S’il est bien connu que la végétation peut affecter l’érosion, le dépôt de sédiments et l’évolution à long terme du relief, la nature de cette interaction et la manière dont elle devrait être modélisée ne sont pas manifestes et peuvent dépendre du site d’étude. Comprendre les modes d’action de la végétation est indispensable pour interpréter les formes actuelles du paysage et reconstituer l’histoire de l’érosion d’une part, et pour prédire les dynamiques érosives et morphologiques de ces systèmes dans un contexte de changement climatique global d’autre part. L’objectif de la thèse est d’identifier la nature et l’amplitude de l’impact de la végétation sur l’érosion dans le cadre des terrains marneux de l’Observatoire de Draix-Bléone. Nous avons travaillé sur deux bassins de l’Observatoire de taille et de lithologie similaires mais possédant une couverture végétale contrastée : le Laval, principalement dénudé, et le Brusquet, entièrement reboisé à la fin du XIXème siècle dans le cadre de travaux de restauration entrepris sur les Alpes-de-Haute-Provence. Dans un premier temps, nous avons mené une analyse morphométrique afin d’investiguer les liens entre des indicateurs caractérisant la morphologie des bassins et la végétation. L’analyse met en évidence un lien prépondérant entre pente et végétation. Dans un second temps, afin de rendre compte de ce couplage fort entre la végétation, la topographie et l’érosion, nous avons construit un modèle d’évolution géomorphologique avec la librairie Landlab et introduit l’effet de la végétation dans ce modèle. Nous avons employé une procédure de calibration de type leave-one-out" et de validation croisée afin de calibrer et de tester simultanément l’efficacité des prédictions du modèle. Le modèle est forcé avec les séries chronologiques de crues observées sur les deux bassins versants. Les résultats des simulations indiquent que les processus de transport sur versants dépendent fortement de la couverture végétale, alors que les processus de transport dans le réseau de drainage ne semblent pas être affectés par la présence de végétation. En outre, le modèle permet d’apporter un éclairage nouveau et de conclure que, sur ce site d’étude, la végétation agit principalement sur l’érosion en réduisant l’érodabilité du sol, donc en augmentant sa cohésion, plutôt qu’en réduisant le ruissellement de surface. Enfin, le modèle ainsi que la méthodologie proposés dans ce travail de thèse, constituent un outil intéressant pour la quantification et l’évaluation des opérations de revégétalisation et de reboisement antérieures ainsi que orienter de futurs travaux de restauration. / While it is well-recognized that vegetation can affect erosion, sediment yield, and over longer time scales landform evolution, the nature of this interaction and how it should be modeled is not obvious and may depend on the study site. Understanding the modes of action of vegetation is crucial to interpret the current forms of the landscape and to reconstruct the history of erosion on one hand, and to predict the erosive and morphological dynamics of these systems in a global climate change context on the other hand. The aim of the thesis is to identify the nature and the magnitude of the vegetation impact on erosion in a context of marly catchments of the Draix-Bléone Observatory. We worked on two catchments of the Observatory with similar size and lithology but with a contrasting vegetation cover : Laval basin, mainly bare, and Brusquet basin, entirely reforested at the end of the 19th century as part of restoration work undertaken on the Alpes-de-Haute-Provence. Firstly, we carried out a morphometric analysis in order to investigate the links between indicators characterizing the basin morphology and vegetation. The analysis underlines a strong link between vegetation and slope. Secondly, so as to account for this strong coupling between vegetation, topography and erosion, we built a landscape evolution model with Landlab library and we introduced the effect of vegetation into this model. We used a leave-one-out" calibration and cross-validation procedure in order to calibrate and test simultaneously the predictive efficiency of the model. The model was forced with runoff timeseries observed on the two watersheds. Results from the simulations show that hillslope transport processes highly depend on vegetation cover, while transport processes in the fluvial network do not appear to be affected by the presence of vegetation. In addition, the model sheds a new light by demonstrating that, at this study site, vegetation acts on erosion mostly by reducing soil erodibility, thus increasing its cohesion, rather than by reducing surface runoff. Finally, the model and the methodology we propose in this thesis work, are a useful tool first, to quantify and evaluate the efficiency of previous revegetation/reforestation operations, and secondly, to provide guidances for future restoration work.

