Développer, à partir de zéro, un drone imitant le vol battu de l'insecte est une tâche ambitieuse et ardue pour un designer en raison du manque de savoir-faire en la matière. Pour en accélérer le développement pendant les phases de design préliminaires, un outil modélisant les phénomènes aéroélastiques du vol de l'insecte est un véritable atout pour le designer et est le sujet de cette thèse. Le cœur de cet outil est un solveur éléments finis 'structure' couplé, en utilisant une approche par tranche, à un modèle aérodynamique quasi-statique du vol de l'insecte prenant en compte la flexibilité de l'aile, à la fois selon l'envergure et la corde, mais aussi ses grands déplacements. L'ensemble est conçu de manière à contenir le coût de calcul tout en étant assez modulaire pour s'adapter à un large panel d'applications. Afin de valider l'intégralité de cet outil, un processus en deux étapes a été entrepris avec d'abord une approche numérique et ensuite une validation expérimentale grâce à un banc de caractérisation dédié. Les résultats du modèle concordent de manière satisfaisante dans les deux cas, capturant l'amortissement dû aux forces aérodynamiques, et ouvrent ainsi la voie à son utilisation pour le design de drones à ailes battantes. Pour démontrer l'intérêt de cette approche lors des phases de design préliminaires, deux applications sur un nano-drone résonant sont réalisées: la définition d'une stratégie d'actionnement efficace et la recherche d'une géométrie d'aile potentiellement intéressante d'un point de vue aérodynamique, en couplant l'outil de modélisation à un algorithme génétique. Les résultats obtenus sont cohérents avec ceux trouvés dans la nature et sont en cours d'implémentation sur le drone. / Developing insect-like flapping-wing drones from scratch is an ambitious and arduous task for designers due to a lack of well-established know-how. To speed up the development of such vehicles through the preliminary design stage, a framework modeling the aeroelastic phenomena encountered in insect flight is an asset and is the subject of this thesis. Its kernel is a FEM based structural solver coupled in a blade-element approach to a quasi-steady aerodynamic model of insect flight accounting for the wing flexibility, both in the spanwise and in the chordwise direction, and for its large displacement. The complete framework is devised so as to maintain the computation load low while being modular enough for a wide range of applications. To validate the overall aeroelastic framework, a two-steps process has been undertaken with in one hand numerical studies and in the other hand experimental ones acquired on a dedicated test bench. The framework computation agrees satisfactorily, capturing the damping due to the aerodynamic force, and thus paves the way for preliminary design applications of a flapping-wing vehicle. To exhibit the capabilities of the framework as a preliminary design tool, two applications on a resonant nano air vehicle are performed: the definition of an efficient actuation strategy and the search of an aerodynamic potentially interesting wing geometry by plugging the framework to a genetic algorithm. The results are coherent with the ones found in nature and are under implementation on the nano air vehicle.

