Les travaux de cette thèse portent principalement sur le développement d'une méthodologie pour la modélisation de systèmes biologiques. Cette méthodologie, basée sur une modélisation en équations différentielles, intègre aussi bien des méthodes formelles (solveur sur intervalles, solveur de formules STL), qu'analytiques (calcul de stabilité d'état stationnaire) ou numériques (algorithme d'optimisation, analyses statistiques). Elle permet l'intégration de différents types de données, telles la réponse comportementale à une perturbation ou des données quantitatives (demie-vie, concentrations). En collaboration avec une équipe de biologistes, cette méthodologie est appliquée, avec succès, au système de l'homéostasie du fer : nous étudions la réponse intracellulaire du système, via des protéines régulatrices spécifiques (protéines IRP), face à une situation de carence en fer. Un résultat majeur de cette étude est l'amélioration des connaissances sur la concentration de fer intracellulaire nécessaire à la prolifération des cellules : cette concentration est mise en avant par l'étude du modèle, puis est confirmée expérimentalement.Le deuxième volet de ces travaux portent sur le développement d'un outil pour la modélisation de réseaux de gènes avec le formalisme des réseaux de Thomas. Cet outil, développé en ASP (Answer Set Programming), permet l'intégration de différents types de données telles des données sur des mutants ou l'existence de différents états stationnaires. Cet outil permet d'éviter automatiquement l'incohérence en cas de contradiction entre différentes hypothèses sur le système. Il permet également l'inférence de propriétés biologiques telles que l'ordre entre paramètres cinétiques. / The major part of this PhD consists in the creation of a methodology to model biological systems. This methodology considers models based on differential equations, and uses formal methods (interval solver, verification of STL formula), analytical methods (study of stability) and numerical methods (optimization algorithm, statistical analysis). Moreover, many kind of data, like behavioral response to perturbation, or quantitative data (metabolite half-life and concentration) can be incorporated. In collaboration with a biologist team, this methodology is successfully applied to the iron homeostasis network : we study the response of the system to an iron depletion, at the intracellular level, based on specific regulatory proteins (IRP proteins). A major output of this study is insight into the level of iron cells need to proliferate : this concentration is pointed out by the study of the model, and is experimentally validated.The second part of the PhD is the creation of a tool to model genetic regulatory networks, using Thomas' formalism. This tool, developed using ASP (Answer Set Programming) programming language, can integrate many kind of data, like mutation data, or the existence of many steady states. It automatically avoids inconsistency in case of contradiction between different hypotheses. It also infers biological properties such as relationships between kinetic parameters.

Le papier est un matériau très commun que l'on manipule quotidiennement. Pourtant on ne le trouve que rarement dans les environnements 3d. En effet, à cause de sa structure fibreuse, le papier, de même que le son qu'il produit, présente un comportement complexe qui se révèle difficile à reproduire avec les méthodes habituelles. En particulier, la surface du papier reste constamment isométrique à son patron 2D et peut se froisser ou se déchirer, créant ainsi de fins détails géométriques. Lorsqu’il se déforme, le papier produit également un son très caractéristique qui dépend fortement de la géométrie adoptée par la surface.Dans cette thèse, nous proposons de combiner une simulation physique usuelle avec de nouvelles méthodes, procédurales ou géométriques, de façon à tirer parti de connaissances préalables afin de modéliser la surface et le son d'une feuille de papier manipulée virtuellement. Plutôt que d'obtenir des résultats précis au sens physique, nous cherchons à reproduire un comportement plausible du papier, permettant ainsi à un utilisateur de créer interactivement des animations de papier virtuel.Nous nous concentrons dans un premier temps sur le cas du papier froissé. Pour cela, nous entrelaçons une étape de simulation physique avec une étape de remaillage géométrique qui adapte le maillage aux plis du papier froissé, exploitant pour cela la dévelopabilité du papier.Nous tirons ensuite profit de ce modèle pour développer une méthode permettant de déchirer du papier virtuelle en temps réel. Nous utilisons les informations sur la géométrie fournie par l'étape de remaillage pour trouver les points pouvant potentiellement être les points de départ d'une déchirure. Nous proposons aussi une nouvelle approche hybride, à la fois physique et géométrique, pour déterminer la direction général de propagation tout en créant de façon procédurale les détails du tracé d'une déchirure en utilisant une texture représentant la