Le programme environnemental des Nations Unies indique que les bâtiments utilisent près de 40% de l'énergie,25% de l'eau et 40% des ressources globales. Ils émettent approximativement un tiers des émissions de gaz à effetde serre. Ses chiffres sont en constante augmentation si l'on considère que de plus en plus de notre temps estpassé à l'intérieur des bâtiments, avec une recherche accrue vers davantage de confort dans les espaces de vie.Aujourd'hui, les technologies embarquées et ubiquitaires rendent possible cette amélioration du confort au sein demaisons intelligentes (Smart Homes).Les travaux décrits dans ce mémoire de thèse portent essentiellement sur les approches de gestion intelligente duconfort thermique dans les bâtiments, tout en réduisant également la consommation d'énergie. Le confort thermiqueest un des critères les plus importants à prendre en compte pour améliorer le confort global des utilisateurs.Dans un premier temps, notre démarche scientifique a consisté à percevoir chaque bâtiment comme un systèmecyber-physique, c'est-à-dire un système où des éléments informatiques collaborent pour le contrôle et la commanded'entités physiques. En vue d'améliorer le confort thermique dans les bâtiments résidentiels, nous avons toutd'abord analysé les avantages et les inconvénients de méthodes de contrôle local et de méthodes de contrôleoptimal de gestion du confort. Nous avons ensuite proposé, implémenté et validé une méthode de contrôle hybride.Celle-ci est divisée en deux modules : un module d'optimisation inverse PMV, et un module de contrôle de type PID.Le premier module est utilisé pour déterminer une température intérieure que le module PID devra atteindre en tantque température de consigne. Les expériences menées en simulation montrent que cette technique permetd'améliorer le confort thermique de manière satisfaisante et efficace par rapport à un panel de méthodes proposéesdans la littérature.Dans un second temps, notre attention s'est portée sur l'amélioration du confort et de l'efficacité énergétique au seind'un ensemble de bâtiments géographiquement proches et hétérogènes, c'est-à-dire comprenant des appareilsélectriques contrôlables. Pour modéliser ce large système, nous avons utilisé le concept d'holarchie, qui est unehiérarchie d'agents holoniques (ou holons), des agents pouvant être composés d'autres agents. Nous avons ensuiteproposé, implémenté et évalué une méta-heuristique basée sur l'optimisation particulaire coopérative pour optimiserle scheduling des appareils contrôlables dans l'ensemble des bâtiments. Les résultats des expériences desimulation montrent la pertinence de l'approche pour un système comportant deux niveaux dans la holarchie.Néanmoins une extension de notre approche à des holarchies comportant davantage de niveaux serait tout à faitenvisageable. / With the development of human society, smart homes attract more and more attention from the research fields, since they can offer a great potential for improving indoor comfort and energy efficiency. In this work, firstly great effort is concentrated on the thermal comfort improvement, not only for its dominant influence on indoor comfort, but also the overriding energy consumption in residential buildings spent on it. Thus a cyber-physical system , which adopts a hybrid intelligent control method, to regulate the indoor temperature is designed and implemented. Based on this system, thermal comfort and the energy efficiency can be improved compared with other popular methods. Towards further improving energy efficiency of individual homes and the grid utility, a set of neighbouring smart homes, each comprising a number of controllable devices, and a smart grid adopting demand response are considered. Moreover, an organization centered multi-agent system is employed to model this large-scale complex system. For the reason that selfish and non-coordinated scheduling of the controllable devices for time-varying prices may lead to severe peak rebounds, hence a meta-heuristic algorithm based on cooperative particle swarm optimizationis proposed to optimize schedules of these devices. The experimental results have verified the proposed system and algorithm. In addition, the problems solved and the system designed in this dissertation belong to the two bottom layers of the smart grid holarchy. Based on these research results and the scalability of the holarchy, more complex problems from higher layers of the holarchy can be tackled in future.

