Depuis deux d??cennies, des chercheurs et des diffuseurs utilisent des mod??lisations 3D pour rendre compte d'espaces et de structures du pass??. Cependant, les historiens demeurent g??n??ralement r??ticents envers cette mani??re de repr??senter l'histoire. Pourtant, la science historique peut tirer parti du 3D de plusieurs fa??ons. Une mod??lisation peut servir de laboratoire, une approche d??j?? utilis??e en arch??ologie. Par exemple, ?? partir d'un mod??le 3D du Colis??e, les historiens pourraient s'int??resser aux interactions entre la population romaine et le b??timent, aux techniques de construction, ?? l'impact de cette architecture monumentale sur l'??volution urbaine. La mod??lisation ne doit pas non plus se limiter aux grands monuments du pass??. L'??volution de l'architecture vernaculaire, d'un quartier populaire, d'un complexe industriel ou d'un village aborig??ne peut tout aussi bien se pr??ter ?? une analyse tirant profit d'une mod??lisation. Mais avant d'int??grer une telle approche ?? la discipline historique, il faut assurer les chercheurs du caract??re scientifique d'une maquette 3D. Un tel environnement doit pouvoir r??pondre aux m??mes crit??res scientifiques que toute autre production historique de nature acad??mique. De tels syst??mes ??? incorporant des objets virtuels, des sources et des ??l??ments narratifs ??? sont pr??sentement en d??veloppement, et je porterai donc mon attention sur l'??laboration d'une proc??dure efficace pour cr??er des environnements virtuels pertinents respectant les pratiques historiennes.

Le vieillissement croissant de la population canadienne aura une incidence, dans les ann??es ?? venir, sur les risques de fractures ost??oporotiques et autres pathologies de l'os. Parmi ces risques, les fractures avec pertes osseuses pr??sentent des d??fis consid??rables et causent un lourd fardeau ??conomique. La soci??t?? Ost??oporose Canada estime que plus de 30 milliards de dollars seront d??pens??s pour le traitement de l???ost??oporose et de leurs fractures associ??es d???ici 2018. La m??thode de comblement des pertes osseuses standard actuelle, soit l'autogreffe, est limit??e et pr??sente des risques pour le patient. ?? titre d'alternative, deux strat??gies ont ??t?? jusqu'?? maintenant ??tudi??es: les syst??mes de lib??ration de facteurs de croissance (?? growth factor delivery systems ??, GFDS) et le d??veloppement de mat??riaux biomim??tiques. Ces deux strat??gies ont comme point commun l'utilisation de facteurs de croissance ost??og??niques comme les prot??ines morphog??n??tiques osseuses (BMPs), telles la BMP-2 (r??f??rence commerciale) et la BMP-9. Malgr?? leur effet important, les BMPs restent couteuses ?? produire. Le laboratoire de N. Faucheux a d??velopp?? un peptide (pBMP-9) d??riv?? de la BMP-9 qui poss??de un effet ost??og??nique d??montr??, mais dont les m??canismes d???action et le comportement en syst??me de lib??ration restent ?? ??tre ??tudi??s. Les objectifs de ce projet de recherche ont donc port?? sur l?????tude du comportement de cellules osseuses pr??ost??oblastes murins (MC3T3-E1) face ?? ces facteurs de croissance ainsi que sur le suivi et la mod??lisation des cin??tiques de lib??ration du pBMP-9 ?? partir d???une matrice de collag??ne, utilis??e actuellement en clinique. Le m??moire poss??de ainsi trois volets. Le premier volet de ces travaux a consist?? ?? faire une revue de la litt??rature sur le processus de r??g??n??ration osseuse endochondrale afin de bien comprendre le r??le jou?? par les facteurs de croissance et cerner les d??fis de conception d???un GFDS utilis?? en r??g??n??ration osseuse. Les nouvelles approches de GFDS ont ??t?? revues en d??tail ainsi que les principaux mod??les math??matiques d??velopp??s et