In the current context of oil resources rarefaction, the development of biobased polymers is of major importance. The present work focused on the development of a biobased amorphous polyphthalamide, based on furan-2,5-dicarboxylic acid. The first part of the study was devoted to the development of a molecular modelling protocol that could calculate the glass transition temperature of polyphthalamides with accuracy. In order to do this, model polyphthalamides based on isophthalic, terephthalic acid and hexamethylene diamine were synthesized and characterized as well as simulated. By comparison between simulated and measured Tg, the protocol was validated. In a second part of the study, this protocol was applied to FDCA based polyphthalamides. These PPA were also synthesized. It was found that the PA 6-F undertakes a decarboxylation, preventing it from reaching high a molar mass. It was also found that the mechanical and thermal properties decrease as the amount of FDCA in the copolymers increases.

Nowadays, there is an increasing need for interaction in business community. In such context, organizations collaborate with each other in order to achieve a common goal. In such environment, each organization has to design and implement an interoperability security policy. This policy has two objectives: (i) it specifies the information or the resources to be shared during the collaboration and (ii) it define the privileges of the organizations' users. To guarantee a certain level of security, it is mandatory to check whether the organizations' information systems behave as required by the interoperability security policy. In this thesis we propose a method to test the behavior of a system with respect to its interoperability security policies. Our methodology is based on two approaches: active testing approach and passive testing approach. We found that these two approaches are complementary when checking contextual interoperability security policies. Let us mention that a security policy is said to be contextual if the activation of each security rule is constrained with conditions. The active testing consists in generating a set of test cases from a formal model. Thus, we first propose a method to integrate the interoperability security policies in a formal model. This model specifies the functional behavior of an organization. The functional model is represented using the Extended Finite Automata formalism, whereas the interoperability security policies are specified using OrBAC model and its extension O2O. In addition, we propose a model checking based method to check whether the behavior of a model respects some interoperability security policies. To generate the test cases, we used a dedicated tool developed in our department. The tool allows generating abstract test cases expressed in the TTCN notation to facilitate its portability. In passive testing approach, we specify the interoperability policy, that the system under test has to respect, with Linear Temporal logics. We analyze then the collected traces of the system execution in order to deduce a verdict on their conformity with respect to the interoperability policy. Finally, we show the applicability of our methods though a hospital network case study. This application allows to demonstrate the effectiveness and reliability of the proposed approaches

La formation des aérosols organiques dans l'atmosphère est étudiée via le développement d'un nouveau modèle de formation d'aérosols organiques secondaires nommé H²O (Hydrohilic/Hydrophobic Organics). Dans un premier temps, une paramétrisation de la formation d'aérosols via l'oxydation de l'isoprène est développée. Cette paramétrisation prend notamment en compte l'influence des concentrations d'oxydes d'azote sur la formation d'aérosols et leurs propriétés hydrophiles. Ensuite, H²O incluant cette paramétrisation et d'autres développements est évalué par comparaison aux mesures de carbone organique sur l'Europe. Prendre en compte les émissions de composés semi-volatils primaires gazeux (qui peuvent former des aérosols organiques secondaires après oxydation ou se condenser lors de baisses de température) améliore les performances du modèle de manière significative. En revanche, si les émissions de ces composés ne sont pas prises en compte, il en résulte une très forte sous-estimation des concentrations d'aérosols organiques en hiver. La formation d'aérosols organiques secondaires sur l'Île-de-France durant la campagne d'été de Megapoli (juillet 2009) a aussi été simulée pour évaluer les performances du modèle en zone urbaine. H²O donne de bons résultats sur l'Île-de-France bien que le modèle prévoit un pic d'aérosols organiques, provenant des émissions du trafic durant les heures de pointe, qui n'apparaît pas dans les mesures. La présence de ce pic dans les résultats du modèle peut être due à la sous-estimation de la volatilité des composés semi-volatils primaires. Il est aussi possible que les composés organiques primaires et les composés organiques secondaires ne se mélangent pas et que les composés semi-volatils primaires ne peuvent pas se condenser sur un aérosol organique majoritairement secondaire et très oxydé. Enfin, l'impact de la chimie aqueuse est étudié. Le mécanisme utilisé inclue notamment, la formation d'aérosols organiques secondaires dans la phase aqueuse des nuages par oxydation du glyoxal, du méthylglyoxal, de la méthacroleine et de la méthyl-vinyl-cétone, la formation de méthyltétrols dans la phase aqueuse des particules ou des gouttes d'eau des nuages et le vieillissement des aérosols organiques dans un nuage. L'impact des dépôts humides sur la formation d'aérosols est aussi étudié pour mieux caractériser l'impact des nuages sur les concentrations d'aérosols organiques