L'étude des arcs électriques dans les liquides débute au XXème siècle suite à la création des premiers disjoncteurs à bain d'huile et à l'utilisation de différents procédés de soudure/découpe en pleine eau de coques de navire. Ces études ont été délaissées pendant environ 60 ans jusqu'à ce que de nouvelles applications voient le jour comme la fabrication de nanostructures (pour le génie électrique, la médecine, etc), la fracturation électrique ou encore diverses applications environnementales (dépollution, stérilisation, gazéification, ondes de chocs). Ces diverses applications se font avec des temps et des énergies mises en jeu pour la décharge très variables. Malgré ces différences, il y a toujours l'apparition d'une phase gazeuse globalement sphérique due au passage du courant. Cependant, cette phase est très peu étudiée dans la littérature notamment pour des décharges de l'ordre du kilojoule pour des durées de 10ms environ. L'objectif de la thèse est donc d'améliorer la compréhension de la formation et de la dynamique de la bulle de gaz alimentée par cet arc en jouant sur certains paramètres du système. Les travaux effectués s'articulent suivant deux axes : une étude expérimentale pour analyser le comportement de cette bulle par rapport à l'arc en modifiant notamment l'énergie injectée, la distance inter-électrode utilisée ou encore la nature du fluide employé ; et une étude numérique où un modèle diphasique 2D a été mis en œuvre sous Ansys Fluent pour simuler la création et le développement de cette phase gazeuse au sein d'une phase liquide. La complémentarité de ces deux études permet de témoigner de la présence de certains mécanismes comme ceux de la formation de bulles ou de cycles d'expansion et d'effondrement, gouvernés par des phénomènes de chauffage, d'évaporation ou électrothermiques. L'expérience mise en place se compose d'un réacteur hermétique en aluminium où l'arc électrique est amorcé par un fil fusible entre deux électrodes dans un liquide : eau ou huile. Des hublots permettent la visualisation par caméra rapide de l'espace inter électrode, et donc de l'arc et de la bulle de gaz qu'il engendre. Les caractéristiques courant et tension de l'arc électrique sont suivies dans le temps. Un capteur de pression dans le volume d'air situé au-dessus du liquide contrôle l'onde de pression générée par la décharge. Les résultats expérimentaux sont traités sous Matlab et permettent de conforter le modèle numérique mis en place. Le code utilise les équations de Navier-Stokes pour décrire les deux phases du fluide via la méthode Volume-Of-Fluids (VOF). A ces développements a aussi été intégré un modèle pour prendre en compte le transfert d'une phase de fluide vers une autre. Pour nos conditions de températures élevées, ce modèle a dû être adapté via le coefficient d'intensité de transfert de masse, qui est décrit en fonction de la température et de la proportion de phase dans une cellule. Les résultats de simulation issus de ce modèle permettent d'appuyer les observations expérimentales, et de poser les bases d'une étude sur la formation et le comportement de la phase gazeuse produite par le passage d'un arc électrique dans un liquide. / The study of electrical arcs in liquids begins in XXth century with the first oil circuit breaker and the use of welding/cutting processes on ship hulls in full water. These studies have been neglected for about 60 years, until the emergence of new applications such as the manufacture of nanostructures (for electrical engineering, medicine, etc.), electrical arc fracturing or different environmental applications (depollution, sterilization, gasification). In these applications different times and energies scales are involved for the discharge characteristics. Despite these differences, in all configurations a spherical gaseous medium dues to the current carrying path in the liquid exists. However, this gaseous phase is not much studied in the literature, particularly for an energy discharges of the order of kilojoule applied during 10ms. The goal of the thesis was to improve the understanding and to interpret the formation and the dynamic of the gas bubble created by this arc by varying the conditions. The work follows two ways: an experimental study to analyze the behavior of the bubble depending on the arc characteristics as the energy injected, the distance between the electrodes or the nature of the fluid; And a numerical study, where a 2D diphasic model has been implemented under Ansys Fluent to simulate the creation and the expansion of this gaseous phase in a liquid. The complementarity of these two approaches allows complementarities and interpretations. The experiment set up is composed by a closed aluminum reactor, where the electric arc is established in a liquid (water or oil) by a fusible wire between two electrodes. Windows allows to visualize by a speed camera the inter-electrode space, and so the arc and the gas bubble created. The current and voltage characteristics of the electric arc are recorded over time. A pressure sensor located in the volume of air above the liquid controls the pressure variations. The experimental results are treated through Matlab software and allow corroborating the numerical model developments. The code uses the Navier-Stokes equations to describe the two phases of the fluid via the Volume-Of-Fluids (VOF) method. Specifics developments have also been integrated to take into account the phase transfer at the gas/liquid interface adapting the mass transfer intensity coefficient. This coefficient is described as a function of the temperature and of the proportion of phase in a cell. The simulation results from the model support the experimental observations and build the foundations for a study on the behavior of the gaseous phase produced by the passage of an electric arc in a liquid.

