La variabilité non maîtrisée de la tendreté de la viande bovine est un problème majeur pour la filière industrielle, cette qualité étant très recherchée par les consommateurs. Depuis de nombreuses années, différents programmes de recherche ont identifié des marqueurs ADN, ARN et protéines de la tendreté de la viande bovine, dans des contextes différents. Aux Etats-Unis et en Australie, des recherches ont abouti à la conception de tests efficaces de prédiction de la qualité de la viande. Ces tests ne fonctionnent cependant pas sur les élevages français. La filière française est donc demandeuse de tests de prédiction simples permettant de mesurer la tendreté sur l’animal vivant et la carcasse. De tels tests sont inexistants à l’heure actuelle. L’objectif de la thèse est de valider ou non une liste de potentiels marqueurs protéiques de la tendreté, et de développer des équations de prédiction de cette qualité, afin d’envisager la conception de tests immunologiques de prédiction à destination de la filière sur l’animal vivant et la carcasse, dans un avenir proche. Une nouvelle technique pour quantifier les protéines d’un échantillon de muscle bovin a été développée, le Dot-Blot, et permet de disposer de prototype pour de futurs tests de phénotypage de la tendreté. L’utilisation de cette technique a permis de quantifier 24 protéines sur 111 échantillons de deux muscles de boeufs et de taurillons de race Charolaise. Ces travaux ont identifié en premier lieux des effets biologiques liés au type de muscle et d’animal sur l’abondance des protéines. Puis, trois analyses différentes, dont les résultats sont concordants, ont validé des marqueurs de tendreté et mis en lumière les principaux mécanismes cellulaires impliqués dans la tendreté, générant des équations de prédiction de la tendreté. Des outils de bioinformatique ont été construits à partir de données expérimentales de la thèse sur les protéines de la tendreté et de bases de données humaines, afin de mieux comprendre les mécanismes biologiques impliqués dans la mise en place de la tendreté. En conclusion, ce travail de thèse a développé un nouvel outil d’analyse et les premières équations de prédiction de la tendreté de la viande bovine fiables sur un système centré sur les mâles, supports indispensables au développement de tests de prédiction de la tendreté sur l’animal vivant et la carcasse. De plus, ce travail a permis de mieux comprendre et caractériser les mécanismes moléculaires impliqués dans la mise en place de la tendreté. / The uncontrolled variability of beef tenderness is a major problem for industry. This quality is very important for consumers. For many years, different research programs have identified DNA, RNA and proteins markers of beef tenderness, in different contexts. In United States and Australia, these tests reached to the conception of efficient meat quality prediction tests. However, these tests do not work in France. So, French industry asks for simple tenderness prediction tests, which measure tenderness on living animals and carcasses. This type of tests is currently missing. The objective of the PhD is to validate or not a list a proteins tenderness potential markers, and to develop quality prediction equation, to engage the conception of immunological tests for industry, usable on living animals and carcasses. A new technique for quantify proteins in bovine muscle samples have been developed, the Dot-Blot, and allow to have prototypes of the future tenderness tests. Utilization of Dot-Blot provides phenotypic data of 224 proteins on 111 muscle samples of Charolais beefs and young bulls. This work first identified biological effects due to animal and muscle types on proteins abundance. Then, three different analyses, with corroborating results, validated tenderness markers and revealed main cellular pathways implied in tenderness, and generated tenderness prediction equations. Bioinformatics tools have been built upon experimental data from this work on tenderness proteins and human databases, to better understand the main mechanisms implied intenderization processes. In conclusion, this work have developed a new analyzing tool and the first beef tenderness prediction equation, trusty on a male-based system, essential supports for the development of beef tenderness prediction tests on living animals and carcasses. Moreover, this work enabled to better understand and characterize the molecula rmechanisms involved in tenderization processes.

