Dans le cadre du dragage de Port-Camargue (projet national ECODREDGE-MED), l'objectif principal des travaux de thèse a été d'étudier la re-sédimentation des sédiments ré-immergés et d'appréhender les transferts de matière (particulaires et moléculaires) associés. Une approche expérimentale de caractérisation a été réalisée pour appréhender ces phénomènes, aux échelles macroscopiques (mécanismes de sédimentation), mésoscopiques (transferts de matière particulaires) et moléculaires (phénomènes de sorption). Les travaux ont porté sur l'étude de cinq sédiments et de leurs fractions granulométriques. Une méthode de séparation granulaire a donc été développée et optimisée en ce sens, soulignant l'importance de vérifier la qualité de la séparation lorsque les développements portent sur les fractions granulaires. L'approche morpho-granulaire utilisée dans la caractérisation de ces systèmes a permis, dans un premier temps, de mettre en évidence le comportement cohésif des sédiments et d'identifier différents types d'agglomérats. Elle a ensuite été utilisée pour proposer une méthode de classification simple et rapide des sédiments, basée essentiellement sur la détermination, par granulométrie laser, du rapport volumique limon/sable.En second lieu, le comportement à la re-sédimentation a été appréhendé en étudiant la stabilité physico-chimique des particules dans la colonne de sédimentation grâce à un analyseur de suspensions concentrées, le Turbiscan MA2000. Cette stratégie apporte de nouvelles connaissances, notamment sur les mécanismes de sédimentation et l'impact de certains paramètres comme le rapport limon/sable, la salinité ou la fraction volumique sur ces mécanismes. Combinée à l'analyse du Carbone Organique Total (COT), des transferts de matière ont été identifiés dans la colonne de sédimentation, via les phénomènes interparticulaires (agglomération/dispersion) et les phénomènes de sorption (adsorption/désorption). / In the framework of Port-Camargue dredge (ECODREDGE-MED project), the main objective was to study the dredged sediment re-sedimentation and matter transfers (particular and molecular matter). An experimental characterization approach was realized in order to study these phenomena working at different scales : macroscopic (sedimentation mechanisms), mesoscopic (particular matter mobilization) and molecular (sorption phenomena). These research works focused on study of five sediments and their granular fractions. A dispersion granular method was developed and highlighted the importance to verify dispersion quality of processes concerning study of granular fractions. Morpho-granular approach used in theses works permitted to highlight cohesive aspect of sediments and to identify different agglomerate types. This approach was also used to propose a classification method of sediments, based on limon/sand ratio determination by laser granulometry.Secondly, re-sedimentation behavior was investigated studying physico-chemical stability of particles in the water column with a suspension analyszer (Turbiscan MA2000). The results contributed knowledge on sedimentation mechanisms and parameter (limon/sand ratio, salinity and volume fraction) influence. With the use of TOC analyze (Total Organic Carbone), matter transfers were identified in water column, via interparticular phenomena (agglomeration/dispersion) and sorption phenomena (adsorption/désorption).

Les maladies cardiovasculaires demeurent une des principales causes mondiales de mortalité et l’hypertension en est un facteur de risque majeur. La saine alimentation joue un rôle clé dans la gestion de la tension artérielle (TA). Les données des études observationnelles suggèrent que la consommation de produits laitiers, particulièrement ceux faibles en matières grasses (m.g.), est associée à une TA plus faible et à un risque moindre de développer l’hypertension. Cependant, les résultats des études cliniques suggèrent un effet neutre de la consommation de produits laitiers sur la TA mesurée principalement en clinique. L’étude d’alimentation contrôlée réalisée dans le cadre de ce mémoire visait à évaluer l’effet de la consommation de lait et de fromage sur la TA ambulatoire de jour et sur d’autres facteurs de risque cardiométabolique. Dans un devis en chassé-croisé, 55 participants ont été assignés par randomisation à une séquence de 3 diètes expérimentales isoénergétiques d’une durée de 6 semaines chacune : 1) une diète témoin sans produit laitier; 2) une diète comprenant 3 portions de lait 1% m.g.; et 3) une diète comprenant 1 portion de fromage cheddar 31% m.g. naturellement enrichi en acide -aminobutyrique (GABA). Les valeurs de TA, tant ambulatoires qu’en clinique, étaient similaires après chaque diète. Chez les sujets dont la TA diastolique ambulatoire de base était inférieure à la médiane, la diète lait a significativement réduit la TA diastolique ambulatoire de jour de 2 mmHg par rapport à la diète témoin. Ces résultats suggèrent que la consommation de lait et de fromage à court terme a un effet globalement neutre sur la TA. / Cardiovascular disease remains one of the leading causes of death worldwide and hypertension is a major risk factor. Healthy eating plays a key role in blood pressure (BP) management. Data from observational studies suggest that consumption of dairy products, particularly those low in fat, is associated with lower BP and lower risk of developing hypertension. However, the results of clinical studies suggest a neutral effect of dairyproductconsumption on office BP. The controlled feeding study conducted as part of this memoiraimed to evaluate the effect of milk and cheese consumption on daytime ambulatory BP and other cardiometabolic risk factors. In a cross-over design, 55 participants were randomly assigned to a sequence of 3 experimental isoenergetic diets of 6 weeks each : 1) a control dairy-freediet; 2) a diet comprising 3 portions of 1% low-fat milk; and 3) a diet comprising 1 portion of cheddar cheese (31% fat) naturally enriched in -aminobutyric acid. Both ambulatory and clinical BP values were similar after each diet. In subjects with baseline ambulatory diastolic BP below the median, the milk diet significantly decreased the daytime ambulatory diastolic BP by 2 mmHg compared with the control diet. These results suggest that short-term milk and cheese consumption has an overall neutral effect on BP.