Ce travail de doctorat est dédié à l’étude des mécanismes régissant l’interaction lumière-matière dans des dispositifs optoélectroniques à base d’alliages (Al,Ga,In,)N. Diverses compositions de ces alliages sont assemblées en structures multicouches de matériaux d’épaisseurs nanométriques afin d’obtenir une émission à plus grande longueur d’onde que le bleu, couleur pour laquelle la technologie est mature depuis plus de vingt ans. Il s’agit de réaliser des émetteurs efficaces de lumière jaune, verte ou blanche (avec une approche alternative au pompage optique de luminophore par une diode bleue). Les solutions solides assemblées pour obtenir des émissions à grandes longueur d’onde sont à base de GaN et de Ga0.8In0.2N, matériaux pour lesquels les mailles cristallographiques sont désaccordées. Lorsqu’elles sont déposées sur un substrat ou un pseudo-substrat de GaN, matériau pour lequel les dopages n et p sont maitrisés et permettent l’injection électrique des porteurs, les tranches de Ga0.8In0.2N subissent de très fortes compressions dans leur plan de croissance et l’énergie élastique est relaxée par la formation de défauts délétères pour le rendement lumineux. Nous avons construit des hétéro-structures plus complexes en intercalant une couche complémentaire d’Al0.2Ga0.8N afin de réduire la densité d’énergie élastique globale. L’insertion de telles couches améliore la qualité cristalline et augmente leur rendement optique. Nous avons mesuré le rendement quantique interne en utilisant la spectroscopie de photoluminescence résolue en temps et une analyse des temps de déclins par une approche de type Lotka-Volterra des équations de recombinaison pour obtenir les taux de recombinaisons radiatifs et non-radiatifs. Nous avons montré quantitativement comment les champs électriques internes résultant du contraste de polarisation électrique aux interfaces et les recombinaisons non-radiatives de type Schockley-Read-Hall contribuent à définir le rendement quantique à faible densité d’excitations (optique ou électrique). L’objectif est l’obtention d’une émission spontanée intense pour une densité d’excitation modérée. Nous avons donc conduit une campagne d’expériences en variant l’intensité d’injection. Nous avons montré que l’effet Auger est le facteur dominant régissant la chute du rendement quantique interne sous fortes densités d’injection. Nous avons étudié diverses architectures à simple puits quantique ou à puits quantiques multiples émettant à des longueurs d’onde identiques pour quantifier l’influence spécifique de l’effet Stark confiné quantique. Nous avons corrélé l’apparition d’un seuil d’excitation au-delà duquel domine la recombinaison non-radiative de type Auger avec l’augmentation du temps de recombinaison radiative et de l’énergie de localisation des porteurs dans l’alliage inhomogène. Nous arrivons à la conclusion que la localisation des porteurs produite par le champ électrique aux interfaces et les fluctuations de la composition chimique de Ga0.8In0.2N contribuent de concert, facilitant l’interaction répulsive électron-électron et la recombinaison non-radiative Auger nnp. Nous avons montré que le modèle ABC permet de bien décrire la physique du phénomène si ses trois paramètres tiennent compte des effets d’écrantages sous injections modérées et des effets de remplissage de l’espace des phases sous fortes injections. Enfin, nous nous sommes écartés de l’étude des structures traditionnellement épitaxiées selon le plan polaire (0001) pour choisir des plans d’épitaxie semi-polaire (11-22). Dans ces conditions, il a été nécessaire de fabriquer des puits quantiques en Ga0.65In0.35N. Nous avons montré que la quasi-absence d’effet Stark confiné quantique augmente de manière très significative le seuil d’excitation au-delà duquel domine la recombinaison non-radiative de type Auger. Cette amélioration par rapport aux échantillons épitaxiés selon le plan (0001) est d’autant plus marquée que la longueur d’onde émise est grande. / Non renseigné

Le flétrissement bactérien causé par Ralstonia solanacearum limite la production mondiale de nombreuses cultures. La diversité génétique étendue de la bactérie a permis au cours des dernières années de concevoir le concept de complexe d'espèces de R. solanacearum (RSSC). Le séquençage génomique de plus de 30 souches représentatives de chaque groupe phylogénétique a élargi notre connaissance de l'évolution et de la spéciation du RSSC. Cela a permis d'identifier de nouvelles fonctions associées à la virulence. En outre, un grand nombre d'études ont été réalisées sur l'interaction plantes hôtes-R. solanacearum et éclairent la génétique, la biologie moléculaire et le développement de la maladie. Ces études ont documenté les stratégies d'infection qu'utilise R. solanacearum pour faire face aux défenses immunitaires des plantes. Bien que ces données qualitatives soient fondamentales pour comprendre l'infection par R. solanacearum, elles sont insuffisantes pour savoir si une plante sera infectées ou non. Cette question fondamentale nécessiteune compréhension quantitative des processus responsables de l'infection et colonisation de la plante par la populations de R. solanacearum. Ce travail a permis une étude quantitative permettant de répondre à la question suivante:"Combien d'individus de R. solanacearum entrent de la racine pour établir la base de l'infection donnant lieu a la maladie bactérienne dans la plante?" Cela nous a permis de déterminer quels facteurs contrôlent cette dynamique d'infection de R. solanacearum au sein de la plante hôte. Cette question scientifique nécessite un réexamen du cycle de vie de R. solanacearum et la caractérisation précise de l'ensemble du processus d'infection dans la plante. Sept paramètres dynamiques ont été affinés à partir de cinq étapes d'infection de R. solanacearum. Ensuite, nous avons établi un modèle mathématique de la dynamique dans l'hôte de la bactérie par l'intégration de ces paramètres. Le modèle suggère que toute la dynamique de la population influe sur la taille de la population de R. solanacearum. L'évaluation in vivo des paramètres et de leurs interactions prédit une petite taille de la population fondatrice, autour de quatre