Dans le cadre des systèmes de transport intelligents (ITS), cette thèse concerne la conception d'une méthodologie de prédiction, en temps réel et pour différents horizons, du temps de parcours à partir des données de vitesse et de débit d'une route instrumentée. Pour atteindre cet objectif, deux approches sont considérées dans cette thèse. La première approche, dite « sans modèle », utilise exclusivement des mesures de vitesse. Grâce à l'utilisation astucieuse des données historiques, nous avons résolu le problème de prédiction comme étant un problème de filtrage. Pour ce faire, des données historiques sont utilisées pour construire des pseudo-observations qui alimentent un filtre de Kalman adaptatif (AKF). Sous une hypothèse de Gaussianité, les statistiques du bruit de processus sont estimées en temps-réel, tandis que les statistiques du pseudo-bruit d'observation sont déduites des données historiques adéquatement classées. La seconde approche, dite ‘'basée-modèle'', utilise principalement des mesures de débit et de vitesse. Contrairement à la précédente approche où la résolution spatiale est fixée par l'emplacement des capteurs, une discrétisation spatiale plus fine est considérée. Celle-ci s'avère possible grâce à l'utilisation du modèle CTM (Cell Transmission Model). Un observateur d'état commuté, de type Luenberger, permet d'estimer les états internes (densités des cellules). En utilisant uniquement les prédictions des débits des conditions frontières via une approche de type AKF similaire à celle développée dans la première approche, le modèle CTM contraint permet de prédire les densités des cellules et d'en déduire les vitesses et le temps de parcours. Les méthodes développées ont été validées expérimentalement en considérant la rocade sud grenobloise comme cas d'étude. Les résultats montrent que les deux méthodes présentent de bonnes performances de prédiction. Les méthodes proposées performent mieux que celles basées sur une utilisation directe des moyennes historiques. Pour l'ensemble des données considérées, l'étude a également montré que l'approche ‘'basée modèle‘' est plus adaptée pour des horizons de prédictions de moins de 30 min. / This dissertation falls within the domain of the Intelligent Transportation Systems (ITS). In particular, it is concerned with the design of a methodology for the real-time multi-step ahead travel time forecasting using flow and speed measurements from a instrumented freeway. To achieve this objective this thesis develops two main methodologies. The first one, a model-free, uses only speed measurements collected from the freeway, where a mean speed is assumed between two consecutive collection points. The travel time is forecasted using a noise Adaptive Kalman Filter (AKF) approach. The process noise statistics are computed using an online unbiased estimator, while the observations and their noise statistics are computed using the clustered historical traffic data. Forecasting problems are reformulated as filtering ones through the use of pseudo-observations built from historical data. The second one, a model-based, uses mainly traffic flow measurements. Its main appealing is the use of a mathematical model in order to reconstruct the internal state (density) in small road portions, and consequently exploits the relation between density and speed to forecast the travel time. The methodology uses only boundary conditions as inputs to a switched Luenberger state observer, based on the ``Cell Transmission Model'' (CTM), to estimate the road initial states. The boundary conditions are then forecasted using the AKF developed above. Consequently, the CTM model is run using the initial conditions and the forecasted boundaries in order to obtain the future evolution of densities, speeds, and finally travel time. The added innovation in this approach is the space discretization achieved: indeed, portions of the road, called ``cells'', can be chosen as small as desired and thus allow obtaining a finer tracking of speed variations. In order to validate experimentally the developed methodologies, this thesis uses as study case the Grenoble South Ring. This freeway, enclosing the southern part of the city from A41 to A480, consists of two carriageways with two lanes. For this study only the direction east-west was considered. With a length of about 10.5 km, this direction has 10 on-ramps, 7 off-ramps, and is monitored through the Grenoble Traffic Lab (GTL) that is able to provide reliable traffic data every 15 s, which makes it possible for the forecasting strategies to be validated in real-time. The results show that both methods present strong capabilities for travel time forecasting: considering the entire freeway, in 90% of the cases it was obtained a maximum forecasting error of 25% up to a forecasting horizon of 45 min. Furthermore, both methods perform as good as, or better than, the average historical. In particular, it is obtained that for horizons larger than 45 min, the forecasting depended exclusively on the historical data. For the dataset considered, the assessment study also showed that the model-based approach was more suitable for horizons shorter than 30 min.