La très forte croissance de la population mondiale recensée au siècle dernier s'est accompagnée d'une migration des populations vers les zones urbanisées, créant en quelques décennies et sur tous les continents de véritables mégapoles dont la population excède - pour 50 d'entre elles - 7 millions d'habitants. Mais la population de ces villes a très souvent augmenté trop rapidement pour que les infrastructures existantes (réseaux routiers, transports en communs...) puissent le supporter : la prise en charge des problèmes environnementaux (qualité de l'air, gestion des déchets et des ressources...) y reste donc un vrai défi. En parallèle, les observations comme les modèles numériques relèvent la nécessité de gérer conjointement la problématique de la pollution locale dans les grandes villes et les politiques climatiques, via la prise en compte des transferts de polluants depuis l'échelle locale jusqu'à l'échelle globale. La tendance croissante des concentrations de fond en ozone sur l'Europe - et qui pose un également un problème de gestion du climat - serait ainsi en grande partie dépendante de l'augmentation des émissions des grandes villes de l'hémisphère Nord en croissance économique rapide (Monks et al., 2009).Que connaît-on de l'impact réel de ces mégapoles sur la qualité de l'air ? Peu de choses. Les travaux de recherche visant à comprendre les déterminants de la pollution oxydante ont jusqu'à présent principalement ciblé les échelles locale et régionale. Et si les interactions entre mégapoles et échelle globale ont fait l'objet de plusieurs études (Wild et Akimoto, 2001; Stohl tt al., 2002; Lawrence et al., 2003, 2007) de modélisation, il existe peu de travaux centrés sur les interactions des mégapoles avec leur environnement continental. Mes travaux de thèse se sont donc attachés à caractériser ces impacts à l'aide de la modélisation eulérienne. Mes principaux questionnements ont reposé sur la nature, l'ampleur, la portée, l'impact direct et indirect et enfin la variabilité des flux de polluants exportés par les mégapoles européennes. Mais je me suis également intéressé à la nature même de ces grands centres émetteurs, en me posant la question de la sensibilité de leurs impacts à leur structure urbaine (dense ou étalée). Le développement de nouvelles fonctionnalités dans le modèle, ainsi que son adaptation à des questionnements spécifiques (calcul de flux, nouveau schéma chimique, test d'une version dédiée à l'étude des interactions d'échelles) se sont révélés nécessaires pour apporter des réponses à mes questionnements

L'augmentation importante de la population mondiale, et par conséquent de ses besoins, exerce une pression de plus en plus importante sur les surfaces forestières. L'outil le mieux adapté au suivi des forêts, à l'échelle du globe, est la télédétection satellitaire. C'est dans ce contexte que se situe ce travail de thèse, qui vise à améliorer l'estimation des paramètres biophysiques des forêts à partir de données de télédétection. L'originalité de ce travail a été d'étudier cette estimation des paramètres biophysiques en menant plusieurs études de sensibilité avec une démarche expérimentale et sur des données simulées. Tout d'abord, l'étude a porté sur des séries temporelles de mesures de diffusiométrie radar obtenues sur deux sites : l'un constitué d'un cèdre en zone tempérée et l'autre d'une parcelle de forêt tropicale. Cette étude de sensibilité a été poursuivie en imageant, avec une résolution élevée, plusieurs parcelles aux configurations différentes à l'intérieur d'une forêt de pin. Enfin, des données optiques et radars simulées ont été combinées afin d'évaluer l'apport de la fusion de telles données dans l'inversion des paramètres biophysiques. Les résultats expérimentaux ont montré des comportements différents de la réponse radar dans le temps suivant la saison, avec notamment l'apparition de cycles journaliers lors des périodes sans pluie, autant en zone tropicale que tempérée. De plus, il a été constaté que, alors que les paramètres biophysiques liés à l'humidité du bois et du sol entraînaient des variations du signal radar de l'ordre de 1 ou 2 dB, les paramètres liés à la géométrie des arbres et à la pente du sol donnaient des variations allant jusqu'à 5 à 7 dB. Finalement, le simulateur optiqueradar a montré l'utilisation qui pourrait être faite de telles données dans le cadre de l'inversion de paramètres biophysiques.