Notre génome contient des centaines de milliers de variants génétiques, qui pour la plupart, n’ont aucun impact sur notre santé. Après séquençage, il faut les filtrer pour ne conserver que ceux qui sont potentiellement impliquées dans une maladie. On utilise des annotateurs qui prédisent l’impact des variants. Ces prédictions sont faites sans tenir compte des variants en cis dans le même gène. Pourtant, des variants neutres peuvent, lorsqu’ils sont réunis chez un individu, devenir délétères. J’ai donc développé l’outil bioinformatique GEMPROT qui permet de visualiser l’effet des variants génétiques sur la séquence protéique et de mettre en évidence les combinaisons de variants touchant un même domaine fonctionnel.J’ai ensuite étudié l’impact de deux variants associés à la p.Phe508del (508del) sur la protéine CFTR.Le variant p.Val470M est présent sur tous les haplotypes portant la délétion mais pas sur la séquence de référence, qui est généralement utilisée pour la construction de plasmides. Nous avons montré des différences de fonction de la protéine CFTR selon l’acide aminé en position 470. La fonction est augmentée avec une Valine et il convient donc de s’assurer, lors de la construction de plasmides, que le contexte haplotypique des variants étudiés est bien respecté. Le variant p.Ile1027Thr conduit à une dégradation de la fonction de la protéine 508del.Ce variant n’est présent que sur une partie des haplotypes 508del et pourrait donc avoir un effet modificateur de l’expression de la délétion. En conclusion, nous montrons l’importance de la prise en compte des contextes haplotypiques dans l’étude des maladies et proposons un outil bioinformatique pour le faire. / We all carry hundreds of thousands genetic variations in our genome that, for the most of them, have no impact on our health. After sequencing, they must be filtered to only retain those potentially involved in a disease. We use annotators that predict the impact of variants.These predictions are done for each variant taken independently without considering cis variants in the same gene. However, neutral variants can become deleterious when associated together. I have developed the bioinformatics tool GEMPROT, which makes it possible to visualize the effect of genetic variants on the protein sequence and to highlight combinations of variants affecting the same functional domain.I then studied the impact of two variants associated with p.Phe508del (508del) on CFTR protein function.The variant p.Val470M is present on all carrying deletion haplotypes but not on the reference sequence, which is generally used for the construction of plasmids. We have shown differences in the function of the mutated CFTR protein 508del according to the amino acid at position 470. The function is increased with a Valine and it is therefore necessary to ensure, when constructing plasmids, that the haplotype context of the studied variants is well respected.The variant p.Ile1027Thr leads to a degradation of the function of the 508del protein. This variant is present only on a portion of the 508del haplotypes and could therefore have a modifying effect on deletion expression. In conclusion, we show the importance of considering haplotype contexts in the diseases studies and propose a bioinformatics tool to do so.

Qu’est-ce qui nous pousse à utiliser un outil, et pourquoi un outil est-il accepté ou rejeté par un utilisateur ? Cette thèse propose d’étudier la question de l’acceptabilité (i.e. l'intention a priori d’utiliser un outil avant une utilisation) et surtout de l’acceptation (i.e. la décision ou l’intention d’utiliser un outil après une utilisation réelle), en l’examinant sous l’angle des aspects cognitifsde l’utilisation d’outils. Après une revue de la littérature sur ce sujet, qui recense 142 critères de l’acceptation, nous proposons une nouvelle grille de lecture théorique en classant les critères présents dans la littérature en quatre catégorie de critères : l’utilité, la facilité, l’esthétique et un dernier critère regroupant les différences contextuelles et individuelles de l’utilisateur. Suite ànotre partie théorique, qui explore également le domaine des outils cognitifs, les mécanismes de la prise de décision dans l’utilisation d’outils et le rôle de la métacognition, des résultats expérimentaux sont également présentés. Dans un premier ensemble d’expériences, les participants sont face à des outils physiques qui varient selon différents critères (utilité, facilitéet esthétisme). Nous nous intéressons aux différences qu’il existe entre les phases d’acceptabilité (exposition à court terme) et d’acceptation (exposition à long terme), notamment dans les représentations qu’ont les utilisateurs des outils, et si les préférences des utilisateurs sont guidées par des critères propres à l’outil. Les résultats montrent qu’il existe une hiérarchiedes critères. Dans la phase d’acceptabilité, c’est le critère de la facilité qui a la plus grande influence. En revanche, dans la phase de l’acceptation, c’est le critère de l’utilité qui a une plus grande influence, que ça soit en terme de préférence (classement des outils) ou de temps passé sur l’outil. L’esthétique n’a aucune influence sur les choix des utilisateurs. Dans un second ensemble d’expériences, nous étudions l’influence des performances pour différentes fonctions cognitives dans l’utilisation d’outils. Des participants sont exposés à des outils cognitifs qui assistent différentes fonctions cognitives (mémoire, attention visuelle, prise de décision). Nous avons cherché à savoir dans quelles fonctions cognitives les utilisateurs préfèrent être assistés, et si ces préférences sont rationnelles, à savoir si elles sont en lien avec leurs performances ou la méta-représentation de leurs performances dans ces mêmes fonctions cognitives. On observe que l’outil assistant la mémoire de travail est largement préféré, mais qu’il existe des profils d’utilisateurs, certains préférant être assisté en attention visuelle ou en prise de décision. Cette préférence est basée sur la méta-représentation de la performance, et non sur la performance enelle-même. Les résultats montrent en effet que plus les sujets estiment qu’ils sont mauvais dans une fonction cognitive, plus ils vont utiliser un outil qui assiste cette même fonction cognitive, et ce indépendamment de leurs performances réelles dans cette fonction cognitive. Enfin, une discussion générale étudie l’impact des résultats obtenus dans cette thèse. Dans cette dernièrepartie du manuscrit, nous proposons de réfléchir et de conclure sur les conséquences et les implications de nos résultats, et nous avançons des perspectives et des questionnements sur les évolutions futures des questions liées à l’acceptation de l’outil. / What drives us to use a tool, and why is a tool accepted or rejected by a user? This thesis proposes to study the question of acceptability (i.e. the a priori intention to use a tool, before use) and especially of the acceptance (i.e. the decision or the intention to use a tool, after real use), from the perspective of cognitive aspects of tool use. After a review of the literature onthis subject, which lists 142 criteria of acceptance, we propose a new theoretical reading grid by classifying the criteria present in the literature in four categories of criteria: Utility, ease of use, aesthetic and a final criterion, social, contextual and individual differences. Following our theoretical part, which also explores the field of cognitive tools, the mechanisms of decision making in the use of tools and the role of metacognition, experimental results are also presented. In a first set of experiments, participants are faced with physical tools that vary according to different criteria (utility, ease of use and aesthetics). We are interested in the differences between acceptability and acceptance phases and by criteria specific to the tool which guide user representations of tools and user preferences. The results show that there is a hierarchy of criteria. In the acceptability phase, it is the ease of use criterion that has the greatest influence. On the other hand, in the acceptance phase, the criterion of utility has a greater influence, whether in terms of preference (ranking position) or time spent on the tool. Aesthetics has no influence on user choices. In a second set of experiments, we study the influence of performances for different cognitive functions in the use of tools. Participants are exposed to cognitive tools that support different cognitive functions (memory, selective visual attention,decision making). We have sought to know in which cognitive functions users prefer to be assisted, and whether these preferences are rational, i.e. whether they are related to their performance or the meta-representation of their performance in these same cognitive functions. In the results, we observe that the tool assisting the working memory is widely preferred, butthat there are user profiles, some preferring to be assisted in visual attention or decision making. This preference is based on the meta-representation of the performance, and not on the performance itself. The results show that the more the subjects feel that they are bad in a cognitive function, the more they will use a tool that assists this same cognitive function, regardless of their actual performance in this cognitive function. Finally, a general discussion studies the impact of the results obtained in this thesis. In this last part of the manuscript, we propose to reflect and conclude on the consequences and the implications of our results, and we propose perspectives and questions on the future evolutions of the questions related to the acceptance of the tool.

