Mannheim, Univ., Diss., 2005.

Hohenheim, Univ., Diss., 2007.

Habilitationsschrift--Bonn. / Includes bibliographical references (p. [247]-255).

En mécanique des matériaux, la volonté actuelle est de chercher à mieux comprendre certains phénomènes macroscopiques en étudiant la microstructure et les phénomènes physiques à l'échelle microscopique. Cette approche est rendue possible par les nombreux développements dans les techniques d'homogénéisation en mécanique multi-échelles. Dans la présente thèse, on travaille sur les élastomères chargés pour lesquels de nombreuses propriétés mécaniques sont étroitement liées à l'arrangement des particules et agrégats de noir de carbone dans la matrice élastomère, à l'échelle microscopique. La démarche adoptée s'articule autour de deux objectifs principaux. Le premier consiste à modéliser la morphologie de la microstructure du matériau. Pour cela, on met en place un modèle aléatoire de morphologie mathématique décrivant chaque échelle de la microstructure. On propose une méthode d'identification de ce modèle à partir de l'exploitation d'images de microscopie à transmission. Cette méthode trouve son originalité dans le fait d'optimiser le modèle en simulant des images de microscopie à transmission, sur lesquelles on mesure les moments statistiques d'ordre deux et trois que l'on compare aux moments expérimentaux. Cette méthode permet finalement de simuler des microstructures dont la morphologie est très proche de celle du matériau réel. Le second objectif consiste, à partir des microstructures ainsi simulées, à déterminer les propriétés effectives du matériau par le calcul par éléments finis à travers la notion de Volume Elémentaire Représentatif (VER). L'idée est de déterminer la taille du VER par une méthode numérique et statistique en cherchant à estimer les propriétés effectives par une approche de type Monte-Carlo, pour des simulations de microstructures de tailles croissantes. La déterminaton du VER porte sur les modules élastiques et la conductitivité électrique. De nombreux outils tels que le maillage par éléments finis ou encore le calcul parallèle appliqué aux matériaux présentant un fort contraste sur les propriétés entre les phases, ont été explorés afin de mener à bien ce dernier objectif.

En raison de l’incompatibilité des méthodes chromatiques architecturales promues en Iran dans les deux phases récentes de modernisation avec les conditions du milieu géographique et culturel, nous nous interrogeons sur la spécificité du sens de la couleur et de son rôle dans la spatialité persane. La couleur peut-elle être encore considérée comme un facteur structurant dans une situation où la ville affronte une forte tendance à l’uniformisation de son cadre bâti ? Si nous avons focalisé nos analyses à partir d’Ispahan d’un point de vue historique et théorique, c’est dans la mesure où l’urbanisme traditionnel comme les transformations contemporaines de cette ville permettent d’opérer une coupe épaisse et transversale dans l’ensemble de la société persane et iranienne. Si le point de départ de notre travail a d’abord consisté à analyser le sens et les valeurs des rapports entre couleur(s) et espaces, architectural et urbain, contemporains persans, après plusieurs années de recherche, notre point d’arrivée - et notre thèse principale - consiste à dire que les effets optiques et tactiles ou haptiques des couleurs dans l’espace architectural et urbain dépendent fondamentalement de l’interprétation donnée à la profondeur. Qu’entendre en effet par ce concept, complexe, et ses mises en œuvre urbanistiques dans le contexte de la culture persane ? C’est dans cette logique que nous essayons de projeter un nouveau regard vis-à-vis de la troisième dimension et de son expression par l’usage des couleurs à la fois dans la conception des habitats modernes à Ispahan mais aussi dans les projets d’aménagement urbain actuel de cette ville. / Because of the discordancy between the chromatic architectural strategies put forward in Iran during two of its most recent phases of modernization and Iran’s broader geographic and cultural context, I have set out to question the specificity of the sense of colour and its role in Persian spatiality. Can colour still be considered a structural factor in a city faced with the current trend towards uniform built environments? If I have focused my analysis on Ispahan from a historical and theoretical point of view, it is because traditional urban planning as well as the contemporary transformations of the city encompass a significantly broad and transversal sample of the entire Persian and Iranian society. If the point of departure of my work has been to analyse the sense and value of the relationships between contemporary Persian colour(s) and architectural and urban spaces, my point of arrival, and main thesis after many years of research, consists in saying that the optic and haptic effects of colour in architectural and urban spaces depend fundamentally on the interpretation that is given to depth. How can we understand this complex concept and its urban development usage in a Persian cultural context? It is following this logic that I will try to develop a new perspective on the third dimension and its expression by means of the use of colour, within both the understanding of Ispahan’s inhabitants, and the city’s actual urban development projects.

