène industriel. Ces modèles ont ensuite été employés pour proposer de nouveaux procédés sur base du procédé existant. A cette fin, cette étude a réalisé les aspects suivants : ? Etude de l'état de l'art de la catalyse Ziegler-Natta pour la polymérisation d'oléfines ; ? Etude des caractéristiques des procédés de polymérisation de propylène classiques ; ? Etude des caracteristiques des réacteurs de polymérisation de propylène en suspension et en phase gazeuse en prennant comme exemple des réacteurs en série, d'une part ; et des modèles et méthodes de calcul des paramètres thermodynamiques de systèmes de polymérisation de propylène complexes, d'autre part ; ? Développement d'un modèle dynamique pour un procédé de polymérisation de propylène industriel composé d'un réacteur en suspension et plusieurs réacteurs en phase gazeuse en série. Ce modèle a été basé sur des cinétiques de polymérisation faisant appel à plusieurs sites catalytiques ; ? Etude des conditions opératories et des caractéristiques dynamiques des réacteurs ; ? Simulation des procédés de changement de grade et optimisation de ces procédés. Certains résultats de ces travaux sont originaux et significantifs sur le plan scientifique et sur le plan technologique. / In this thesis, rigorous steady and dynamic models have been developed for an industrial propylene polymerization process. They have then been used to develop new processes based on the existing one. For that purpose, this thesis has: ? reviewed the state of the art of the olefin Ziegler-Natta catalysts; ? analyzed classical propylene polymerization processes and their characteristics; ? analyzed the characteristics of industrial slurry and gas phase propylene polymerization reactors using representative slurry propylene polymerization and gas phase polymerization reactors in series; studied the models for calculating the thermodynamic properties of complex propylene polymerization systems and methods for determining their parameters; ? developed a dynamic model for an entire industrial propylene polymerization process composed of a slurry reactor and several gas phase reactors in series. This model is based on rigorous polymerization kinetics involving several Ziegler-Natta active sites ? investigated the operating conditions and dynamic characteristics of the reactors ? simulated grade transition processes and optimum polymerization processes. Some of the results are original, and scientifically and technologically relevant.