répartition des fibres.Enfin, nous proposons une génération de sons de papier, à la fois plausible, dépendant de la forme de la surface et qui s'opère en temps réel. Nous analysons les informations, géométriques et dynamiques, données par le modèle d'animation pour détecter les événements produisant du son et calculer les régions dans lesquelles le son résonne. Le son résultant est synthétisé à l'aide de sons pré-enregistrés et d'une génération procédurale, de façon à tenir compte de géométrie de la surface et sa dynamique. / Although paper is a very common material in our every-day life, it can hardly be found in 3d virtual environments. Indeed, due to its fibrous structure, paper material exhibits complex deformations and sound behaviour which are hard to reproduce efficiently using standard methods. Most notably, the deforming surface of a sheet of paper paper is constantly isometric to its 2D pattern, and may be crumpled or torn leading to sharp and fine geometrical features. During deformation, paper material also has very characteristic sound, which highly depends on its complex shape.In this thesis, we propose to combine usual physics-based simulation with new procedural, geometric methods in order to take advantage of prior knowledge to efficiently model the geometry and the sound of a deforming sheet of paper. Our goals are to reproduce a plausible behaviour of paper rather than an entirely physically accurate in order to enable a user to interactively deform and create animation of virtual paper.We first focus on the case of paper being crumpled. We use the developability property of the paper to interleave the physics-based simulation with a geometric remeshing step that adapts the mesh with the fold and the sharp creases of crumpling paper. We obtain an interactive model able to reproduce the main features of crumpling paper.We then take advantages of this model to develop of method for tearing paper in real-time. We use the geometric information provided by the remeshing step of the model to detect potential starting points of tears, and propose a new hybrid, geometric and physical, method to find their general direction of propagation while creating procedurally the details of the tearing path using a fibres' texture.Finally, we propose to generate a plausible shape-dependant sound of the paper at run-time. We analyse the geometric and dynamic information provided by the model to detect sound-producing events and compute the regions in which the sound resonate. The resulting sound is synthesized from both pre-recorded sounds and procedural generation taking into account the geometry of the surface and its dynamics.

La technologie Flash représente aujourd’hui la mémoire non-volatile de référence dans plusieurs applications électroniques. Néanmoins, le « scaling » des cellules Flash conventionnelles fait aujourd’hui face à plusieurs limitations et un effort d’optimisation accru est nécessaire pour atteindre de meilleures performances, notamment en terme de fiabilité (rétention de données et tenue en endurance). La rétention de l’information stockée a ainsi fait l’objet de nombreuses études dans la littérature, aboutissant à une bonne compréhension et une modélisation précise des phénomènes de Stress Induced Leakage Current (SILC). En revanche, une description précise et microscopique des mécanismes de dégradation de cellules Flash en cours d’endurance Programmation/Effacement (P/E) reste manquante. Notamment dans le cas des technologies Flash de type NOR, dont la nature 2D des mécanismes de dégradation complexifie l’analyse, la compréhension et la modélisation de la perte de performances en cours d’endurance.Cette thèse se propose d’investiguer le vieillissement en endurance de la technologie embarquée NOR Flash 40nm produite à STMicroelectronics. Grâce à un ensemble de caractérisations électriques et de simulations TCAD spécifiquement développées, la thèse fourni une compréhension physique des différents mécanismes de vieillissement impliqués durant l’endurance. En particulier, les rôles respectifs des opérations de Programmation (par porteurs chauds) et d’Effacement (par injection Fowler-Nordheim) sont soulignés et leur impact sur les caractéristiques des cellules mémoires établis. Enfin, grâce à la description microscopique et exhaustive précédemment établie, un modèle physique reproduisant la dégradation de la cellule pendant l’endurance est proposé. L’application de ce modèle permet de définir des conditions de programmation optimales conduisant en une amélioration de la durée de vie des cellules NOR Flash considérées. / Flash technology still represents the preferred storage memory in many portable consumers and computer applications. However, the conventional Flash cell is now facing technological barriers and needs to be optimized pushing its working condition to the intrinsic physical limit. Such an optimization has to be done mainly focusing on reliability concerns, i.e. data retention and endurance, since representing the main limiting factors of technology