appliqu??s aux mol??cules th??rapeutiques. Cette revue de la litt??rature a ??t?? publi??e dans Journal of Controlled Release. Le second volet de ces travaux s???est pench?? sur l?????tude et la mod??lisation math??matique des cin??tiques de lib??ration du pBMP-9 ?? partir d???hydrogels de collag??ne. Les r??sultats exp??rimentaux ont men?? ?? la r??daction d???un article qui vient d?????tre accept?? dans la revue Journal of Controlled Release. Cette ??tude consistait ?? ??valuer les m??canismes de transfert de masse impliqu??s dans la lib??ration pour diff??rentes concentrations de pBMP-9 ?? partir d'hydrogels de collag??ne. Les cin??tiques de lib??ration ont ??t?? mod??lis??es et ont montr?? la pr??sence d'interactions importantes entre le pBMP-9 et les fibres de collag??ne. Le troisi??me volet a consist?? ?? d??terminer l'effet dose de la BMP-9 et de la BMP-2 sur la capacit?? des MC3T3-E1 ?? se diff??rencier en pr??sence ou en absence de s??rum de veau foetal (?? foetal bovine serum ??, FBS). Ces travaux ont conduit ?? la r??daction d???un article qui vient d?????tre accept?? dans la revue Tissue Engineering Part A. La BMP-9 ??tant jusqu'alors mal comprise, l'??tude s'est pench??e sur cette prot??ine tout en ayant comme objectif de transposer les connaissances au pBMP-9. Les r??sultats ont d??montr?? que les m??canismes d'action de la BMP-9 ??taient tr??s diff??rents de ceux de la BMP-2 en pr??sence de FBS. Les r??sultats ont ??galement permis d'??tablir que, ?? l'instar de la BMP-2, la pr??sence de FBS potentialise fortement l'effet ost??og??nique de la BMP-9. Cet effet a d???ailleurs pu ??tre r??cr???? par l???IGF-2. Les conclusions de ce travail favoriseront le d??veloppement de syst??mes de lib??ration ost??og??niques plus efficaces.

Le vieillissement croissant de la population canadienne aura une incidence, dans les ann??es ?? venir, sur les risques de fractures ost??oporotiques et autres pathologies de l'os. Parmi ces risques, les fractures avec pertes osseuses pr??sentent des d??fis consid??rables et causent un lourd fardeau ??conomique. La soci??t?? Ost??oporose Canada estime que plus de 30 milliards de dollars seront d??pens??s pour le traitement de l???ost??oporose et de leurs fractures associ??es d???ici 2018. La m??thode de comblement des pertes osseuses standard actuelle, soit l'autogreffe, est limit??e et pr??sente des risques pour le patient. ?? titre d'alternative, deux strat??gies ont ??t?? jusqu'?? maintenant ??tudi??es: les syst??mes de lib??ration de facteurs de croissance (?? growth factor delivery systems ??, GFDS) et le d??veloppement de mat??riaux biomim??tiques. Ces deux strat??gies ont comme point commun l'utilisation de facteurs de croissance ost??og??niques comme les prot??ines morphog??n??tiques osseuses (BMPs), telles la BMP-2 (r??f??rence commerciale) et la BMP-9. Malgr?? leur effet important, les BMPs restent couteuses ?? produire. Le laboratoire de N. Faucheux a d??velopp?? un peptide (pBMP-9) d??riv?? de la BMP-9 qui poss??de un effet ost??og??nique d??montr??, mais dont les m??canismes d???action et le comportement en syst??me de lib??ration restent ?? ??tre ??tudi??s. Les objectifs de ce projet de recherche ont donc port?? sur l?????tude du comportement de cellules osseuses pr??ost??oblastes murins (MC3T3-E1) face ?? ces facteurs de croissance ainsi que sur le suivi et la mod??lisation des cin??tiques de lib??ration du pBMP-9 ?? partir d???une matrice de collag??ne, utilis??e actuellement en clinique. Le m??moire poss??de ainsi trois volets. Le premier volet de ces travaux a consist?? ?? faire une revue de la litt??rature sur le processus de r??g??n??ration osseuse endochondrale afin de bien comprendre le r??le jou?? par les facteurs de croissance