L'électrodynamique quantique en cavité et en circuit étudie l'interaction lumière-matière à son stade le plus fondamental, dans lequel un atome unique, qu'il soit naturel ou artificiel, interagit avec un seul mode du champ électromagnétique. Dans ce système, le confinement du champ augmente l'intensité de l'interaction jusqu'à permettre d'observer l'échange cohérent de quanta entre lumière et matière [1, 2, 3]. Récemment, des expériences réalisées à l'aide de qubits supraconducteurs ont démontré des couplages record caractéristiques d'un nouveau régime, dit ultra-fort, dans lequel l'état fondamental n'est plus le vide, mais un état fortement intriqué entre l'atome et le champ [4, 5]. Malgré cet accroissement gigantesque du couplage lumière-matière, ce dernier est le plus souvent négligé lorsqu'on considère l'interaction de ce système avec son environnement. En effet, la plupart des travaux théoriques publiés récemment décrivent la dynamique dissipative du système atome-cavité en se basant sur l'équation maîtresse de l'optique quantique, un modèle valide seulement dans le cas de l'atome ou du résonateur séparés [6, 7, 8, 9]. Dans ce travail, on démontre qu'employer l'équation maîtresse de l'optique quantique en couplage ultra-fort mène des prédictions qui violent la conservation de l'énergie. Pour pallier ce problème, on établit un modèle de la dissipation qui inclut le couplage atome-champ. On montre en particulier que des fluctuations aléatoires dans la fréquence de l'atome artificiel peuvent générer des excitations dans le système des fréquences précises. On indique aussi que des oscillations cohérentes à ces fréquences dans l'espacement des niveaux de l'atome pourraient être utiles pour accélérer le contrôle cohérent du système quantique. Notre modèle prédit finalement une asymétrie dans les raies de spectroscopie du système atome-cavité qui pourrait être exploitée pour sonder la densité spectrale de bruit de l'environnement des fréquences jusqu'à ce jour inexplorées.

L'imagerie par résonance magnétique de diffusion permet de mesurer l'intensité de la diffusion de l'eau dans plusieurs directions et révèle l'orientation locale des structures biologiques sous-jacentes, notamment l'orientation locale du réseau d'axones du cerveau. Une procédure appelée tractographie a pour objectif d'estimer la structure 3D de ce réseau d'axones à partir de l'information de diffusion. Les algorithmes de tractographie sont généralement contraints dans un sous-ensemble de l'image de diffusion où l'information mesurée est cohérente, par exemple par un masque de la matière blanche. L'algorithme de tractographie termine lorsqu'il atteint la frontière du masque. Quel effet le masque a-t-il sur les résultats produits par l'algorithme de tractographie ? Comment produire des résultats anatomiquement cohérents ? Dans ce mémoire, nous présentons des méthodes utilisant l'information des cartes probabilistes des tissus cérébraux provenant d'une image par résonance magnétique de type anatomique afin de produire une estimation la structure du réseau d'axones. L'objectif est d'estimer la structure 3D de la matière blanche en utilisant des connaissances a priori pour produire des résultats plus précis et cohérents. Notamment, nous proposons une approche reposant sur un filtre à particules pour modéliser la vraisemblance des structures estimées. Les résultats des méthodes développées sont comparés à d'autres méthodes sur des données synthétiques, sur des données cérébrales saines et sur des données cérébrales cliniques avec tumeurs cérébrales.