Les anévrysmes de l'aorte ascendante sont un problème de santé publique qui peut menacer le pronostic vital par le risque de rupture ou de dissection. Actuellement, le seul critère permettant de décider d'une intervention est le diamètre maximal de l'anévrysme mesuré par le scanner. La recherche biomécanique a pour objectif de caractériser les propriétés élastiques de l'aorte et de proposer une approche patient-spécifique de l'évaluation du risque de complication. Le but de cette thèse était double. Dans une première partie, il était de déterminer les propriétés à rupture d'anévrysmes de l'aorte ascendante fraîchement excisés à partir d'un banc d'essai de tests en gonflement mis au point dans notre laboratoire. Les résultats ont permis de déterminer un index de risque de rupture basé sur l'extensibilité de l'aorte. Dans une deuxième partie, nous avons identifié les propriétés mécaniques des anévrysmes aortiques à l'aide d'un scanner dynamique préopératoire. Cette identification reposait sur la minimisation simultanée de deux fonctions coût, qui définissaient la différence entre les prédictions d"un modèle numérique et les mesures par le scanner du volume de l'anévrysme au milieu du cycle cardiaque et à la systole. Les résultats étaient corrélés à ceux des tests mécaniques en gonflement, montrant une application prometteuse du scanner dynamique pour l'identification du patient-scpécifique des propriétés mécaniques de l'aorte. Ce travail ouvre un peu plus la voie vers une évaluation patient-spécifique du risque de complication d'un anévrysme de l'aorte ascendante et vers une sélection plus affinée des patients pour la chirurgie. / Aneurysms of the ascending aorta are a life-threatening desease by the risk of rupture or dissection. Currently, the only criterion for deciding an intervention is the maximum diameter of the aneurysm mesured from CT-scan. Biomechanical research aims to characterize the elastic properties of the aorta and to provide a patient-specific approach too assessing the risk of complications. The aim of this thesiswas twofold. In the first part, it was tocharacterize the rupture properties of freshly excised acsending aortic tissue from an inflation bench-test developed in our laboratory. The results were derived to determine a rupture risk index based on the extensibility of the aorta. In the second part, we identified the mechanical properties of aortic aneurysms using preoperative dynamic CT-scan. This identification was based on the simultaneous minimization of two cost functions, which defined the difference between the predictionsof a numerical model and the volumes of the aneurysms measured from the CT-scan in the middle of the cardiac cycle and the sytole. The results were correlated with those of the inflation tests, showing promising application of the dynamic scan for the patient-specific identification of the mechanical properties of the aorta. This work opens a little more the way for the patient-specific assessment of the risk of complications of an aneurysm of the ascending aorta and for a more refined selection of patients for surgery.

Cette étude est dédiée à un problème d’exploration de données dans les médias sociaux: la prédiction d’activité. Dans ce problème nous essayons de prédire l’activité associée à une thématique pour un horizon temporel restreint. Dans ce problème des contenus générés par différents utilisateurs, n’ayant pas de lien entre eux, contribuent à l’activité d’une même thématique.Afin de pouvoir définir et étudier la prédiction d’activité sans référence explicite à un réseau social existant, nous définissons un cadre d’analyse générique qui permet de décrire de nombreux médias sociaux. Trois définitions de la prédiction d’activité sont proposées. Premièrement la prédiction de la magnitude d’activité, un problème de régression qui vise à prédire l’activité exacte d’une thématique. Secondement, la prédiction de Buzz, un problème de classification binaire qui vise à prédire quelles thématiques subiront une augmentation soudaine d’activité. Enfin la prédiction du rang d’activité, un problème de learning-to-rank qui vise à prédire l’importance relative de chacune des thématiques. Ces trois problèmes sont étudiés avec les méthodes de l’état de l’art en apprentissage automatique. Les descripteurs proposés pour ces études sont définis en utilisant le cadre d’analyse générique. Ainsi il est facile d’adapter ces descripteurs à différent média sociaux.Notre capacité à prédire l’activité des thématiques est testée à l’aide d’un ensemble de données multilingue: Français, Anglais et Allemand. Les données ont été collecté durant 51 semaines sur Twitter et un forum de discussion. Plus de 500 millions de contenus générés par les utilisateurs ont été capturé. Une méthode de validation croisée est proposée afin de ne pas introduire de biais expérimental lié au temps. De plus, une méthode d’extraction non-supervisée des candidats au buzz est proposée. En effet, les changements abrupts de popularité sont rares et l’ensemble d’entraˆınement est très déséquilibré. Les problèmes de prédiction de l’activité sont étudiés dans deux configurations expérimentales différentes. La première configuration expérimentale porte sur l’ensemble des données collectées dans les deux médias sociaux, et sur les trois langues observées. La seconde configuration expérimentale porte exclusivement sur Twitter. Cette seconde configuration expérimentale vise à améliorer la reproductibilité de nos expériences. Pour ce faire, nous nous concentrons sur un sous-ensemble des thématiques non ambigu¨es en Anglais. En outre, nous limitons la durée des observations à dix semaines consécutives afin de limiter les risques de changement structurel dans les données observées. / This dissertation is devoted to a social-media-mining problem named the activity-prediction problem. In this problem one aims to predict the number of user-generated-contents that will be created about a topic in the near future. The user-generated-contents that belong to a topic are not necessary related to each other.In order to study the activity-prediction problem without referring directly to a particular social-media, a generic framework is proposed. This generic framework allows to describe various social-media in a unified way. With this generic framework