Les travaux de recherche présentés visent à définir des voies d'optimisation concernant la programmation des MOCN liées au développement des machines à structure parallèle. Nous avons identifié quatre axes de recherche permettant d'adapter la programmation de la machine à l'application visée. Le premier axe traite de la préparation de la fabrication, en particulier le choix de la stratégie d'usinage, en évaluant le potentiel de nouvelles trajectoires (tréflage et usinage trochoïdal) et en définissant des fenêtres de performance pour les principales stratégies d'usinage en fonction des aptitudes de la machine employée. Le deuxième axe se focalise sur le formage incrémental, procédé émergent. Nous montrons que le recours à une programmation adaptée améliore la mise en oeuvre de ce procédé et que les voies d'optimisation sont fonction des capacités de la MOCN choisie. Au cours du troisième axe, nous proposons une nouvelle approche de programmation avancée des parcours d'outil, la méthode ICAM (Intelligent Computer Aided Manufacturing). Elle permet d'optimiser la programmation implémentée en s'appuyant sur une évaluation par le DCN de données process en cours de fabrication. Le quatrième axe porte enfin sur les évolutions à moyen terme de la programmation en s'intéressant d'un côté aux mutations de l'environnement des MOCN générées par le développement de l'e-manufacturing et d'un autre côté à la mise en place d'un nouveau standard de programmation des machine outils, le format Step_NC. Ce dernier constitue un cadre idéal aux optimisations proposées pour les autres axes de recherche, en plus de conduire à de nouvelles avancées en programmation des MOCN.