centaines de celluels bactériennes, ce qui a été confirmé par des mesures expérimentales avec une approche probabiliste. Pour comprendre les mécanismes qui restreignent la population de R. solanacearum, nous avons étudié les impacts de la virulence bactérienne, des barrières des plantes et du facteur environnemental sur la population fondatrice de l'infection. Nous avons montré que le goulot d'étranglement des infections est principalement modulé par l'agent pathogène (arsenal de virulence), l'hôte (caractéristiques physiques et immunitaires) et les conditions environnementales (température) en accord avec des études qualitatives. / Bacterial wilt caused by Ralstonia solanacearum limits the global production of many crops. The extensive genetic diversity of the bacterium has in recent years led to the concept of a R. solanacearum Species Complex (RSSC). Genome sequencing of over 30 representative strains of the each phylogenetic groups has broadened our knowledge of the evolution and speciation of RSSC. This enabled the identification of novel virulence-associated functions. Furthermore, a large number of studies have been carried on plants-R. solanacearum interactions and shed light on the genetics, molecular biology, and disease development. These studies have documented the infection strategies of R. solanacearum employed to cope with plant immune defenses. Although these qualitative investigations are a basis to understand the pathogenesis of R. solanacearum, they are insufficient to know whether or not plants will be diseased. These fundamental questions require a quantitative understanding of the processes responsible for the rise, dissemination and fall of the infection populations of R. solanacearum. This work pioneered the quantitative study in plant bacterial pathogens by addressing the following question: "How many R. solanacearum individuals enter from the root to establish the bacterial wilt disease in plant?" It allowed us to determine what factors control the infection dynamics of R. solanacearum within the host plant. This scientific question requires a re-examination on the life cycle of R. solanacearum and the precise characterization of the whole infection process in plant. Seven dynamical parameters were refined from five subsequent infection steps of R. solanacearum in host plant. Then, we established a mathematical model of within-host dynamics of the bacterium by the integration of these parameters. The model suggests that the whole population dynamics influences the founding population/bottleneck size of R. solanacearum. The in vivo assessment of parameters and their interactions predicted a small founding population size, around four hundred bacterial cells, which was confirmed by experimental measurements with a probabilistic approach. To understand mechanisms restricting R. solanacearum population, we further investigated impacts of bacterial virulence, plant barriers and environmental factor on the infection founding population. We showed that infection bottleneck is mainly modulated by the pathogen (virulence arsenal), the host (physical and immunity traits) and the environmental conditions (temperature).

Esta dissertação é um estudo teórico sobre as relações entre as linguagens do meio impresso e as do meio digital. A hipótese de que o jornal diário sofre modelizações a partir dos textos culturais advindos da Internet conduz todo o roteiro de investigações. O sentido de estruturas modelizantes, assim como de outros conceitos em que se ancoram a pesquisa advém da teoria Semiótica russa ou da cultura, nascida na Escola de Tártu, Estônia. Com esse aporte, espera-se compreender como a cultura refaz as linguagens e recodifica o sistema do jornalismo impresso, operando semioses e criando novos textos nesse âmbito. A pesquisa adota como conjunto conceitual principal os termos forjados nas reflexões do grupo de intelectuais russos, mas amplia suas análises a partir de outros postulados e contribuições, tais como dialogismo, discurso e conceitos pertencentes à área do jornalismo e das novas mídias. Valendo-se de recursos quantitativos a partir de uma amostra de seis jornais brasileiros de expressão nacional, este estudo investiga possibilidades de modelização, sobretudo, sob o exercício do papel do hiperlink enquanto signo. Ao constatar essa determinação da linguagem digital sobre o impresso, o estudo analisa a ampliação do campo de significação que a Internet provoca sobre os sistemas culturais de nosso tempo, instaurando-se como parte de uma mente da cultura e atuando a partir de um diagrama de pensamento. Tais perspectivas não encerram as análises nos resultados obtidos, mas amplia o campo de visão para novos problemas. / This dissertation is a theoretical study on the relationship between the languages of the press and the digital medium. The hypothesis that the daily suffers modeling from cultural texts coming from the Internet drives the entire script investigations. The sense of modelizations structures, as well as other concepts that are anchored in research comes from semiotics theory of culture or russian semiotics, born in the School of Tartu, Estonia. With this contribution we hope to understand how culture remakes languages and recode the system of press operating semioses and creating new texts in this area. The research adopts the main conceptual terms set forged in the reflections of the group of russian intellectuals, but extends their analyzes from other postulates and contributions, such as dialogism, discourse and concepts pertaining to the field of journalism and new media. Drawing on quantitative resources from a sample of six brazilian newspapers of national expression this study investigates the possibilities of modeling, especially in the exercise of the role of the hyperlink as a sign. With this determination of the digital language int the press, the study examines the expansion of the field of signification that the Internet brings about cultural systems of our time, establishing themselves as part of a mind of culture working from a diagram thought. Such views do not contain the analysis of the results obtained, but expands the vision for new problems.