et cerner les d??fis de conception d???un GFDS utilis?? en r??g??n??ration osseuse. Les nouvelles approches de GFDS ont ??t?? revues en d??tail ainsi que les principaux mod??les math??matiques d??velopp??s et appliqu??s aux mol??cules th??rapeutiques. Cette revue de la litt??rature a ??t?? publi??e dans Journal of Controlled Release. Le second volet de ces travaux s???est pench?? sur l?????tude et la mod??lisation math??matique des cin??tiques de lib??ration du pBMP-9 ?? partir d???hydrogels de collag??ne. Les r??sultats exp??rimentaux ont men?? ?? la r??daction d???un article qui vient d?????tre accept?? dans la revue Journal of Controlled Release. Cette ??tude consistait ?? ??valuer les m??canismes de transfert de masse impliqu??s dans la lib??ration pour diff??rentes concentrations de pBMP-9 ?? partir d'hydrogels de collag??ne. Les cin??tiques de lib??ration ont ??t?? mod??lis??es et ont montr?? la pr??sence d'interactions importantes entre le pBMP-9 et les fibres de collag??ne. Le troisi??me volet a consist?? ?? d??terminer l'effet dose de la BMP-9 et de la BMP-2 sur la capacit?? des MC3T3-E1 ?? se diff??rencier en pr??sence ou en absence de s??rum de veau foetal (?? foetal bovine serum ??, FBS). Ces travaux ont conduit ?? la r??daction d???un article qui vient d?????tre accept?? dans la revue Tissue Engineering Part A. La BMP-9 ??tant jusqu'alors mal comprise, l'??tude s'est pench??e sur cette prot??ine tout en ayant comme objectif de transposer les connaissances au pBMP-9. Les r??sultats ont d??montr?? que les m??canismes d'action de la BMP-9 ??taient tr??s diff??rents de ceux de la BMP-2 en pr??sence de FBS. Les r??sultats ont ??galement permis d'??tablir que, ?? l'instar de la BMP-2, la pr??sence de FBS potentialise fortement l'effet ost??og??nique de la BMP-9. Cet effet a d???ailleurs pu ??tre r??cr???? par l???IGF-2. Les conclusions de ce travail favoriseront le d??veloppement de syst??mes de lib??ration ost??og??niques plus efficaces.

La propulsion a��robie �� grande vitesse est depuis longtemps identifi��e comme l'un des prochains sauts technologiques �� franchir dans le domaine des lanceurs spatiaux. Cependant, les v��hicules hypersoniques (HSV) fonctionnant dans des domaines de vitesse extr��mement ��lev��es, de nombreuses contraintes et incertitudes entravent les garanties des propri��t��s des contr��leurs. L'objet de cette th��se est d'��tudier la synth��se de commande d'un tel v��hicule.Pour commencer, il s'agit de d��finir un mod��le repr��sentatif d'un HSV exploitable pour la commande. Dans ce travail, nous construisons deux mod��les de HSV. Un pour la simulation en boucle ferm��e, et le second afin de poser pr��cis��ment le probl��me de commande.Nous proposons ensuite une synth��se de commande de la dynamique longitudinale dans le plan vertical de sym��trie. Celle-ci est robuste aux incertitudes de mod��lisation, tol��rante �� des saturations, et n'excite pas les dynamiques rapides n��glig��es. Ses propri��t��s sont ��valu��es sur diff��rents cas de simulation. Puis, une extension est propos��e afin de r��soudre le probl��me de commande simultan��e des dynamiques longitudinale et lat��rale, sous les m��mes contraintes.Ce r��sultat est obtenu par une assignation de fonction de Lyapunov, suite �� une ��tude des dynamiques longitudinale et lat��rale. Par ailleurs, pour traiter les erreurs de poursuite dues aux incertitudes de mod��lisation, nous nous int��ressons au probl��me de r��gulation asymptotique robuste par retour d'��tat. Nous montrons que cette r��gulation peut ��tre accomplie en stabilisant le syst��me augment�� d'un int��grateur de la sortie. Ceci constitue une extension de la structure de contr��le proportionnel-int��gral au cas des syst��mes non lin��aires.