Les biofilms constituent un mode de vie microbien extrêmement répandu, aussi bien en milieu naturel que dans les environnements anthropisés. Dans ce dernier cas, les structures morphologique et microbiologique du biofilm vont conditionner son impact sur le système, que cet impact lui soit bénéfique ou préjudiciable. L'objectif de cette thèse est d'approfondir notre connaissance des phénomènes de structuration du biofilm afin, à terme, d'optimiser les performances de procédé. Afin de représenter au mieux les conditions industrielles, des régimes d'écoulement turbulents et des consortia microbiens complexes ont été utilisés. Une première partie se focalise sur l'impact des forces de cisaillement sur l'adhésion microbienne. Les résultats démontrent un changement progressif de la flore bactérienne fixée et de sa distribution spatiale. Dans un second temps, le projet s'est intéressé aux étapes de développement du biofilm et ont permis d'identifier un effet mémoire du biofilm mature. Il s'agit d'une conservation des structures morphologique et microbiologique au cours du temps en dépit d'un changement de régime hydrodynamique. Enfin la dernière partie a consisté en la mise au point d'une méthode de quantification des prédateurs mobiles dans les biofilms. Ces prédateurs participent à la structuration du biofilm et leur quantification peut s'avérer utile dans le contexte de l'épuration des eaux. / Biofilms are a biological mode of life widely spread in both natural and engineered environments. In the last case, whether the biofilm is beneficial or detrimental for the process under consideration, both morphology and microbial community of the biofilm determine its impact. The objective of this thesis is to deepen our knowledge of biofilm structuring and, as a further goal, optimize a given process. Turbulent flows and multi-species consortia were used in order to better mimic industrial conditions. The first part of the project focused on the impact of shear stress on microbial adhesion. Results have demonstrated a gradual shift in bacterial communities with shear and a change in the spatial distribution of adhered microorganisms. Secondly, the work dealt with biofilm development. A memory effect, defined as the conservation of initial morphological and microbiological features despite a change in the environmental conditions, has been observed. Finally, a method for quantification of moving predators in mature biofilms has been developed. These predators actively shape the biofilm and their quantification is valuable, especially for wastewater treatment.