Le présent travail de thèse porte sur la prédiction des efforts vibratoires transmis à l'interface entre deux structures mécaniques. L'étude relève de la dynamique des structures en basses fréquences et concerne des aspects relatifs à la modélisation de couplages structuraux, notamment en présence de paramètres incertains et d'aspects expérimentaux. Les équipements automobiles actifs sont des sources vibratoires qui agissent sur la structure d'accueil (souvent le châssis) sur laquelle ils sont montés. La maîtrise, a priori, du champ vibratoire (et donc acoustique) de l'assemblage, suppose la prédiction des efforts vibratoires à l'interface équipement/structure d'accueil. Le formalisme utilisé pour décrire le couplage entre sous-systèmes permet d'établir que la recherche, dans des situations pratiques, des efforts appliqués à l'accueil est un problème inverse. Une méthode prédictive des efforts est construite et validée par une mise en œuvre expérimentale. Pour que les efforts vibratoires transmis respectent un gabarit imposé a priori, un problème d'optimisation numérique de l'interface est proposé et résolu. Il sera montré que pour l'interface ainsi optimisée, la dispersion de la norme des efforts transmis est systématiquement plus faible que pour l'interface nominale.

Depuis quelques années, l'évolution moléculaire cherche à caractériser les variations et l'intensité de la sélection grâce au rapport entre taux de substitution synonyme et taux de substitution non-synonyme (dN/dS). Cette mesure, dN/dS, a permis d'étudier l'histoire de la variation de l'intensité de la sélection au cours du temps ou de détecter des épisodes de la sélection positive. Les liens entre sélection et variation de taille efficace interfèrent cependant dans ces mesures. Les méthodes comparatives, quant a elle, permettent de mesurer les corrélations entre caractères quantitatifs le long d'une phylogénie. Elles sont également utilisées pour tester des hypothèses sur l'évolution corrélée des traits d'histoire de vie, mais pour être employées pour étudier les corrélations entre traits d'histoire de vie, masse, taux de substitution ou dN/dS. Nous proposons ici une approche combinant une méthode comparative basée sur le principe des contrastes indépendants et un modèle d'évolution moléculaire, dans un cadre probabiliste Bayésien. Intégrant, le long d'une phylogénie, sur les reconstructions ancestrales des traits et et de dN/dS nous estimons les covariances entre traits ainsi qu'entre traits et paramètres du modèle d'évolution moléculaire. Un modèle hiérarchique, a été implémenté dans le cadre du logiciel coevol, publié au cours de cette maitrise. Ce modèle permet l'analyse simultané de plusieurs gènes sans perdre la puissance donnée par l'ensemble de séquences. Un travail deparallélisation des calculs donne la liberté d'augmenter la taille du modèle jusqu'à l'échelle du génome. Nous étudions ici les placentaires, pour lesquels beaucoup de génomes complets et de mesures phénotypiques sont disponibles. À la lumière des théories sur les traits d'histoire de vie, notre méthode devrait permettre de caractériser l'implication de groupes de gènes dans les processus biologique liés aux phénotypes étudiés. / In recent years, molecular evolution seeks to characterize the variation and intensity of selection through the ratio between non-synonymous and synonymous substitution rates (dN/dS). The dN/dS measure was either used to study the history of the variation of the intensity of selection over time or to detect episodes of positive selection. Correlations between selection and variations of the effective population size interfere in these measurements. The Comparative method can measure correlations between quantitative traits along a phylogeny. They are also be used to test hypotheses of correlated evolution of life history traits, like the body mass, and the substitution rate. We propose an approach combining the comparative method based on the principle of independent contrasts and a model of molecular evolution in a Bayesian probabilistic framework. By integrating along a phylogeny both ancestral reconstructions of lines and of dN/dS we estimate the covariance among traits and between traits and parameters of the model of molecular evolution. A hierarchical model was implemented in the software coevol published during this master. This model allows the simultaneous analysis of multiple genes within a single model. Parallel calculations allow increasing the size of the model to the genome scale. We studied placental mammals, where many complete genomes and phenotypic measurements are available. Based on theories of life history traits, our method is expected to characterize the association of groups of genes in biological processes related to the studied phenotypes.