R??sum?? : Ces travaux de th??se s'int??ressent ?? l'??tude du comportement d'une discontinuit?? dans un g??omat??riau sous sollicitations chemo-m??caniques ?? l'??chelle du laboratoire. Des essais de traction-compression cyclique ??tudient la refermeture d'une fissure. Ils indiquent que les d??formations in??lastiques seraient gouvern??es en partie par les frottements g??n??r??s lors du r??-embo??tement des l??vres de la discontinuit??, non correspondantes du fait des contraintes internes. Des joints rocheux alt??r??s chimiquement sous sollicitation tangentielle sont ??tudi??s au travers d'essais de cisaillement direct : le comportement des joints d??grad??s est profond??ment modifi?? du fait de la diminution des propri??t??s m??caniques du mat??riau de part et d'autre de la discontinuit?? et de l'accentuation de la non-correspondance des profils rugueux. Le comportement d'une discontinuit?? est mod??lis??e par le couplage d'un mod??le ??lasto-plastique endommageable continu avec une r??solution discr??te du probl??me de contact/frottement (code calcul aux ??l??ments finis Cast3M). Les r??sultats num??riques confirment les ph??nom??nes constat??s exp??rimentalement.//Abstract: To probate the technology of CO[indice inf??rieur 2] geological storage, the integrity of the site must be assure over time. This industruial problematic involves the study of the mechanical properties alteration of geomaterials in the presence of CO[indice inf??rieur 2]. The scenario at the origin of this thesis illustrates the possibility of a CO[indice inf??rieur 2] leakage on a fault located in the caprock. This geological problem is complicated by the many parameters to consider: in situ temperature and pressure, scale effect, heterogeneities of the geomaterial, geofluide composition, chemical reactions ... These works focus on the behavior of a discontinuity in a geomaterial solicited chemomechanically at the laboratory scale. They were realised in cotutelle between SIAME laboratory at the University of Pau and Pays de l'Adour (France) and the laboratory of rock mechanics and engineering geology from the University of Sherbrooke (Quebec, Canada). The first part of the experimental program was defined to characterize the reclosing of a crack under cyclic uniaxial stress. The second experimental campaign has studied the shear behavior of a rock joint chemically degraded. The data obtained were used to model the behavior of a discontinuity by the finite element method. The mechanical behavior of a crack under normal stress is assessed with cyclic tension-compression tests. Stress curve showed hysteresis during opening and closing cycles of a discontinuity in concrete, it indicated inelastic deformations The analysis of displacement field by image correlation indicated that theses deformations were partially governed by the friction generated during the closing of the discontinuity lips. Frictional phenomena are due to asperities mismatching induced by the internal stresses in the concrete. The shear behavior of a rock joint chemically damaged was studied through direct shear tests. Rough surfaces were immersed in acid solution during 6 hours at constant pH. Digitalization of these surfaces befor and after immesion, with a lase profilometer, indicates little modifications of the geometry induced by dissolution of material. Results of tests pointed out significant modifications for altered joints illustred by a of the peak shear strength and an increased of contractancy. They are induced by: 1) the mismatch enhancement of the rough profiles of the discontinuity and, 2) the degradation of the mechanical properties of the material on both sides of the discontinuity due to the chemical attack. Numerical contribution of the thesis lies in modeling the behavior of a discontinuity by the coupling of an continuous elastic-plastic damaged model with a discrete resolution of the contact/friction problem. The model is developed with the finite element code Cast3M. Geometries lips discontinuities are modeled directly from the roughness profiles from experimental scans. The numerical results correctly represent the friction phenomena observed experimentally. Finally, a model of the shear test altered joints is performed by coupling the mechanical model with chemical damage model.