Dans de nombreux assemblages de matériaux soumis à un chargement thermo-mécanique lors de l'élaboration ou en service, des contraintes résiduelles thermiques apparaissent, qui modifient les conditions d'amorçage des fissures. Si de plus l'un des composants a un comportement plastique, des déformations résiduelles plastiques peuvent à leur tour jouer un rôle. <br />En mécanique de la rupture fragile, une des difficultés majeures concerne la prédiction de l'amorçage de fissures en l'absence de défaut initial. Leguillon a proposé un critère d'amorçage combinant une condition énergétique de type Griffith et une condition de contrainte maximum. La mise en oeuvre du critère fait intervenir les développements asymptotiques raccordés et la théorie des singularités. La bonne corrélation du modèle avec des mesures expérimentales pour les matériaux homogènes isotropes sous chargement mécanique pur a conduit à envisager l'extension du critère afin de prendre en compte des contraintes résiduelles. <br />La comparaison du critère modifié avec des mesures expérimentales sur un assemblage aluminium/époxyde sous chargement thermo-mécanique se révèle satisfaisante quant à la prédiction de la rupture de l'interface entre les composants. Elle permet également de mettre en évidence, par inversion, une méthode d'identification des paramètres de rupture de cette interface. Le critère modifié est appliqué également à l'analyse de la décohésion tuile/structure dans les aiguilles formant le limiteur du tokamak Tore Supra. En effet, des contraintes résiduelles d'origine thermique et plastique apparaissent dans la partie métallique des tuiles de protection.

Si l'amorçage des fissures de fatigue est aujourd'hui bien compris dans le cas de monocristaux de métaux purs, ce phénomène s'avère plus complexe à cerner et à prédire dans le cas d'alliages métalliques polycristallins tels que l'acier AISI 316LN.D'un point de vue expérimental, notre étude s'est concentrée sur la caractérisation du comportement mécanique et l'étude, à différentes échelles, des phénomènes liés à l'amorçage des fissures de fatigue oligocyclique dans l'acier 316LN. Pour des niveaux de déformation appliquée de Δε/2 = 0,3 et 0,5%, l'adoucissement cyclique observé au cours des essais coïncide avec l'organisation des dislocations sous forme de bandes. Ces bandes sont liées à l'activation des systèmes de plus haut facteur de Schmid. Elles portent la majeure partie de la déformation et provoquent en surface des intrusions et extrusions favorisant l'apparition et la coalescence de fissures.D'un point de vue modélisation, nous avons proposé un nouveau modèle de plasticité cristalline intégrant des dislocations géométriquement nécessaires (GND) directement calculées à partir du second gradient de la rotation élastique. Implémenté dans les codes d'éléments finis AbaqusTM et Cast3mTM, ce modèle s'inspire des travaux sur le monocristal en transformations finies de Peirce et al. (1983) et de Teodosiu et al. (1993). Adapté au cas des polycristaux par Hoc (1999) et Erieau (2003), il a été enrichi par l'introduction GND selon la théorie proposée par Acharya et Bassani (2000). Les simulations réalisées sur des différents types d'agrégats (2D extrudé et 3D) montrent que la prise en compte de GND permet :- de reproduire les effets de taille de grains au niveau macroscopique et local,- de décrire plus finement les champs de contraintes calculés.Ces simulations ont permis de mettre en évidence l'influence des matrices d'élasticité et d'écrouissage sur les valeurs et l'évolution des contraintes macroscopique effective et cinématique moyenne et le rôle important des conditions aux limites lors des calculs d'agrégats.

Modéliser la déformation plastique des polycristaux est un objectif majeur de la science des matériaux. Tous les modèles actuels comportent une partie phénoménologique n'ecessitant un ajustement de paramètres sur des résultats expérimentaux. Cette thèse vise à mettre en place un nouveau modèle, justifié physiquement, sans paramètre ajustable et adapté à la modélisation du polycristal CFC en sollicitation monotone. Afin de mesurer les champs mécaniques à l'échelle du micromètre, des mesures de microdiffraction Laue ont été réalisées sur un tricristal de cuivre à une faible déformation plastique. Ces mesures nous renseignent sur les mécanismes plastiques intervenant très près des joints de grains et définissent des états de référence pour les simulations. On montre principalement que la déformation plastique s'accompagne d'un stockage de dislocations géométriquement nécessaires (GND) aux joints de grains, en relation avec l'apparition de contraintes internes à longue distance. Des simulations de Dynamique des Dislocations dans des bicristaux ont 'et'e réalisées afin de caractériser les phénomènes physiques mis en œuvre. Ces simulations confirment que l'interaction dislocations - joints de grains s'accompagne d'un stockage de GND sous la forme de microstructures tridimensionnelles très inhomogènes. Les propriétés mécaniques induites par ce phénomène complexe peuvent être quantifiées par des lois continues élaborées à partir de l'approximation théorique d'un empilement unidimensionnel. Les lois de comportement ainsi définies ont ensuite été incorporées dans une modélisation micromécanique de plasticité cristalline, jusqu'ici dédiée au monocristal CFC. Le modèle ainsi construit a maintenant la capacité de prédire les mesures réalisées sur le tricristal de cuivre. Nous avons ainsi mis en place un modèle physiquement justifié et adapté 'a la modélisation du polycristal CFC en sollicitation monotone.