Ce travail de thèse a consisté à établir une base de données d'éboulements rocheux la plus exhaustive possible (pour des volumes supérieurs à 0,1 m3) pour une paroi rocheuse active dominant l'agglomération grenobloise, en utilisant des données de scanner laser et de photographie. Le site d'étude est une falaise calcaire de plusieurs kilomètres en bordure du massif de la Chartreuse, constituée de deux barres de morphologies différentes, l'une en calcaire lité, l'autre en calcaire massif.Les nuages de points issus du scanner laser permettent de reconstituer la falaise et les compartiments éboulés en 3D. Les données de surface des falaises, ainsi que des informations sur la localisation, les dimensions, le mécanisme de rupture propre à chaque compartiment ont été analysées pour caractériser l'évolution morphologique des deux falaises. Il apparait que la falaise inférieure, dont la morphologie dépend fortement de la fracturation et de l'érosion torrentielle des marnes sous-jacentes, présente une fréquence d'éboulement 22 fois plus importante que la falaise supérieure, de morphologie et pente régulière. De plus, dans la falaise inférieure, le taux d'érosion est 4 fois plus élevé entre 900 et 1000 m d'altitude, qu'entre 1000 et 1100 m. Cela montre que le régime d'érosion de cette falaise est transitoire, alors que celui de la falaise supérieure pourrait être permanent.Les éboulements rocheux détectés ont également été datés par un suivi photographique pendant 2,5 ans. Un suivi quasi-continu (1 photo toutes les 10 min), avec un objectif grand angle a permis de dater 214 éboulements de plus de 0,1 m3. Un suivi mensuel, avec un téléobjectif, a permis de dater 854 éboulements de plus de 0,01 m3. L'analyse de ces deux bases de données montre que la fréquence d'éboulements rocheux peut être 7 fois plus grande lors d'un épisode de gel-dégel que sans évènement météorologique particulier, et 4,5 fois plus grande lors d'un épisode de pluie. De plus, elle devient 26 fois plus grande si l'intensité depuis le début de l'épisode est supérieure à 5 mm/h. A partir de ces résultats, une échelle de 4 niveaux d'aléa a pu être proposée pour la prévision de l'aléa. La base de données plus précise et la définition des épisodes de gel-dégel ont permis de distinguer différentes phases dans un épisode de gel-dégel : refroidissement à température négative, réchauffement à température négative, et dégel (à température positive). Il apparait que les éboulements rocheux se produisent plus fréquemment lors des périodes de réchauffement (à température négative) et de dégel que lors des périodes de refroidissement. Cela suggère que les éboulements sont causés par la dilatation thermique de la glace plutôt que par la dilatation due au changement de phase. Ils peuvent cependant ne se produire que lors du dégel, car la cohésion de l'interface roche-glace peut être suffisante pour tenir le bloc jusqu'à la fonte de la glace. Des expériences in situ et en laboratoire ont permis de mesurer la pression de glace dans une fissure avec écoulement d'eau. Elles montrent que la glace formée par accrétion (gel de gouttes ou films d'eau) n'exerce pas de pression sur les parois rocheuses. / Using laser scanner data, an exhaustive rockfall database (for volume larger than 0.1 m3) has been established for a rockwall located near the town of Grenoble (France). The study site is a long double cliff, on the eastern border of the Chartreuse Massif. The two cliffs consist respectively of thinly bedded and massive limestone, which show different structures, morphologies and rockfall activities.The 3D point clouds obtained by laser scanner allow to detect and model the fallen compartments in 3D. Information about cliff surface, and localization, dimensions, failure mechanism for each compartment were obtained and analyzed in order to characterize the morphological evolutions of the two cliffs. It appears that the morphology and the slope of the lower cliff is related to fracturing and torrential erosion which occurs in the marls below the cliff. The rockfall frequency for this lower cliff is 22 times higher than for the upper cliff. Moreover, in the lower cliff the erosion rate is at least 4 times higher for an elevation between 900 and 1000 m than between 1000 and 1100 m. These results show that the erosion process in the lower cliff is in a transient state, whereas it could be in a steady state in the upper cliff. The morphology and the slope of the upper cliff is more regular than for the lower cliff.Rockfalls have been dated by photographic surveys during 2.5 years. A near-continuous survey (1 photo each 10 mn) with a wide-angle lens have allowed dating 214 rockfalls larger than 0.1 m3, and a monthly survey with a telephoto lens, dating 854 rockfalls larger than 0.01 m3. The analysis of the two data bases shows that the rockfall frequency is 7 times higher during freeze-thaw episodes than without meteorological event, and 4.5 times higher during rainfall episodes. Moreover, it becomes 26 times higher when the mean rainfall intensity (since the beginning of the rainfall episode) is higher than 5 mm/h. Based on these results, a 4-level hazard scale has been proposed for hazard prediction. The more precise data base and freeze-thaw episode definition make it possible to distinguish different phases in freeze-thaw episodes: negative temperature cooling periods, negative temperature warming periods and thawing periods. It appears that rockfalls occur more frequently during warming and thawing periods than during cooling periods. It can be inferred that rockfalls are caused by thermal ice dilatation rather than by dilatation due to the phase transition. But they may occur only when the ice melt, because the cohesion of the ice-rock interface can be sufficient to hold the failed rock compartment until the ice melt. The formation of ice in rock cracks has been studied in the field and in laboratory to highlight its influence on rockfall triggering. It has been shown that ice forming by an accretion process (freezing of water drops) doesn't exert a pressure on the crack walls.