Après avoir situé le problème du test des circuits intégrés, une méthode de test phasée sur une description fonctionnelle du circuit est décrite. le système de test développé en collaboration avec ESD est présente ainsi qu'un outil de description de signaux.

Un modèle d'exportation d'azote a été développé pour fournir un outil opérationnel d'estimation des masses produite en contexte méditerranéen. Le modèle, dénommé POL, est de type conceptuel distribué. Il repose sur un découpage du bassin en unités de production (les sous-bassins versants) dont le flux est contrôlé par un paramètre F et en unités de transport (les biefs de rivières) qui véhiculent les flux produits sur les sous-bassins. La dynamique des flux d'azote dans les biefs est contrôlée par un paramètre T. Les 2 paramètres F et T du modèle POL sont définis globalement sur le bassin. Les flux générés sur les sous-bassins versants dépendent également du stock d'azote potentiellement mobilisable lors d'un épisode de pluie. On suppose que cette grandeur conceptuelle est liée à l'occupation du sol et aux pratiques culturales. Le modèle peut être utilisé en mode événementiel ou en mode continu. <br />La sensibilité des réponses du modèle événementiel aux valeurs des paramètres est tout d'abord analysée sur un bassin élémentaire. Le modèle POL est ensuite appliqué sur 4 bassins versants d'une cinquantaine de km² situés dans l'Hérault (France). <br />Les résultats obtenus après la phase de calage et de vérification montrent la capacité du modèle événementiel à reproduire les flux d'azote générés lors des épisodes de crue. Le modèle utilisé en continu fournit une estimation des exportations d'azote avec un degré d'incertitude acceptable pour un premier diagnostic des apports annuels des bassins.

En vol de croisière, le convertible (ADAV) est soumis à une instabilité de type aéroélasticité dynamique, appelée flottement gyroscopique. Ce phénomène se caractérise par un mouvement de précession du rotor qui accélère la fatigue et augmente les charges sur la structure, et dont les conséquences peuvent être catastrophiques. Le but de cette étude est de mettre en place un modèle analytique permettant de reproduire avec précision le flottement gyroscopique. Pour cela, un outil de mise en équation a été développé afin de faire évoluer le modèle analytique suivant le choix du système à étudier. Les équations de Lagrange sont utilisées et développées à l'ordre 1. Les efforts aérodynamiques du rotor sont représentés par un modèle quasi statique plan d'ordre 1. Le système final étudié est constitué de l'ensemble isolé aile - mât - rotor du convertible. Le rotor 3 pales avec liaison K, est de type gimbal, et le pas des pales s'adapte automatiquement en fonction de la vitesse d'avancement de l'appareil. Grâce aux données expérimentales obtenues en soufflerie sur une maquette constituée d'une demi - aile, le modèle analytique a été validé pour différentes configurations de vitesse d'avancement et de raideurs de l'aile. Les vitesses critiques d'apparition du flottement gyroscopique sont retrouvées, et des simulations de balayages paramétriques permettent de proposer différentes configurations sur les caractéristiques du système pour repousser la limite de stabilité

On assiste depuis quelques années à l'émergence d'une robotique médicale proposée pour accroître la précision des actes, améliorer les conditions de travail de l'équipe chirurgicale et le confort du patient. Nos recherches s'inscrivent dans le projet national EndoXiroB du RNTS dont l'objectif est la réalisation d'un ensemble robotisé de chirurgie mini-invasive. Elles sont dédiées à la conception et à la réalisation, en s'appuyant sur les technologies microsystèmes, d' une instrumentation chirurgicale poly-articulée équipée d'outils terminaux intégrés permettant une mesure des efforts et une découpe thermo-coagulante des tissus vivants. Nous présenterons une description complète de notre proposition qui consiste en une articulation poly-articulée innovante, proche du type « corps de serpent ». Cette articulation, commandée par quatre ou six fils, est composée de liaisons rotules plastiques accompagnées par plusieurs fils métalliques assurant à l'ensemble une rigidité en torsion et flexion. Nous décrirons nos travaux sur la conception microsystème d'un capteur d'effort deux axes pour mesurer des forces de tiraillement sur les tissus. Le microsystème utilise deux niveaux de silicium intégrant un corps d'épreuve à quatre branches orthogonales et un ensemble d'électrodes capacitives inter-digitées.Nous exposerons nos premières études sur la conception de lames thermo-chauffantes pour la découpe et la coagulation des tissus. Ces études sont basées sur la réalisation de lames en technologie silicium. Au-delà de la simple découpe et de la mesure des efforts, on peut imaginer d'intégrer d'autres micro-capteurs sur les outils chirurgicaux. Il serait ainsi possible d'augmenter la sécurité de l'acte chirurgical en évaluant, par exemple, la présence d'artères, de vaisseaux ou de nerfs à proximité de l'outil de chirurgie. Pour finir, nous proposerons une réflexion plus prospective basée sur la miniaturisation d'un robot portable intégrant un dispositif compact pour actionner l'a rticulation terminale de l'instrument chirurgical. Au-delà de cette réflexion, une solution extrême consisterait dans le futur à transférer tous les degrés de liberté d'un système robotisé à l'intérieur de la cavité opératoire.