down-scaling. For this reason, several works dealt with data retention concerns analyzing, characterizing and modeling the Stress Induced Leakage Current (SILC) with the final aim of limiting or control such an issue. However, there is no work which accurately explored the overall cell evolution during Program/Erase (P/E) cycling from a microscopic physical standpoint, especially in NOR technology, whose intrinsic 2D degradation nature makes complex the modeling and the analysis of the combined aging mechanisms.In this thesis, an in-depth investigation of P/E degradation mechanisms in 40nm NOR Flash technology issued from STMicroelectronics is conducted. With the help of advanced electrical characterization and proper TCAD simulation, this thesis provides an accurate understanding, evaluation and modeling of the different aging mechanisms involved during P/E cycling. In particular, the respective roles of Hot Carrier Degradation (HCD) and Fowler-Nordheim Stress (FNS) are pointed out, and their impact on memory cell characteristic drifts and on memory lifetime is assessed. The main challenge is to build a physically-based model which reproduces the Flash cell wear out during P/E cycling. This enables to push the memory lifetime towards its maximum intrinsic performance, as for example by correctly managing the P/E electrical operations. In addition, such an approach allows to assess the limiting physical mechanism factors for memory cell degradation and consequently to take action for some specific process step optimizations.

L'apprentissage de la lecture nécessite notamment d'acquérir une coordination fine des mouvements des yeux, de l’attention et des traitements lexicaux afin de permettre une lecture fluide et efficace. Contrairement à ce que nous ressentons, le comportement des yeux est très complexe et dépend de plusieurs facteurs liés aux propriétés du langage, aux connaissances lexicales, à l’expertise en lecture de l’individu et à la nature de la tâche. L’étude des différences interindividuelles entre les experts, les bons et les faibles lecteurs peut nous aider à mieux comprendre les processus sous – jacents de la lecture.Le contrôle fin des mouvements des yeux peut être étudié en recourant à des analyses statistiques ou à des modèles computationnels qui simulent les processus de la lecture et reproduisent des mouvements oculaires, spatialement et temporellement. Dans ces travaux de thèse, nous avons utilisé les analyses statistiques et la modélisation computationnelle pour comprendre pourquoi nous observons des différences dans les comportements en lecture entre différents groupes d’âge (adultes vs enfants) et au sein du même groupe d’âge (faibles vs bons lecteurs). Ainsi, les changements observés entre ces différents groupes peuvent être expliqués par des différences dues à l’effet du développement du contrôle oculomoteur et/ou des compétences en lecture. Une question fondamentale est la compréhension de la cause et de l’effet de ces changements au niveau des mouvements des yeux.Ainsi, les questions cruciales auxquelles nous tenterons de répondre sont les suivantes: quelles sont les différences au niveau des comportements oculomoteurs entre les différents groupes d’âge des lecteurs (adultes vs enfants) ? Pourquoi observons- nous ces différences ? Pour un public ciblé d’enfants, quelles sont les caractéristiques des comportements oculaires sur les mots, en termes de fixations, de saccades ? Comment en rendre compte dans une démarche de modélisation des processus oculomoteurs de la lecture ? / Learning to read requires the coordination of eye movements, attention, as well as lexical processing in order to achieve smooth reading. Contrary to what we perceive, the behavior of our eyes is very complex and depends on several factors linked to the properties of the language, the lexical knowledge, the reading skills and the goal of the task. The study of interindividual differences could help us to better understand the reading processes.The eye movement control during reading could be analyzed with statistical methods and with computational models which can simulate the reading processes spatially and temporally. In this work, we used both methods in order to better understand why we observe differences in the reading patterns between different groups of readers of different ages (adults vs children) and of the same age (poor and good readers). The observed changes between different groups could be explained by differences in the oculomotor development and/or by differences in lexical knowledge. One fundamental question is to understand the causes of these changes at the level of eye movement control.The crucial questions that we tried to investigate in this work are the following: what are the differences in terms of eye movements between different groups of reading age? Why do we observe these differences? What are the patterns of eye movements for different groups of poor and good readers of the same age? How can we simulate the observed patterns with computational modeling of reading?