Les protéines sont des entités intrinsèquement dynamiques et de nombreuses études ont démontré l’importance de cette propriété à leurs fonctions. Plus particulièrement, la flexibilité protéique est essentielle dans le processus de reconnaissance moléculaire. Lors de tels évènements, les protéines peuvent subir des changements conformationnels mineurs (déplacement de chaînes latérales des acides aminés), majeurs (déplacement de domaines entiers de la protéine) et/ou même se replier. Mes travaux de thèse ont permis de démontrer que de tels réarrangements mineurs sont fréquents et ont aussi permis d’élucider certaines causes potentielles physiques et chimiques. De plus, mes travaux ont démontré l’importance de considérer la flexibilité des chaînes latérales lors de simulations de tels évènements de reconnaissance moléculaire. Plusieurs méthodes computationnelles, dont la dynamique moléculaire et l’arrimage moléculaire, peuvent être utilisées pour prédire la liaison d’un ligand à sa cible. D’un côté, la dynamique moléculaire permet de considérer la flexibilité protéique à toute échelle, mais nécessite un pouvoir computationnel énorme. D’un autre côté, l’arrimage moléculaire restreint le nombre de degrés de liberté considérés, entre autres imposés par la flexibilité protéique. Mes travaux de thèse, en ce qui a attrait au développement de la méthode d’arrimage moléculaire appelée FlexAID, ont permis d’inclure une certaine flexibilité protéique intrinsèque limitant ainsi le nombre de degrés de liberté requis, tout en offrant la possibilité d’ajouter des degrés de liberté supplémentaire pour les mouvements de plus grande envergure ne pouvant être accommodés par cette plasticité protéique. De plus, mes travaux démontrent que FlexAID est compétitive aux autres méthodes dans le domaine et obtient de meilleures performances dans le scénario où les conformations des protéines sous la forme liée sont inconnues. Dans un autre ordre d’idées, les nombreuses simplifications introduites par un logiciel d’arrimage lui permettent d’être une méthode rapide et applicable à la découverte de nouvelles molécules ayant un effet thérapeutique potentiel. Lorsqu’une méthode de repointage est utilisée, les résultats de FlexAID en enrichissement de composés se rapprochent des performances d’autres logiciels couramment utilisés lors de criblage virtuel. Mes travaux portant sur le système biologique de la Matriptase-2 montrent que la méthode FlexAID peut être utilisée à la découverte de nouvelles petites molécules.

L'enjeu de cette thèse était de proposer un modèle de prévision de la fissuration (trajet et vitesse) par fatigue sous chargement complexe, afin de définir les pas d’inspection de structures industrielles. Dans le cas des métaux, il est reconnu que la plasticité au voisinage de l'extrémité de la fissure a des effets majeurs sur la vitesse et la direction de fissuration. La simulation par éléments finis non-linéaire permet de comprendre et de modéliser ces effets, mais le traitement de problèmes industriels par cette méthode (fissures tridimensionnelles se propageant pendant plusieurs millions de cycles en non-linéaire) reste toujours hors de portée. Pour réduire les temps de calcul, une démarche de changement d'échelle a été mise en place, afin d'identifier un modèle de comportement élasto-plastique en mode mixte non-proportionnel, non pas local, mais relatif à la région en pointe de fissure. Ce modèle, qui condense tous les effets liés à la plasticité confinée en pointe de fissure, peut alors être utilisé dans un calcul de structure linéaire pour simuler la fissuration par fatigue en mode mixte, à amplitude variable, sous des millions de cycles en quelques minutes. La méthode et les hypothèses de changement d'échelle, d'abord appliquées à des simulations numériques, ont ensuite été validées expérimentalement sur des éprouvettes cruciformes fissurées en s’appuyant sur la mesure optique du champ de déplacement à l’extrémité de la fissure. Enfin, une campagne d’essais, visant à caractériser le comportement en fissuration de l’acier S355NL en fatigue, a été réalisée. Les résultats expérimentaux et de simulation sont en bon accord en mode I et en mode mixte. / Predicting the growth of fatigue cracks under multi-axial loading conditions still remains very difficult because of the complexity of the crack path and because of history effects induced by plasticity. This thesis is devoted to the modeling of the effect of mixed mode plasticity on fatigue crack growth. A model was developed using a multi-scale approach from elastic-plastic finite element computations, it was validated using experimental measurements of the velocity field at crack tip by digital image correlation in I+II mixed mode loading conditions. The mode I and mode II components of the velocity field (experimental or from FE simulations) were extracted using symmetry and partitioned into elastic and plastic parts. With this approach, the velocity field is described using only four degrees of freedom, 2 for elasticity and 2 for plasticity. A criterion was proposed to determine the yield surface, and it was shown that the experimental yield surface agrees well with the theoretical one. The plastic flow direction was also measured in non-proportional loading conditions are consistent with the hypotheses of the model. The crack growth rate and direction is then calculated as function of the plasticity rate, which makes possible the use of this simplified model in a linear finite element code to predict 3D fatigue crack growth in mixed mode non-proportional conditions. In mode I, the model was successfully compared with a set of fatigue crack growth experiment under variable amplitude conditions. In mixed mode conditions, the crack growth direction is correctly predicted.