L'évolution est-elle prédictible? Alors que la réponse habituelle est un non presque unanime, un corpus croissant de connaissances suggère qu'il est temps de revoir cette réponse. Même si les mutations sont toujours considérées comme aléatoires, la détection de patterns génétiques sous-jacents aux événements évolutifs ouvre la porte sur des stratégies potentielles permettant de prévoir les trajectoires évolutives suivies par les organismes lorsqu'ils s'adaptent à des contraintes changeantes. Quand les organismes subissent une spécialisation fonctionnelle (à travers la perte de gènes et de fonctions) pour s'adapter à des signaux environnementaux donnés, les trajectoires évolutives possibles qu'ils peuvent emprunter sont restreintes et devraient donc être plus facilement prévisibles. Dans ce contexte d'évolution réductive par spécialisation, les objectifs de cette thèse sont de mieux comprendre l'interaction entre contraintes environnementales, métabolisme, évolution génétique et adaptations fonctionnelles, et dans un deuxième temps de prédire, pour des contraintes données, les trajectoires évolutives qui seront suivies par les organismes pour s'adapter à ces contraintes. Une première approche met l'accent sur l'importance des interactions biotiques en tant que déterminants des trajectoires évolutives, et comment, en modélisant une hausse bénéfique de dépendance envers un bien commun, il est possible de prédire la dynamique d'une population subissant de tels évènements évolutifs. Une deuxième approche étudie comment les changements observés au niveau métabolique et fonctionnel et engendrés par des modifications de contraintes environnementales pourraient être prévus et testés. Sur la base d'une vision centrée sur le métabolisme, des travaux de modélisation et des travaux d’expérimentions ont été combinés pour étudier l'évolution de la spécialisation aux niveaux génétiques, métaboliques et fonctionnels. Nous montrons que les trajectoires évolutives suivies peuvent-être partiellement prédites en fonction de conditions environnementales spécifiques, mais que ces prédictions sont limitées en raison de la complexité du réseau de l'expression génétique. Ce travail exploratoire et interdisciplinaire augmente les connaissances sur les déterminants évolutifs et les trajectoires suivies par l'organisme au cours d’un phénomène de spécialisation. Il démontre également un grand potentiel de prédiction, notamment grâce à une perception métabolique des systèmes. / Is evolution predictable? While the usual response is an almost unanimous No, a growing corpus of knowledge suggests it is time to seriously revisit this answer. Even though mutations are still assumed to be random, the detection of genetic patterns underlying evolutionary events opens the door on potential strategies to forecast the evolutionary trajectories followed by organisms when they adapt to changing constraints. When organisms undergo functional specialization (through genes and function loss) to adapt to given environmental cues, the possible evolutionary paths they can take are restrained and should thus be more easily predictable. In this context of reductive evolution through specialization, the objectives of this thesis are to understand better the interaction between environmental constraints, metabolism, genetic evolution and functional adaptations, and in a second time to predict, for given environmental constraints, the evolutionary trajectories which will be followed by organisms to adapt to these constraints. A first approach focuses on the importance of biotic interactions as being determinants of evolutionary trajectories, and how by modelling a beneficial rise of dependency on a common good, we could predict the dynamic of a population undergoing such evolutionary events . A second approach investigates how changes entailed in metabolisms and functions by a change in environmental constraints could be forecast and tested. Based on a metabolic-centered view, we combined modelling and experimental work to encompass the evolution of specialization at the genetic, metabolic and functional levels. We show that evolution trajectories can partially be predicted according to specific environmental conditions, but that these predictions are limited due to the intricacy of the genetic expression network. This exploratory and interdisciplinary work increases the knowledge on evolutionary determinants and trajectories followed by organism during specialization. It also demonstrate a great potential for predictions, notably through a metabolic perception of the systems.