Ce travail de thèse porte sur la compréhension et la modélisation de la combustion de mélange de nanoparticules composée d'aluminium et d'oxydes métallique. Dans ce cadre, nous avons développé un modèle cinétique, reposant sur un ensemble de phénomènes élémentaires : diffusion, réactions, condensations, évaporations et décompositions. Nous avons montré que ce modèle permet de prédire l'évolution de la pression généré en fonction de nombreux paramètres : la compaction, la proportion d'aluminium et d'oxyde métallique et la taille des particules du mélange. Enfin, ce modèle a été couplé à une description des transferts thermiques lors de la combustion, afin d'étudier l'effet des pertes thermiques dans une chambre de combustion. / This thesis work deals with understanding and modeling the combustion of a mixture of nanoparticle made of aluminum and metal oxide. In this context, we developed a kinetic model, based on multiple elementary phenomena : diffusion, reaction, condensation, vaporization and decomposition. We showed that this model allows to predict the evolution of the pressure generated during the combustion as a function of multiple parameters : packing, proportion of aluminum and metal oxide, and particle sizes. Finally, this model have been coupled with a description of the thermal transport, in order to study the effect of heat losses in a combustion chamber.

La cartographie ainsi que les sciences qui s'y rattachent, sont en constante évolution et s'adaptent aux nouvelles technologies et les domaines d'application sont de plus en plus variés. Nous souhaitons illustrer, dans ce manuscrit, l'application des systèmes d'informations géographiques à la simulation du trafic urbain en 4D grâce aux nouvelles technologies telles que les casques de réalité virtuelle. Le flux routier se traduit en équations via des simulations discrètes (voiture par voiture) et continues (assimilées à l'écoulement d'un fluide).Dans une première partie, nous allons étudier l'historique de la cartographie, plus particulièrement la représentation de la ville au cours du temps. La gestion de trafic urbain est un élément crucial pour les urbanistes et sa représentation a évolué tant par l'utilisation d'outils de plus en plus précis, que par les enjeux actuels. L'urbanisation croissante nous conduit à être de plus en plus prévoyants sur les flux urbains. Il n'est pas seulement question de réseaux routiers, ce problème d'urbanisation influence d'autres réseaux tels que les systèmes d'assainissements qui sont sous dimensionnés face à l'augmentation de foyers et de surfaces imperméables. Il est en est de même pour les réseaux d'eau potable qui doivent être sans cesse renouvelés pour subvenir aux besoins des habitants, et plus globalement avec tous les réseaux enterrés. Nous étudierons aussi dans cette partie la modélisation du réseau routier via les graphes et les hypergraphes, cela nous permettra d'optimiser le code. En effet, la modélisation choisie, développée par M. Bouillé, la représentation HBDS, se rapproche de l'écriture de code en orienté objet et permet de bien structurer un réseau. Dans la partie suivante, nous décrirons les critères de développement en passant par le choix des données sources et des langages informatiques. Celui de la donnée source est très important pour une simulation qui s'approche au plus près de la réalité. Faire des simulations sur diverses villes du monde, sans se limiter à la France, est un des buts de ce travail. Nous ferons donc une analyse des données disponibles afin de trouver les meilleures informations pour alimenter les simulations. Ensuite, nous exposerons les méthodes et les réalisations que nous avons mises en place pour cette étude. Dans cette partie, on trouvera l'organisation du code ainsi que les différents outils de géomatique permettant la simulation de trafic en ville. Nous avons créé de nombreux algorithmes avant de développer, pour optimiser le temps de conception et renforcer le modèle créé. De plus, au cours de cette partie, nous nous intéresserons à l'apport d'un outil d'aide à la décision dans ce contexte via la mise en place d'outils :- De simulation informatique,- De Système Expert avec la création d'un module d'Intelligence Artificielle. Pour finir, les résultats visuels et les perspectives de ce travail seront abordés. Nous allons décrire l'interface homme-machine qui se devait d'être la plus intuitive possible. En effet, les interfaces des SIG propriétaires sont souvent très complexes, ils doivent être accessibles pour proposer des outils variés selon les domaines d'intérêts des utilisateurs. Dans le cadre de notre thématique, nous pouvons limiter les interactions avec l'utilisateur et nous concentrer sur des usages plus ciblés sur la simulation. Nous verrons aussi l'utilisation des principes d'immersion visuelle, comme la stéréoscopie, principe encore sous exploité dans les SIG actuels / Mapping and spatial data visualization are increasingly