Les objectifs de cette thèse sont (i) de caractériser expérimentalement les phénomènes physiques responsables du tuilage des cartons ondulés observé en usine et (ii) d’en proposer une modélisation hygro-mécanique pertinente. Afin de répondre à ces objectifs, des essais instrumentés ont été réalisés en usine. Ces essais originaux ont permis de mesurer en continu (i) les évolutions de l’humidité relative et la température au sein des piles de cartons ondulés, et (ii) l’évolution du tuilage des plaques de carton ondulé au sein des piles grâce à une suivi par imagerie. Les résultats obtenus ont été analysés au regard des paramètres procédé. Afin de mieux appréhender le phénomène de tuilage observé, qui est par nature multi-échelle (échelle du papier et du carton ondulé) et multi-physique (humidité relative, température, mécanique), des essais en laboratoire (hygroexpansion, traction, flexion) à différentes humidités relatives ont été développés et mis en œuvre afin de caractériser le comportement hygro-mécanique de différents papiers et cartons ondulés. Des essais de tuilage originaux, couplés à des mesures par imagerie, ont été réalisés et ont pu mettre en évidence l’influence de l’humidité relative et de la composition des cartons ondulés sur le tuilage. En s’appuyant sur ces expériences, une modélisation 1D du tuilage, basée sur la théorie des composites sandwich, a été proposée. Ce modèle a ensuite été comparé aux mesures de tuilage réalisées en laboratoire et en usine. Les premières comparaisons modèle-expérience ont montré la pertinence de la modélisation proposée pour décrire le tuilage du carton ondulé. Un outil permettant d’estimer l’évolution tuilage, à court et moyen terme, dans les encours a été développé et mis en place en cartonnerie afin d’améliorer la maîtrise du tuilage des cartons ondulés. / The objective of this thesis is to (i) experimentally characterize the physical phenomena responsible of curl of corrugated board usually observed during the process and (ii) to propose a hygro-mechanical modeling of the curl. For that purpose, in situ instrumented tests were carried out in the corrugated board factory. These original tests allowed to measure continuously (i) the evolution of the relative humidity and the temperature in stacks of corrugated board, and (ii) the evolution of the curl. This latter one was measured using high quality images and advanced image processing. The obtained results were analyzed in relation to the process parameters. In order to better understand the observed curl phenomenon, which is a multi-scale (scale of papers and corrugated boards) and multi-physics (relative humidity, temperature, mechanics) phenomenon, laboratory tests (hygroexpansion, tensile tests, bending tests) at different relative humidities have been performed in order to characterize the hygro-mechanical behavior of several papers and corrugated boards. Original curl tests, using high quality images and advanced image processing, have been developed and carried out. The obtained results highlight the influence of the relative humidity and the composition of corrugated cardboard on the curl. According to these experimental results, a 1D modeling of the curl, based on the sandwich composite theory, was proposed. This model was then compared to the curl measured in the laboratory and in the corrugated board factory. These first comparisons showed the relevance of the proposed modeling to describe the curl of corrugated board. Finally, a practical tool to estimate the evolution of the curl in the factory has been developed and implemented in the factory to prevent the corrugated board curl.