Le contexte de cette thèse est à l’intersection des contextes des grilles de calculs, des nouvelles technologies du Web ainsi que des Clouds et des services à la demande. Depuis leur avènement au cours des années 90, les plates-formes distribuées, plus précisément les systèmes de grilles de calcul (Grid Computing), n’ont pas cessé d’évoluer permettant ainsi de susciter multiple efforts de recherche. Les grilles de PCs ont été proposées comme une alternative aux super-calculateurs par la fédération des milliers d’ordinateurs de bureau. Les détails de la mise en oeuvre d’une telle architecture de grille, en termes de mécanismes de mutualisation des ressources, restent très difficile à cerner. Parallèlement, le Web a complètement modifié notre façon d’accéder à l’information. Le Web est maintenant une composante essentielle de notre quotidien. Les équipements ont, à leur tour, évolué d’ordinateurs de bureau ou ordinateurs portables aux tablettes, lecteurs multimédias, consoles de jeux, smartphones, ou NetPCs. Cette évolution exige d’adapter et de repenser les applications/intergiciels de grille de PCs qui ont été développés ces dernières années. Notre contribution se résume dans la réalisation d’un intergiciel de grille de PCs que nous avons appelé RedisDG. Dans son fonctionnement, RedisDG reste similaire à la plupart des intergiciels de grilles de calcul, c’est-à-dire qu’il est capable d’exécuter des applications sous forme de «sacs de tâches» dans un environnement distribué, assurer le monitoring des noeuds, valider et certifier les résultats. L’innovation de RedisDG, réside dans l’intégration de la modélisation et la vérification formelles dans sa phase de conception, ce qui est non conventionnel mais très pertinent dans notre domaine. Notre approche consiste à repenser les grilles de PCs à partir d’une réflexion et d’un cadre formel permettant de les développer, de manière rigoureuse et de mieux maîtriser les évolutions technologiques à venir. / The context of this work is at the intersection of grid computing, the new Web technologies and the Clouds and services on demand contexts. Desktop Grid have been proposed as an alternative to supercomputers by the federation of thousands of desktops. The details of the implementation of such an architecture, in terms of resource sharing mechanisms, remain very hard. Meanwhile, the Web has completely changed the way we access information. The equipment, in turn, have evolved from desktops or laptops to tablets, smartphones or NetPCs. Our approach is to rethink Desktop Grids from a reflexion and a formal framework to develop them rigorously and better control future technological developments. We have reconsidered the interactions between the traditional components of a Desktop Grid based on the Web technology, and given birth to RedisDG, a new Desktop Grid middelware capable to operate on small devices, ie smartphones, tablets like the more traditional devicves (PCs). Our system is entirely based on the publish-subscribe paradigm. RedisDG is developped with Python and uses Redis as advanced key-value cache and store.

Avec la découverte d'anciens réseaux de rivières sur Mars et la détection de planètes telluriques tempérées autour d'étoiles voisines, nous disposons à présent d'un terrain de jeu formidable pour explorer si la vie est abondante ou rare dans l'Univers. Mon travail de thèse vise à mieux comprendre les conditions dans lesquelles une planète peut maintenir de l'eau liquide - substrat essentiel de la vie - à sa surface. À l'aide de modèles numériques de climat 3-D, et de calculs et mesures spectroscopiques, j'ai mené pendant ma thèse deux enquêtes. Premièrement, j'ai exploré les climats passés de Mars, pour comprendre comment se sont formées les énigmatiques rivières martiennes. À part la Terre, Mars est la seule planète qui a été habitable, mais nous ne savons toujours pas pourquoi. J'ai montré que les évènements extrêmes (formation des vallées de débâcle, impacts de météorites) qui ont pourtant profondément marqué la surface de Mars ne peuvent pas expliquer à eux seuls la formation de ces réseaux fluviaux. Mes travaux de thèse ont également permis d'établir que la présence de gaz à effet de serre réduits (hydrogène, méthane) offre une solution alternative prometteuse. Deuxièmement, j'ai étudié les atmosphères possibles des exoplanètes solides et tempérées, notamment celles orbitant autour de petites étoiles comme Proxima et TRAPPIST-1. J'ai montré que certaines de ces planètes ont des caractéristiques très favorables à la présence d'eau liquide en surface. Ce résultat est d'autant plus prometteur qu'il sera possible - comme démontré dans ma thèse pour le cas de la planète Proxima b - de caractériser l'atmosphère de ces planètes avec les futurs télescopes JWST et ELTs. / Ancient rivers and lakes discovered on Mars. Numerous temperate, Earth-sized exoplanets detected around nearby stars. Thanks to ground and space-based telescope observations and Solar System exploration missions, we now have a fantastic playground to explore how prevalent life is in the Universe. The main goal of my thesis work is to better understand the conditions necessary for a planet to maintain liquid water - a primary building block for life - on its surface. Using 3-D numerical climate models, as well as spectroscopic calculations and measurements, I conducted two major investigations during my thesis. First, I explored the environments of ancient Mars at multiple epochs in order to understand the conditions in which the enigmatic Martian rivers were carved. Apart from Earth, Mars is the only planet that has been habitable, but we don't know why. I showed that extreme events (outflow channel formation, meteoritic impacts) that scarred the surface of Mars cannot explain the formation of these valley networks. Nonetheless, I showed that the presence of reducing greenhouse gases such as hydrogen and methane offers a promising alternative solution. Secondly, I studied the possible atmospheres of solid, temperate exoplanets, with a particular focus on those orbiting small stars such as Proxima Centauri and TRAPPIST-1. I showed that some of these planets have characteristics that are highly favourable to the presence of liquid water on their surface. This result is really promising as it will be soon become possible - as demonstrated in my thesis for Proxima b - to characterize the atmosphere of these planets with the future JWST and ELTs astronomical observatories.