Parmi les différentes technologies pour produire un effluent conforme aux normes de rejet en vigueur, les Procédés par Boues Activées sont largement utilisés en tant que traitement biologique du fait de leur faible coût et de leur facilité d’implémentation. Ces procédés réalisent l’abattement des polluants en deux étapes : (1) la biodégradation par des microorganismes dans un bassin d’aération et (2) la séparation de la biomasse par décantation. Les paramètres opératoires peuvent agir sur l’efficacité du procédé, notamment en modifiant les propriétés des boues . L’objectif de ce travail est d’apporter un nouvel éclairage sur cette relation triangulaire en mettant en perspectives les propriétés de taille et de forme des flocs de boues et les performances du procédé de traitement. La première étape pour parvenir à cet objectif a consisté à développer une méthodologie de caractérisation des flocs de boues par analyse d’images à l’aide du microscope automatisé Morphologi G3 de Malvern Instruments. Le protocole de mesure proposé repose sur le choix de la cellule d’analyse, du facteur de dilution, du grossissement, du seuil de niveau de gris mis en œuvre pour la binarisation des images et du nombre total de particules analysées. Des boues provenant de plusieurs stations d’épuration ont été étudiées afin d’évaluer la robustesse de la méthodologie. Des différences en termes de propriétés de taille et forme - Diamètre équivalent (Deq), Circularité (C), Convexité (Cx), Solidité (S) et Rapport d’Aspect (RA) - entre les différentes boues sont clairement apparues. Le protocole de caractérisation de la morphologie étant établi et validé, deux campagnes expérimentales ont été mises en œuvre en utilisant un système à boues activées à l’échelle pilote alimenté par un effluent synthétique. Les descripteurs morphologiques ont été mesurés sur des échantillons d’environ 100 000 flocs permettant d’atteindre une statistique fiable aussi bien sur la taille que sur la forme des agrégats. La performance du procédé a été évaluée en suivant des indicateurs physicochimiques classiquement associés au traitement des eaux usées : Matières en Suspension (MES), Indice de Boue (IB), taux d’abattement de la Demande Chimique d’Oxygène (DCO) et de l’Azote (N). Cette stratégie a permis d’identifier des relations entre les performances d’épuration, la morphologie des agrégats et les paramètres opératoires. Pendant la première campagne, trois valeurs différentes de l’âge de boue ont été imposées : 15, 20 et 30 jours. Lors d’un changement d’âge de boue, la taille et la circularité des flocs biologiques augmentent temporairement avant de se stabiliser à nouveau à leurs valeurs initiales. Ainsi, en régime permanent, les distributions en taille et en circularité semblent indépendantes de l’âge de boue. Lors de la deuxième campagne, trois paramètres opératoires ont été modifiés : la charge organique, le taux de recirculation et le rapport DCO:N. Une charge organique élevée a provoqué une forte augmentation de la taille des flocs et une diminution de leur solidité. Ce résultat peut être expliqué par la croissance de bactéries filamenteuses qui impacte fortement la morphologie des flocs et la performance du procédé. L’augmentation du taux de recirculation et la diminution du rapport DCO:N ont, en outre, induit une légère réduction de la taille des flocs et une évolution peu significative des valeurs de circularité et convexité. L’analyse des distributions en 3 Dimensions couplant les données de taille et de forme s’est révélée un outil prometteur, permettant de proposer des mécanismes responsables de l’évolution des propriétés morphologiques des boues. Enfin, une autre approche a été développée sur la base de deux dimensions fractales reliant l’aire et le périmètre des flocs (Dpf) ou l’aire et la longueur maximale (D2). De brusques variations de Dpf et D2 ont été corrélées avec les phénomènes liés au développement de bactéries filamenteuses.