La conception des Alimentations Sans Interruption (ASI) a fait l’objet d’améliorations successives ces dernières années afin d’atteindre des niveaux de rendement avoisinant les 95% tout en minimisant leur encombrement. L’utilisation massive de l’électronique de puissance pour ces systèmes conduit à y concentrer tous les efforts de conception pour augmenter à la fois le rendement et la densité de puissance. Les développements constants en électronique de puissance offrent au concepteur des multitudes d’options, parmi elles, les topologies de puissance multi-niveaux et/ou entrelacées pour réduire le volume des composants passifs, les nouvelles technologies des matériaux semi-conducteurs avec l’introduction des composants grand gap, ainsi que l’avancée technologique sur les matériaux utilisés dans les composants passifs. Le choix entre ces options est un compromis pour atteindre les objectifs prédéfinis, particulièrement lorsque d’autres contraintes apparaissent pour limiter l’espace des solutions possibles, notamment l’aspect thermique, les limites technologiques ou les contraintes CEM. Ces travaux proposent la mise en œuvre de dimensionnements par optimisation multi-objectifs de l’ensemble du convertisseur avec toutes ses contraintes. Ceci offre un outil rapide pour comparer les différentes possibilités de conception optimale capable de quantifier le gain apporté au convertisseur par les différentes solutions. Pour ce faire, les différents choix topologiques et technologiques ont été traités par le développement de modèles multi-physiques acceptant des paramètres d’entrée discrets. Ainsi, les convertisseurs optimisés répondent naturellement aux contraintes industrielles cadrées par des catalogues de fournisseurs spécifiques. Pour ce faire, nous avons commencé par dresser les différentes contraintes énergétiques imposées sur l’ASI dans son environnement. L’identification des solutions adaptées à sa conception est réalisée à travers un état de l’art des recherches dans le domaine de l’électronique de puissance. Des modèles génériques des structures de puissance, ainsi que des modèles multi-physiques discrets des composants sont ensuite développés à la base des approches analytiques assurant le bon compromis entre précision et rapidité de calcul. Finalement, une méthodologie d’optimisation multi-objectif et multi contraintes est réalisé sur l’ensemble des solutions pour quantifier les performances atteintes par chacune d’elles. Des travaux expérimentaux nous ont été indispensables pour valider les modèles et les solutions optimales. Sur la base des résultats d’optimisation un convertisseur PFC de 4.2kW/L a été construit est ses performances ont été validées. / The design of Uninterruptible Power Supplies (UPS) has been successively improved in recent years to achieve efficiency levels of around 95% while minimizing their footprint. The massive use of power electronics for these systems is led to focus all design efforts to increase both efficiency and power density. The constant developments in power electronics provide the designer many options, among them the multi-level and/or interleaved power topologies in order to reduce passive components size, the new technologies of semiconductor materials with the introduction of grand gap components and advanced technology on passive components materials. The choice between these options is a compromise to achieve the predefined objectives, particularly when other constraints appear to limit the space of possible solutions, including thermal aspect, technological limitations or EMI constraints. This work proposes the implementation of multi-objective optimization methodology for the design of power converters with all its constraints. This offers a quick tool to compare the different possibilities of design and to quantify the improvement provided to the converter. To do this, different topological and technological choices were studied with the development of multi-physics models. These models can take discrete variables as input. So, optimized converters could meet industrial requirements covered by real components and their datasheets. To do this, we first establish the different constraints imposed on the UPS within its environment. Identifying solutions to design is carried through a state of the art research in the field of power electronics. Generic models of power structures and discrete multi-physical models of the components are then developed based on analytical approaches by ensuring a good compromise between accuracy and speed of calculation. Finally, multi-objective and multi constraints optimization methodology is performed on the set of design choices to quantify the performances achieved by each of them. Experimental work has been essential for us to validate the models and optimal solutions. Based on the optimization results PFC converter of 4.2kW/L was built is its performance has been validated.