used to communicate to a wide audience, while providing specific expertise. We want to illustrate the application of geographical information systems to 4D urban traffic simulation thanks to new technologies such as virtual reality headsets. Road flow can be described in equations by discrete simulation (car by car) and continuous simulation (as a fluid flow).Firstly, we study the cartography history, more particularly the city representation over time. Urban traffic management is a critical piece for urban planners. Its representation has changed both with precise tools uses, and with current issues. An increase in urbanization leads us to be more and more farsighted of urban flows. It's not only a road networks question. These urbanization problems impact other networks as sanitation which are undersized dealing with population and surfaces damp-proofing increases. It's the same problem with the water supply which has to be replaced to cover the population needs, and more generally with all underground networks. We also study in this part the road network model via graphs and hypergraphs to optimize the code. Indeed, the chosen model, developed by Mr. Bouillé, the HBDS representation, is close to the object oriented code writing and helps to well structure a network. Afterwards we describe the development criterion through the raw data choice and the computer languages. Raw data choice is important to get the most realist simulation. The fact to make simulation all over the world, and not only in France, is one of the aims of this work. That's why we do a data analysis to find the best data to supply simulations. Then we expose methods and achievements that we implement for this study. In this part, we present the code organization and the geomatic tools helping to the city traffic simulation. We build many algorithms before coding, to optimize the conception time and to strengthen the created model. Moreover we talk about the benefits of a decision support tool in this context via the implementation tools :- Computer simulation,- Expert System with Artificial Intelligence creation. At least, visual results and perspectives are discussed. We describe the graphical user interface which had to be user-friendly. Indeed, owner user interfaces are often complicated. It has to be approachable to offer wide tools depending on users fields. As part of our thematic, we can limit interactions with the user and focus on targeted uses on simulation. We can also see the immersion view uses as the stereoscopy, technique underused in actual GIS

Ce travail de recherche étudie les apports de l’application de la technologie RFID dans le transport et évalue l’impact de cette intégration sur la performance de la Supply Chain globale. Nous mettons une attention particulière sur l’intérêt de fournir une traçabilité continue dans un environnement complexe où des décisions réactives doivent être prises suite à l’apparition d’évènements incertains. Nous étudions la pertinence de l’implémentation de la technologie RFID dans les processus de préparation de commandes, de chargement, de routage et de déchargement, principalement sur la réaction de la Supply Chain face aux aléas susceptibles d’intervenir lors du transfert des produits vers les clients. Afin de répondre à cette problématique, nous adoptons l’approche par simulation pour effectuer une comparaison quantitative entre un système réel adoptant la technologie du code à barre et son évolution en un système doté d’une technologie RFID. Nous simulons trois scénarii : code à barre, RFID sur palette et RFID sur colis. Nous proposons des outils de modélisation qui permettent de décrire les différents processus de la Supply Chain et de prendre en compte la spécificité dynamique liée à l’incertitude de l’environnement. Nous modélisons ensuite les processus de la Supply Chain en utilisant le modèle SCOR et le diagramme d’activité d’UML. Puis, nous décrivons les différents changements impactant la structure suite à l’introduction de la technologie RFID. Les modèles proposés constituent les bases de l’étape de l’évaluation de la performance. Nous intégrons ces modèles dans le logiciel de simulation ARENA puis nous simulons et comparons les trois scénarii retenus (Code à barre, RFID sur palette et RFID sur colis). Dans un premier temps, nous appliquons à chacun, un modèle de simulation sans aléas où nous supposons que l’acheminement des produits vers les clients se déroule correctement sans aucune erreur observée. Dans un second temps, nous introduisons aléatoirement des évènements pouvant surgir lors du transfert des produits vers les clients afin d’évaluer le comportement de la Supply Chain et de mesurer les performances réalisées avec et sans utilisation de la technologie RFID. Nous évaluons l’impact de l’utilisation de la technologie sur la performance en mesurant certains indicateurs issus du modèle SCOR et directement impactés par l’utilisation de