Cette thèse est consacrée à l’étude du suffixe protoroman */-'ur-a/ et, par ce biais, à l’étude de la morphologie dérivationnelle du protoroman. D’une part, nous fournissons un examen approfondi et détaillé des unités lexicales protoromanes présentant le suffixe */-'ur-a/ et, d’autre part, nous offrons une analyse pointue des propriétés phonologiques, morphologiques et sémantiques du suffixe */-'ur-a/. La première partie de ce travail consiste en une brève introduction et en la présentation de la méthodologie dont nous nous sommes servie pour nos recherches : celle de la reconstruction comparée et celle de la reconstruction interne. Ensuite, nous jetons un coup de projecteur sur les deux domaines qui sont particulièrement intéressants dans le cadre de l’étude d’un suffixe protoroman : la reconstruction en domaine roman et la reconstruction morphologique. Cette première partie se conclut par l’explication de notre choix de nomenclature – avec une brève analyse des lexèmes rejetés –, par l’explicitation de nos processus de recherche et par la présentation de la microstructure utilisée pour les articles étymologiques. Dans la deuxième partie de cette thèse figurent les articles étymologiques des 45 étymons protoromans portant le suffixe */-'ur-a/ que nous avons pu reconstruire. Chaque article étymologique est accompagné d’une carte linguistique qui donne une vue globale sur la distribution aréologie de l’étymon en question.Enfin, la troisième partie de notre travail se veut une analyse approfondie et détaillée des propriétés phonologiques, morphologiques et sémantiques du suffixe */-'ur-a/ ainsi qu’une analyse de la variation diasystémique de la protolangue. / This thesis is dedicated to studying the Protoromance suffix */-'ur-a/ and, hence, to studying derivational morphology of Protoromance. On the one hand, we provide an extensive and detailed exam of Protoromance lexical units presenting the suffix */-'ur-a/ and, on the other hand, we produce a thorough analysis of the phonological, morphological and semantic properties of the suffix */-'ur-a/.The first part of this work consists of a short introduction and of the presentation of the methodology that we used in our research : the methodology of compared reconstruction and of internal reconstruction. Then, we focus on the two fields that are particularly interesting in the context of studying a Protoromance suffix : reconstruction in Romance studies and morphological reconstruction. This first part closes up with an explanation of our nomenclature – including a short analysis of the rejected words –, a specification of our research process and a presentation of the microstructure used for our etymological articles.In the second part of our thesis appear the etymological articles of all 45 Protoromance etymons with the suffix */-'ur-a/ that we were able to reconstruct. Each etymological article comes with a linguistic map that provides a global view of the geographical distribution of the concerned etymon.Finally, the third part of our work is a thorough and detailed analysis of the phonological, morphological and semantic properties of the Protoromance suffix */-'ur-a/ and of the diasystemic variation of the Protoromance language.

La cécité d’origine cornéenne est Ia deuxième cause de cécité dans le monde. Son traitement de choix est la kératoplastie. ll est aujourd’hui nécessaire de réfléchir à de nouvelles solutions pour remplacer la kératoplastie dans sa forme actuelle qui bien que satisfaisante, n’est pas totalement parfaite. En effet, les techniques actuelles de kératoplastie utilisent une allogreffe. Le greffon va subir chez le donneur une diminution de la densité des cellules endothéliales (CE) du greffon au fil du temps. Ce travail présente successivement les solutions abordées par le BiiGC pour produire des CE en masse ainsi que les différents supports en vue d’une kératoplastie lamellaire postérieure. Les solutions envisagées par le laboratoire BiiGC doivent permettre un transfert à l’être humain dans des conditions de sécurité et d’acceptabilité maximales. Les différents contrôles de l’identité des cellules obtenues et les contrôles de sécurité nécessitent une connaissance robuste de la biologie, du morphotype et du phénotype des CE cornéennes. Cette thèse présente les différentes exigences réglementaires et de qualité nécessaires à l’obtention de greffons cornéens bioengineerés. Le choix du BiiGC devant se conformer d’emblée à ces exigences en vue d’un transfert à l’être humain. Dans une première partie, nous présentons une revue de la littérature sur le bioengineering de greffons cornéens. La production de CE et de stroma seront ensuite exposés avec les différentes approches abordées par le BiiGC. Enfin, les différentes techniques de validation morphologiques et fonctionnelles de greffons obtenus seront présentées. / Corneal diseases are the first leading cause of blindness worldwide. Its treatment relies on keratoplasty which in its actual form is a satisfying but not a perfect solution. We have to think about new solutions for corneal graft. Today, corneal graft is often an allograft. With this technique, there is a loss of endothelial cell (EC) density through time. This work presents the solutions which BiiGC laboratory is working on for mass production of EC and different carriers for these cells for posterior keratoplasty. These solutions must be possible on human being with safety conditions. Controls of identity, of obtained cells and security controls need a strong knowledge of biology, morphology and phenotype of EC. This work presents the legal conditions of quality needed to obtain bioengineered corneal grafts. The choice of BiiGC laboratory must involve these conditions for a transfer to human being. In a first part, we present a review of the literature about corneal bioengineering. Production of EC and of corneal stroma are discussed with different approaches by BiiGC laboratory. In the end, the different techniques of morphological controls of corneal grafts are discussed.