Dans le contexte des changements climatiques, la capacité d’adaptation à la contrainte hydrique des arbres de plantation devient un enjeu majeur pour le maintien de leur productivité. La plasticité phénotypique des génotypes, facteur majeur de l’adaptation aux changements environnementaux, reste encore insuffisamment décrite chez les arbres forestiers, plantes pérennes à long cycle de révolution. Cette thèse se propose i / de caractériser la plasticité phénotypique pour deux clones commerciaux d’eucalyptus soumis à une contrainte hydrique au champ, ii/ d’identifier les caractères potentiellement adaptatifs (i.e. ceux présentant de l’interaction GxE) et iii/ de mettre en évidence les mécanismes moléculaires sous-jacents. Un dispositif expérimental mis en place en république du Congo a permis de comparer, à travers une approche intégrant différents caractères allant de l'expression de gènes à la production de biomasse, la réponse de deux génotypes d’eucalyptus soumis à des régimes hydriques différents au cours de la saison sèche sur les deux 1ères années de croissance. Les résultats montrent que si l’effet de la saison sèche est relativement similaire pour les deux génotypes (réduction des accroissements relatifs), le clone plus productif présente des accroissements très élevés en saison des pluies, et semble donc mieux optimiser des conditions environnementales favorables. La capacité d’ajustement physiologique, anatomique et moléculaire au niveau foliaire de ce génotype semble être un atout au maintien de ses capacités photosynthétiques.Cette thèse a permis de mettre en évidence certains critères (surface foliaire spécifique, accumulation de phénols, épaisseur de collenchyme dans les feuilles), qui pourraient permettre d’évaluer le potentiel adaptatif des populations d’eucalyptus, nécessaire à leur gestion durable des plantations. D’autre part, certains gènes impliqués dans la photosynthèse et le métabolisme secondaire, dont l’expression pourrait être liée à la variation de caractères phénotypiques ont été mis en évidence. L’identification de ces gènes constitue une première étape vers la compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents à la plasticité phénotypique chez l’eucalyptus. / In the context of climate change, the ability of industrial forest plantation to cope with water scarcity is becoming a challenge for productivity maintenance. The phenotypic plasticity of genotypes, a major factor of adaptation to environmental changes, is still insufficiently described for long-lived species such as trees. This thesis proposes i/ to characterize the phenotypic plasticity for two commercial eucalyptus clones that differ in terms of productivity, subjected to water stress in the field, ii/ to identify potentially adaptive traits (i.e. those revealing GxE interaction) and iii/ to highlight the underlying molecular mechanisms.A field trial installed in the Republic of Congo was used to compare, responses of two contrasted eucalyptus genotypes subjected to different watering regimes during the dry season on the first two years of growth. We used an integrative approach involving different traits from gene expression to biomass production.The results show that if the effects of the dry season were relatively similar for both clones (lower relative increments), the most productive clone displayed a higher growth increment during the rainy season, and seemed to take more benefits when environmental conditions become more favorable. The ability to adjust leaf physiological, anatomical and molecular traits of this genotype seems to be an asset to maintain its photosynthetic capacity.This thesis allowed to highlight some criteria (specific leaf area, carbon isotope discrimination, thickness of collenchyma and cuticle in leaves), which could help to assess the adaptive potential of Eucalyptus populations for sustainable management of planted stands. On the other hand, some genes whose expression may be related to variation in phenotypic characters were revealed. This set of genes is resource first step toward the understanding of the molecular mechanisms underlying phenotypic plasticity in eucalyptus.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

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