la technologie RFID : réactivité, flexibilité et taux d’utilisation des ressources. / This research studies the contributions of the application of RFID technology in transport and to evaluate the impact of this integration on the performance of the Global Supply Chain. We put a special focus on the importance of providing continuous traceability in a complex environment where reactive decisions must be made following the occurrence of uncertain events. We analyse the suitability of implementing RFID technology in picking, loading, routing and unloading processes, while highlighting how the Supply Chain reacts to the different hazards that products can face during their transfer to customers. To measure the impact of the integration of RFID on the performance of the Supply Chain, we adopt a simulation-based approach to enable a quantitative comparison between a real system adopting barcode technology and the changes that occur when this evolves into a system equipped with RFID technology. We simulate three scenarios: barcodes, RFID on pallets, RFID on boxes. We choose the modeling tools that describe the various processes of the supply chain and take into account the time dimension and the dynamic aspect. We model the process of Supply Chain using the SCOR model and the UML activity diagram. We describe later various changes affecting the structure due to the introduction of RFID technology. The proposed models are the basis for the evaluation of performance. We integrate these models in simulation software ARENA and simulate the three scenarios presented above: (Barcode, RFID on pallet and RFID on boxes. We compare the three scenarios by presenting two models. In the first, we assumed that the product’s customer shipments were done correctly without any error observed. The usefulness of this stage was that it tested the robustness of the model being simulated. Our second model randomly introduced events that might occur when products were transferred to customers. The aim here was to assess how the transport chain behaved in this kind of situation, and to measure performance achieved with and without system automation. We evaluate the impact of using technology on performance by measuring some indicators from the SCOR model and directly impacted by the use of technology RFID: responsiveness, flexibility and utilisation of resources.

La détection et l’évaluation des défauts est un processus utilisé afin d’estimer la durée de vie restante d’une structure dont la performance doit persister au-delà du temps établi au début. Le concept de Surveillance de l’Intégrité des Structures (Structural Health Monitoring – SHM) concerne le diagnostic de l’état d’intégrité des matériaux constituantes d’une structure. Cet état peut être altéré en temps par des multiples facteurs comme : l’usure de la structure due à la fatigue des matériaux, l’action des paramètres de l’environnement, ainsi que l’apparition des évènements accidentelles. Partant de ces considérations, la thèse doctorale intitulée Caractérisation des processus d’endommagement des matériaux composites à base de fibres de carbone propose de développer une étude originelle, avec du potentiel dans la création d’un système optimale pour la détection des défauts des matériaux composites depuis la phase initiale. Le travail suit systématiquement un parcours de recherche théorique et expérimentale. Il débute de la générale – l’étude des méthodes de dépistage des défauts connues et utilisées en présent il continue par l’étude des senseurs et des systèmes de senseurs pouvant être intégrés dans les matériaux composites, principalement de ceux utilisés en industrie. Les expérimentations effectuées utilisent trois méthodes différentes de détection des défauts et, finalement, est élaborée une analyse multicritères pour identifier la méthode optimale de détection des défauts qui pourrait être utilisée pour le contrôle et, aussi, pour le suivi en temps réel. / The detection and the evaluation of defects is a process used to estimate the lifetime of the materials and structures. The concept of Structural Health Monitoring - SHM concerns the diagnosis of the health state of the constituent materials of a structure. This state can be altered in time by some factors such as: the wear of the structure due to material fatigue, the action of the environmental parameters or/and the occurrence of accidental events. Based on these considerations, the doctoral thesis entitled “STUDIES AND RESEARCHES REGARDING DAMAGE DETECTION IN STRUCTURES” proposes to develop an original study, with the potential in the creation of an optimum system for the detection of defects in composite materials since the initial phase. The work is based on a coupling between theoretical and experimental approaches. In order to develop a multi-criteria analysis to identify the optimal method of detecting defects the experiments analysis were carried out using three different methods.