Nous présentons un système de tracking optique-inertiel qui consiste en deux caméras stationnaires et une Sensor Unit avec des marqueurs optiques et une centrale inertielle. La Sensor Unit est fixée sur l'objet suivi et sa position et orientation sont déterminées par un algorithme de fusion de données. Le système de tracking est destiné à asservir un outil à main dans un système de chirurgie naviguée ou assistée par ordinateur. L'algorithme de fusion de données intègre les données des différents capteurs, c'est-à-dire les données optiques des caméras et les données inertielles des accéléromètres et gyroscopes. Nous présentons différents algorithmes qui rendent possible un tracking à grande bande passante avec au moins 200Hz avec des temps de latence bas grâce à une approche directe et des filtres dits invariants qui prennent en compte les symmétries du système. Grâce à ces propriétés, le système de tracking satisfait les conditions pour l'application désirée. Le système a été implementé et testé avec succès avec un dispositif expérimental.

L'industrie cherche en permanence à minimiser le temps et les coûts, à simplifier leur processus de fabrication tout en maximisant la qualité de leurs produits. Cette démarche s'applique pour l'industrie de la mise en forme des métaux. Dans ce contexte, un procédé innovant de mise en forme, le thixoforgeage, s'est développé, permettant d'obtenir des pièces de formes complexes aux qualités mécaniques élevées en minimisant le nombre de phases du processus de fabrication. Ce procédé utilise les propriétés de l'état semisolide des alliages métalliques, cet état étant obtenu par fusion partielle du solide. Dans le cadre de la mise en forme de l'acier à l'état semi-solide, les difficultés liées à la température de travail et la méconnaissance du comportement mécanique et thermomécanique du matériau rendent difficile le développement industriel du procédé. Cette thèse a l'ambition d'améliorer la compréhension du comportement de l'acier lors de sa mise en forme par thixoforgeage. L'objectif est également de développer l'exploitation du modèle original deux phases multiéchelle « micro-macro », et son implémentation dans les solveurs 2D et 3D de Forge 2007®. Pour atteindre cet objectif, des essais expérimentaux avec des dispositifs spécifiques et innovants ont été réalisés. Une étude paramétrique de l'opération de thixoforgeage a été mise en place. Les principaux paramètres de conduite du procédé ont été identifiés. Ces paramètres sont la vitesse de mise en forme, la température initiale de l'acier et la température initiale de l'outil. Pour chaque essai, l'évolution des efforts de mise en forme, la nature de l'écoulement et la qualité des pièces produites au travers de l'observation macrographiques et micrographiques de leur structure métallurgique et d'essais mécaniques, ont été étudiées. Des essais avec des outillages instrumentés ont également permis une caractérisation des échanges thermiques entre l'outil et la pièce lors de la mise en forme. Ce nombre important d'essais a permis de décrire l'influence et de montrer l'importance de ces paramètres dans la mise en forme par thixoforgeage. Ces essais ont également servi de base au recalage du modèle multiéchelle « micro-macro » et des coefficients d'échange thermique entre l'outil et la pièce. Les essais et les simulations ont été comparés afin de déterminer et améliorer la capacité prédictive du modèle implémenté dans le logiciel Forge2007®.