Cette thèse a été réalisée dans le cadre d’une convention entre le Cerema (Centre d’Etude et d’Expertise sur les Risques, l’Environnement, la Mobilité et l’Aménagement) et l’ENTPE (Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat). Ce travail concerne l’étude et la modélisation du comportement des enrobés bitumineux, dans les domaines des petites et grandes déformations, soit respectivement les comportements viscoélastique et viscoplastique.Après une étude bibliographique portant sur les propriétés mécaniques des enrobés bitumineux en petites et grandes déformations et la présentation des modèles de comportement viscoélastique linéaire et viscoplastique, ce mémoire s’organise en cinq chapitres. Les deux premières parties concernent le développement du modèle DBN, et la description de la version introduite dans cette thèse : la version EPPI (Elastique Parfaitement Plastique Isotrope). Cette formulation tridimensionnelle vise à décrire les comportements viscoélastique et viscoplastique des enrobés bitumineux avec un formalisme unique, suffisamment simple pour être implémenter dans un code de calcul aux éléments finis. Le modèle est ensuite développé et implémenté dans un code de calcul homogène, permettant ainsi de réaliser des simulations d’essais expérimentaux classiques.Les deux chapitres suivants traitent de la campagne expérimentale réalisée dans cette thèse. Il s’agit d’abord de décrire l’ensemble des procédures et conditions d’essais. Deux types d’essais sont réalisés : module complexe pour la caractérisation du comportement viscoélastique et traction simple pour la caractérisation du comportement viscoplastique. Ensuite, l’ensemble des résultats expérimentaux et observations issus de cette campagne sont présentés et permettent de dessiner quelques conclusions.Enfin, le dernier chapitre traite des simulations réalisées à partir du modèle DBNEPPI. Ces résultats permettent dans un premier temps de tester la validité du modèle (essais de module complexe, essais cycliques de traction-compression). Enfin une étude des effets transitoires lors des essais de module complexe est présentée. / The thesis has been realized within the framework of a partnership between the Cerema (Center for Studies and Expertise on Risks, Environment, Mobility, and Urban and Country Planning) and the ENTPE (National School for Public State Works). This work deals with the study and the simulation of the behavior of bituminous mixtures, in the domains of small and large amplitudes of solicitations. These domains correspond to the viscoelastic and viscoplastic behavior.First a bibliographical review on mechanical properties of the bituminous mixtures under small and large amplitudes of solicitations and a review of the several models describing the viscoelastic and viscoplastic behavior of bituminous mixtures is presented. This thesis is then composed of 5 main chapters.The two first deals with the development of the DBN model and mainly with the introduction of its new version EPPI (Elastic Perfectly Plastic and Isotropic). This formulation aims at describing the viscoelastic and viscoplastic behaviors together in a unique formalism, but simple enough to be implemented in a finite elements calculation program. This version of the DBN model is then implemented in a homogeneous computation code so as to be able to simulate classical experimental test.The two following chapter are devoted to the experimental campaign made during this research work. First a global description of the experimental procedures and test conditions is presented. Two kinds of tests are performed: complex modulus tests so as to characterize the viscoelastic behavior and simple traction tests for viscoplastic behavior. Finally results and observations issued from this campaign are detailed and some conclusions can be drawn.Finally the last chapter deals with the simulations performed thanks to the DBNEPPI model. These results aim at verifying the validity of the model introduced. Then a study about the transient effects during complex modulus tests on bituminous mixtures is detailed.