La surverse d’une digue fluviale (levée) peut conduire au développement d’une brèche par érosion externe, suivie d’une rupture brutale de la digue. Cela provoquerait une vague de submersion dans la plaine protégée, laquelle peut présenter des enjeux humains, économiques et financiers majeurs. La gestion et la prévention du risque d’inondation passe par une détermination précise de l’aléa. Pour ce faire, il est nécessaire d’avoir une estimation fiable du débit au travers de la brèche, donc du mécanisme de formation de la brèche et de sa dynamique d’expansion. Les approches existantes sont souvent adaptées pour les digues frontales (barrage et remblai en terre) soumises aux surverses. La transposition de ces approches pour les digues fluviales demeure peu fiable. Les processus qui régissent la formation des brèches dans les digues fluviales restent donc encore du domaine de la recherche. Un programme expérimental visant à améliorer notre compréhension des processus physiques qui régissent la rupture graduelle des digues fluviales par surverse a été mené conjointement par le Laboratoire National d’Hydraulique et Environnement (LNHE) de la division R&D d’EDF et le groupe de recherche Hydraulics in Environmental and Civil Engineering (HECE) de l’Université de Liège. Les travaux ont été conduits sur deux dispositifs expérimentaux distincts, chacun constitué d’un canal principal et d’une plaine d’inondation, séparés par une digue fluviale. Nous nous sommes focalisés sur les surverses localisées de digues homogènes non-cohésives. Une métrologie adaptée, incluant la mesure détaillée de l’évolution de la géométrie de la brèche en continu, par une technique non intrusive (profilométrie laser), a été développée et exploitée dans les travaux de cette thèse. Les tests, réalisés sous conditions contrôlées, ont permis d’investiguer l’évolution de la bèche et des débits sortants pour différentes conditions hydrauliques (débits d’entrée dansle canal principal, régulation du débit sortant en aval du canal principal, confinement de la plaine inondable). Les effets des dimensions du canal principal, de la taille des sédiments et de la cohésion apparente ou encore de la mobilité des fonds au pied de la digue ont fait également l’objet d’étude. En exploitant les mesures, l’évolution des écoulements au voisinage de la brèche a été simulée avec le code de calcul bidimensionnel TELEMAC-2D, permettant d’évaluer les performances de ce code pour des cas d’écoulements, en rupture de digue fluviale, hautement transitoires et complexes. Le couplage avec le code morpho dynamique 2-D SISYPHE a permis d’apprécier l’apport d’une modélisation hydro-morpho dynamique détaillée à l’étude des brèches dans les digues fluviales / Overtopping of fluvial dikes (dykes or embankment levees) can promote external erosion, leading to the initiation of breaching and potentially brutal dike failure and inundation of the protected area. This can generate major human, economic, and financial losses. Flood risk management and prevention require precise hazard quantification. Accurate estimate of the flow through the breach is paramount, for which a precise understanding of the breach formation and expansion is required. Existing methods are often the result of investigations conducted on overtopping of frontal dikes (embankment dams). The application of such approaches to fluvial dikes is not reliable and processes underpinning breach expansion are still under research. An innovative experimental program was conducted to fill this gap by investigating the physical processes involved in overtopping induced fluvial dike gradual breaching. Experiments were conducted in the framework of collaboration between the National Laboratory for Hydraulics and Environment (LNHE) of the R&D division of EDF and the research team Hydraulics in Environmental and Civil Engineering (HECE) of University of Liège. Experiments were conducted on two distinct experimental setups, each consisting of a main channel and floodplain area separated by an erodible fluvial dike. The focus was made on overtopping induced spatial erosion of homogenous, non-cohesive dikes. Measurements included continuous scanning of the dike geometry using a non-intrusive method (Laser Profilometry Technique), which was designed and developed specifically for the present works. Tests conducted under controlled flow and dike configurations allowed assessing the effects of channel inflow discharge, downstream channel regulation system, and floodplain confinement on the breach development and outflow. Effects of main channel size, dike material size, apparent cohesion, and bottom erodibility were studied as well. Using the experimental data, the flow features near the breach area was simulated using the two-dimensional depth-averaged hydrodynamic code TELEMAC-2D, which allowed assessing the performance of the code for highly transient and complex flows such as involved in dike breaching. Coupling TELEMAC-2D with the morphodynamic model SISYPHE enabled investigating the interest of a detailed hydro-morphodynamic modeling for fluvial dike breaching studies