the activityprediction problem is defined independently of an actual social-media. Three examples are provided to illustrate how this generic framework describes social-media. Three defi- nitions of the activity-prediction problem are proposed. Firstly the magnitude prediction problem defines the activity-prediction as a regression problem. With this definition one aims to predict the exact activity of a topic. Secondly, the buzz classification problem defines the activity-prediction as a binary classification problem. With this definition one aims to predict if a topic will have an activity burst of a predefined amplitude. Thirdly the rank prediction problem defines the activity-prediction as a learning-to-rank problem. With this definition one aims to rank the topics accordingly to theirs future activity-levels. These three definitions of the activity prediction problem are tackled with state-of-the-art machine learning approaches applied to generic features. Indeed, these features are defined with the help of the generic framework. Therefore these features are easily adaptable to various social-media. There are two types of features. Firstly the features which describe a single topic. Secondly the features which describe the interplay between two topics.Our ability to predict the activity is tested against an industrial-size multilingual dataset. The data has been collected during 51 weeks. Two sources of data were used: Twitter and a bulletin-board-system. The collected data contains three languages: English, French and German. More than five hundred millions user-generated-contents were captured. Most of these user-generated-contents are related to computer hardware, video games, and mobile telephony. The data collection necessitated the implementation of a daily routine. The data was prepared so that commercial-contents and technical failure are not sources of noise. A cross-validation method that takes into account the time of observations is used. In addition an unsupervised method to extract buzz candidates is proposed. Indeed the training-sets are very ill-balanced for the buzz classification problem, and it is necessary to preselect buzz candidates. The activity-prediction problems are studied within two different experimental settings. The first experimental setting includes data from Twitter and the bulletin-board-system, on a long time-scale, and with three different languages. The second experimental setting is dedicated specifically to Twitter. This second experiment aims to increase the reproducibility of experiments as much as possible. Hence, this experimental setting includes user-generated-contents collected with respect to a list of unambiguous English terms. In addition the observation are restricted to ten consecutive weeks. Hence the risk of unannounced change in the public API of Twitter is minimized.

Ce travail de thèse est motivée par la possibilité de surveiller l'état des composants de systèmes d'énergie pour leur utilisation prolongée et sécuritaire, conformément à la pratique correcte de fonctionnement et des politiques adéquates de maintenance. La motivation est de développer des méthodes basées sur la régression à vecteurs de support pour la prédiction de données de séries chronologiques dans des conditions environnementales et opérationnelles stationnaire/ non-stationnaire. Les simples modèles et les ensembles de modèles à base de SVR sont développés pour attaquer la prédiction basée sur des petits et des grands ensembles de données. Des stratégies sont proposées pour la mise à jour de façon adaptative les simples modèles et les ensembles de modèles à base de SVR au cas du changement de la distribution générant les données. Les comparaisons avec d'autres méthodes d'apprentissage en ligne sont fournies en référence à des données de séries chronologiques d'un composant critique dans les centrales nucléaires fournis par Electricité de France (EDF). Les résultats montrent que les approches proposées permettent d'atteindre des résultats de prédiction comparables compte tenu de l'erreur quadratique moyenne et erreur relative, en beaucoup moins de temps de calcul. Par ailleurs, en analysant le sens géométrique de la méthode de la sélection de vecteurs caractéristiques(FVS) proposé dans la littérature, une nouvelle méthode géométriquement interprétable, nommé Reduced RankKernel Ridge Regression-II (RRKRR-II), est proposée pour décrire les relations linéaires entre un valeur prédite et les valeurs prédites des vecteurs caractéristiques sélectionné par FVS. Les comparaisons avec plusieurs méthodes sur un certain nombre de données publics prouvent la bonne précision de la prédiction et le réglage facile des hyperparamètres de RRKRR-II. / This Ph. D. work is motivated by the possibility of monitoring the conditions of components of energy systems for their extended and safe use, under proper practice of operation and adequate policies of maintenance. The aim is to develop a Support Vector Regression (SVR)-based framework for predicting time series data under stationary/nonstationary environmental and operational conditions. Single SVR and SVR-based ensemble approaches are developed to tackle the prediction problem based on both small and large datasets. Strategies are proposed for adaptively updating the single SVR and SVR-based ensemble models in the existence of pattern drifts. Comparisons with other online learning approaches for kernel-based modelling are provided with reference to time series data from a critical component in Nuclear Power Plants (NPPs) provided by Electricité de France (EDF). The results show that the proposed approaches achieve comparable prediction results, considering the Mean Squared Error (MSE) and Mean Relative Error (MRE), in much less computation time. Furthermore, by analyzing the geometrical meaning of the Feature Vector Selection (FVS) method proposed in the literature, a novel geometrically interpretable kernel method, named Reduced Rank Kernel Ridge Regression-II (RRKRR-II), is proposed to describe the linear relations between a predicted value and the predicted values of the Feature Vectors (FVs) selected by FVS. Comparisons with several kernel methods on a number of public datasets prove the good prediction accuracy and the easy-of-tuning of the hyperparameters of RRKRR-II.