Ce mémoire porte sur la segmentation des fibres de la matière blanche et sur le développement d'outils visuels permettant d'interagir avec les résultats. Pour y parvenir, une métrique innovatrice permettant de quantifier la différence entre deux fibres de la matière blanche est créée. Cette mesure fait appel à des notions de multirésolution, de courbure, de torsion afin de caractériser la forme géométrique d'une fibre. Elle regroupe également des mesures plus simples telles la distance du cosinus, la distance euclidienne entre les centres de masse et la différence des longueurs d'arc pour capter respectivement l'orientation, la translation et la taille d'une fibre. Ensuite, une nouvelle technique de segmentation permettant de gérer des quantités importantes de données est développée. Finalement, ces nouvelles méthodes sont validées sur différents jeux de données.

Ce mémoire porte sur la gestion des effluents organiques à l'aide d'un procédé intégré de valorisation énergétique dans le contexte d'une municipalité de 150 000 habitants en considérant la génération d'énergie et la réduction des gaz à effet de serre. Dans cette optique, la digestion anaérobie devient intéressante. Un premier scénario étudie la cogénération de chaleur et d'électricité à partir du biogaz issu de la digestion anaérobie des effluents organiques gérés par la municipalité : les résidus domestiques putrescibles et les boues d'usine municipale de traitement des eaux (scénario 1). Un second scénario propose d'ajouter le lisier issu des fermes régionales pour faire de la codigestion avec les matières gérées par la municipalité et faire de la cogénération de chaleur et d'électricité (scénario 2). Le troisième scénario propose de générer du gaz naturel renouvelable (GNR) en purifiant le biogaz pour accroître son pouvoir calorifique (scénario 3). Ces scénarios sont comparés d'un point de vue économique, énergétique et environnemental à l'aide du chiffrier MATTEUS version 5.11 développé par Hydro-Québec afin de proposer le meilleur procédé intégré de gestion à la municipalité en tenant compte des trois aspects. Le scénario 1 (cogénération) mène à une période de retour sur l'investissement (PRI) de 3,7 ans avec un prix d'achat de l'électricité de 0,10$/kWh. Le scénario 2 (codigestion) accroît la production de biogaz de 37%, mais augmente la PRI à 6,8 ans à moins que le digestat produit puisse être utilisé pour faire de la valorisation agronomique; cela devient économiquement avantageux. Le scénario 3 (GNR) n'obtient pas de PRI, car le coût d'achat du gaz naturel est trop faible. Par contre, ce scénario mène à la plus faible période de retour en énergie (3,3 ans) et réduit le plus les émissions de gaz à effet de serre (4261 tCO[indice inférieur 2] eq/an). Parmi les scénarios proposés, le scénario 1, cogénération des matières organiques gérées par la municipalité, représente l'alternative la plus intéressante économiquement et devrait être favorisé à l'heure actuelle. Toutefois, le scénario 3, GNR, se démarque dans les deux autres aspects.

Dans ce mémoire sera présentée une nouvelle méthode numérique envisagée dans le but d’obtenir le pouvoir thermoélectrique à température finie. Une méthode d’entropie maximale est utilisée, ce qui était une caractéristique requise des équations dérivées. Toutes les équations nécessaires y sont présentées, ainsi que certaines astuces reliées au prolongement analytique de quantités bruitées ou de fonctions dont la convergence est lente etc. De plus, les trois fonctions de corrélation d’intérêt y sont calculées de trois façons différentes, avec les détails et les explications nécessaires. On y présente le cas de la conductivité électrique, du pouvoir thermoélectrique ainsi que la fonction de corrélation courant de chaleur-courant de chaleur. L’implémentation numérique finale s’est butée à des difficultés qui sont expliquées dans ce mémoire.