Le principal objectif de ce travail de recherche est de contribuer à la définition et optimisation de procédés traditionnels de séchage et congélation des piments, afin de valoriser ces produits tout en gardant leur qualité. Dans le cas du procédé de séchage, l’étude fondamentale des principaux phénomènes de transferts qui se produisent pendant cette opération, ainsi que l’identification des processus limitant, ont montré que malgré la simultanéité temporelle des processus de transfert de matière et de chaleur, leur action couplée sur l'élément moteur de l'opération est de type de causalité en série. C'est ainsi que, lors du séchage par entraînement du produit, le transfert de matière interne correspond au phénomène limitant. De cette manière, afin d’intensifier l’opération de séchage, le procédé « swell drying », couplage du séchage par air chaud à la technologie de Détente Instantanée Contrôlée (DIC), a été étudié. L’application du procédé « swell drying » sur les piments, a permis d’améliorer les cinétiques de séchage à travers l’augmentation de la diffusivité effective de l’eau et l’accessibilité initiale de la surface des produits. De même, grâce à la nouvelle structure expansée, ce procédé a permis d’augmenter la durée de vie des produits secs à travers la réduction de l’activité de l’eau et l’augmentation de la surface spécifique. Par ailleurs, les propriétés fonctionnelles (habilité de réhydratation et capacité de rétention d’eau) et les propriétés nutritionnelles (contenu d’antioxydants et capacité antioxydant) ont été aussi améliorées. Dans le respect du procédé de congélation traditionnel, et pour l’intensifier, une étape de séchage partiel, suivi du traitement DIC avant la congélation a été proposée. Ce couplage a permis d'augmenter l’extraction des antioxydants ainsi que leur capacité antioxydante, en état plus remarquable dans le cas de flavonoïdes. Finalement, avec ces résultats, il peut être conclu que le procédé DIC couplé au séchage par convection et à la congélation peut jouer un rôle important pour la valorisation et transformation des piments. / The present research work had as main objective to contribute to the comprehension, development and improvement of the traditional drying and freezing process applied to peppers. In the case of drying process, the fundamental study of the main transfer phenomena occurred during hot air drying and the identification of the limiting process, showed that even if there exist simultaneity of the four processes of heat and mass transfer, the whole process take place in causality series. Therefore, it has been highlighted the internal mass transfer as the mainly limiting process. In this manner, with the aim to intensify the drying operation, the “Swell drying” process, the hot air drying coupling to the Instant Controlled Pressure Drop (DIC process) was studied.The application of “swell drying” process on peppers, allowed enhancing the drying kinetics by increasing the effective diffusivity of water and the starting accessibility at the surface of the products. Furthermore, thanks to the new expanded structure, this process allowed to increase the shelf life of products by decreasing their water activity and increasing their specific surface area. Moreover, the functional properties (ability of rehydration and water holding capacity) and nutritional properties (antioxidant content and antioxidant capacity), were also improved. Regarding the freezing process, in order to intensify it, a stage of partial dehydration followed by the DIC treatment was inserted previous freezing. This coupling of processes, allowed to increase the antioxidant extraction and the antioxidant capacity of the products, being special important for flavonoids. Finally, with these results it can be concluded that the DIC process, coupling to traditional drying and freezing could play an important role on the valorization and transformation of peppers.