Les mutations de la société au cours du dernier siècle ont de fortes répercussions sur le fonctionnement de la majorité des écosystèmes. Notre société fait face à un paradoxe complexe défini par la nécessité de satisfaire des conditions de vie décentes d’une population mondiale croissante tout en limitant les impacts négatifs sur les écosystèmes. Le concept de service écosystémique a été proposé pour accompagner la résolution de ce paradoxe et de nombreuses attentes reposent sur ce concept. Mon travail de thèse a pour objectifs d’évaluer les apports actuels de la cartographie des services écosystémiques pour caractériser les patrons spatiaux et déterminants de la multifonctionnalité des territoires.Dans le chapitre I nous proposons une analyse des associations entre le service de production agricole et quatre services de régulation au niveau des surfaces agricoles de la région Rhône-Alpes (France). Ce travail nous permet de revenir sur la définition des compromis et synergies entre services écosystémiques aussi bien que sur le concept de bouquet de services écosystèmiques. Par ailleurs, en s’inspirant du concept de niche écologique pour les espèces, nous évaluons l’adéquation spatiale entre la fourniture de services écosystèmiques et les caractéristiques socio-écologiques des milieux (i.e. leur niche socio-écologique). Nos résultats révèlent une grande variabilité dans les associations entre le service de production agricole et les services de régulation. Cette observation souligne le poids des modalités de gestion agricole dans l’orientation des associations entre services écosystèmiques. Par ailleurs, nous soulevons de nombreuses interrogations vis-à-vis de la robustesse des analyses courantes des bouquets de services écosystèmiques.L’influence de la résolution spatiale des données de modélisation sur la cartographie des services écosystèmiques est évaluée dans le chapitre II. Pour cela nous comparons les cartes utilisées dans le premier chapitre avec les informations apportées par un projet de cartographie de services écosystèmiques à haute résolution spatiale sur la région de Grenoble (projet ESNET). Cette analyse alimente une réflexion sur les limites des modèles utilisés pour cartographier les services écosystémiques.Dans le but d’améliorer la modélisation des services écosystémiques fournis par les terres agricoles, nous développons dans le chapitre III, une approche basée sur la télédétection pour cartographier l’utilisation des terres agricoles dans la région de Grenoble. L’utilisation conjointe de données satellitaires MODIS et RapidEye nous permet de déterminer les successions culturales sur 5 années à la résolution de la parcelle agricole. Validée par les données du registre parcellaire graphique, l’utilisation de ces données spatialement explicites améliore significativement notre capacité de cartographie de la production agricole et pourrait être utilisée pour cartographier de nombreux autres services écosystèmiques.Alors que le chapitre III est focalisé sur l’utilisation de la télédétection pour la cartographie de l’utilisation des terres agricoles, le chapitre IV propose une synthèse des autres utilisations des données de télédétection pouvant potentiellement contribuer à la modélisation des services écosystémiques. Ce travail est une mise en correspondance entre les capacités des approches de télédétection et les besoins des modélisateurs de services écosystémiques, sur la base d’une analyse bibliographique d’un large panel d’études de cartographie des services écosystémiques / Societal changes over the last century have strongly affected the majority of ecosystem dynamics. Our society is facing a complex paradox: how to maintain decent livelihoods for the world population while limiting negative effects of human activities on ecosystems? The concept of ecosystem services has been proposed to contribute to the solving of this paradox and it holds strong expectations. My PhD research aims at assessing the contribution of ecosystem services mapping to the definition of patterns and drivers of landscape multifunctionality.Chapter I analyses the spatial associations between the agricultural production service and four regulating services over the agricultural lands of the Rhône-Alpes region (France). This work allows us to insist on the ways trade-off and synergies between ecosystem services are defined as well as on the characterization of bundles of ecosystem services. Furthermore, taking advantage of the "ecological niches” concept usually applied to biodiversity, we assess spatial matching between the supply of ecosystem services and the socio-ecological specificities of associated areas, i.e. their social-ecological niche. Our results highlight a large variability concerning associations between agricultural production and regulating services, which illustrates the strong influence of farming practices (e.g., in terms of intensity) in defining the strength of associations between multiple services. In addition, we raised the issue of the robustness of standard statistical analyses to consistently identify bundles of ecosystem services.Chapter II assesses the influence of spatial resolution of modeled data on ecosystem services mapping. To this end, we compare the maps used in the first chapter with high spatial resolution data provided at Grenoble area scale (in the context of the ESNET project). Based on this comparison, we discuss the limits of models used to map ecosystem services.To improve the mapping of ecosystem services supplied by agricultural areas, we propose, in chapter III, a remote sensing-based approach to map agricultural land uses at high resolution on Grenoble region. Simultaneous use of MODIS and Rapideye satellite data allows us to determine cropping successions for 5 years at farming plot scale. These spatially explicit data significantly improved our abilities to map agricultural productions and may be used to map several other ecosystem services.To complete the third chapter, chapter IV gives a synthesis of remote sensing approaches that could be used to map ecosystem services, focusing on methods that are not linked to land uses identification. Based on a wide panel of ecosystem services mapping studies, we highlight data currently needed to map ecosystem services. Then we bridge these needs and the potential of remote sensing approaches for ecosystem services modelers.