Le but de cette thèse était tout d'abord d'étudier les théories physiques qui décrivent la dynamique des polymères à l'échelle macroscopique. Le modèle de Rouse et la théorie d'enchevêtrement de P-G. de Gennes décrivent la dynamique des polymères non enchevêtrés et enchevêtrés, respectivement. Nous avons étudié les différentes transitions entre ces deux régimes en utilisant deux techniques expérimentales : Spéctroscopie dielectrique large bande et rhéologie. Un test complet du modèle de Rouse à été effectué en comparant les prédictions de ce modèle pour la dépendance en fréquence de la permittivité diélectrique et du module de cisaillement aux données expérimentales. Les effets d'enchevêtrement sur les spectres diélectriques ont été discutés. Nous avons ensuite développé des méthodes basées sur la microscopie à force électrostatique afin d'étudier les propriétés diélectriques locales. En utilisant une simulation numérique basée sur la Méthode des Charges Equivalentes, nous avons quantifié la constante diélectrique à partir de la mesure du gradient de force crée par un potentiel statique entre une pointe et un diélectrique. Cette méthode permet d'imager la constante diélectrique avec une résolution spatial de 40 nm. Le retard de phase de la composante en 2 omega de la force ou du gradient de force crée par un voltage alternatif est relié aux pertes diélectriques. Nous avons développé un mode d'imagerie des pertes diélectriques. Cette méthode simple pourrait être appliqué en biologie ou matière molle en générale afin d'étudier des variations locales de constantes dielectriques.

Des travaux récents ont montré que le transfert d'espèces neutres à travers différents types de membranes est modifié selon la composition ionique. En présence de sels, le flux de soluté est augmenté, ce qui peut conduire à une dégradation des performances des procédés. Ce travail présente les résultats d'une étude expérimentale dans laquelle les flux de diffusion de sucre dans différentes matrices ioniques, eau et électrolytes, ont été déterminés à travers des membranes échangeuses d'ions. Une procédure spécifique a été mise au point pour déterminer l'impact des différentes interactions sur les flux de solutés. Les résultats montrent que, dans les conditions étudiées, la modification du transfert de matière est due principalement aux interactions entre le matériau membranaire et la solution. Une corrélation a été établie entre l'échelle d'hydratation des contre-ions de la membrane et le flux de soluté.

Ce travail a pour but d'améliorer la connaissance des transferts de métaux entre les phases dissoute et particulaire en milieux estuariens afin d'évaluer et de mieux comprendre les variations de la répartition des métaux et de leur spéciation en fonction des conditions physico-chimiques des systèmes étudiés. Les estuaires sont caractérisés par des gradients importants de nombreux paramètres physico-chimiques tels que la salinité, le pH, la teneur en ligands organiques, la turbidité etc... Cinq estuaires ont été sélectionnés en raison de leurs caractéristiques hydrologiques, morphologiques physico-chimiques et biologiques différentes. Deux de ces estuaires sont microtidaux et débouchent sur la Méditerranée (le Rhône et l'Ebre), le troisième est un exemple type d'estuaire macrotidal pollué (l'Escaut) et les deux derniers ont des débits liquides et solides qui les situent parmi les dix plus grands fleuves du monde (le Changjiang et la Lena). Nous avons sélectionné cinq métaux (Cs, Cd, Zn, Mn et Co) dont le devenir est tributaire de la plupart des processus recensés en estuaire. Ces métaux ont par ailleurs des isotopes émetteurs gamma ayant des périodes de demi vie assez grandes, ce qui nous a permis d'utiliser une méthode de mesure des coefficients de distribution qui caractérisent les seules fractions labiles. L'application du modèle de complexation de surface pour l'interprétation des mesures de coefficients de distribution des cinq métaux dans les différents estuaires pour différentes conditions de débit et de saison a permis d'identifier les processus qui jouent un rôle dans la spéciation de ces métaux dans de tels milieux. Ces résultats peuvent s'appliquer à la compréhension des mécanismes de transfert entre phases dissoute et particulaire dans le cas d'autres métaux et d'autres systèmes aquatiques. Un intérêt particulier a été porté au rôle des colloïdes et des ligands organiques dissous dans la spéciation des métaux dans les milieux estuariens étudiés. D'une part nous avons montré que les composés organiques dissous qui s'adsorbent à la surface des particules en suspension modifient leurs propriétés de surface et contrôlent leur réactivité de surface vis-à-vis des métaux. D'autre part les colloïdes et ligands organiques dissous contribuent à la complexation des métaux dans la phase dissoute. Une méthode simple basée sur l'ajout d'un ligand ayant un fort pouvoir complexant, 1'EDTA (éthylène-diamine-tétra-acétate) a permis d'évaluer le pouvoir complexant des colloïdes et des ligands organiques dissous pour Zn et Cd dans l'estuaire du Rhône. Cependant la nature et la concentration de ces composés dissous restent inconnues.