Les instabilités thermo-acoustiques présentes dans les chambres de combustion sont générées par des interactions entre une flamme et l’acoustique du foyer. Ces oscillations auto-entretenues peuvent être observées dans de nombreux systèmes industriels tels que des chaudières domestiques, des fours industriels, des turbines à gaz ou des moteurs fusée. Bien que ce phénomène ait fait l’objet de nombreux travaux, il n’existe toujours pas de cadre d’étude assez général et robuste pour prédire le déclenchement de ces oscillations auto-entretenues et pour déterminer l’évolution des variables de l’écoulement à l’intérieur de la chambre de combustion. Ce travail s’appuie à la fois sur des modèles et des expériences. L’objectif est d’améliorer la description de la réponse de flammes coniques laminaires prémélangées à des perturbations de l’écoulement et les prédictions d’instabilités thermo-acoustiques dans des foyers alimentés par des flammes coniques. Dans la première partie du manuscrit, une revue des modèles décrivant la dynamique de flammes coniques est entreprise et un cadre général d’étude pour la modélisation de la Fonction de Transfert de Flamme (FTF) est présenté. Le dispositif expérimental ainsi que les diagnostics utilisés sont ensuite décrits. Ces systèmes sont utilisés pour mesurer la FTF de flammes coniques laminaires prémélangées soumises à des perturbations harmoniques de l’écoulement. Une nouvelle technique expérimentale est proposée pour contrôler les perturbations de l’écoulement à la sortie du brûleur. Elle est utilisée pour moduler l’écoulement avec un bruit blanc aléatoire et déterminer la FTF avec une résolution fréquentielle bien meilleure. Pour de faibles niveaux d’excitation, les résultats obtenus avec cette technique sont en accord avec ceux obtenus par la méthode classique utilisant des perturbations harmoniques. Les limites de cette technique sont décrites lorsque le niveau de perturbation augmente. Plusieurs expressions analytiques de la FTF de flammes coniques sont établies dans la seconde partie de cette thèse en introduisant progressivement plus de phénomènes physiques dans le modèle. Les modèles basés sur des perturbations convectées par l’écoulement sont étendus en tenant compte de la nature incompressible du champ de perturbation de vitesse. La prévision de la phase de la FTF de flamme conique est améliorée et présente un bon accord avec les mesures. Ensuite, une étude détaillée des interactions de la base de la flamme avec le bord du brûleur est conduite en tenant compte des pertes thermiques instationnaires de la flamme vers le brûleur. Ce mécanisme contrôle le mouvement de la base de la flamme et la dynamique de flamme à haute fréquence. Cette contribution à la FTF détermine le comportement haute fréquence de la FTF ainsi que l’évolution non-linéaire de la FTF lorsque le niveau de perturbation augmente. Enfin, une analyse de la dynamique des flammes coniques est entreprise pour des flammes placées dans des tubes de différents diamètres. Il est montré que les effets de confinement doivent être pris en compte lorsque les gaz brûlés ne peuvent se dilater complètement. Des différences importantes sont observées entre des FTF mesurées pour des tubes de confinement de diamètres différents. Un nouveau nombre sans dimension est établi pour prendre en compte ces effets. Ces différents modèles sont ensuite utilisés pour modéliser la réponse d’une collection de petites flammes coniques stabilisées sur une plaque perforée. Il est montré qu’une combinaison de ces modèles permet de capturer le comportement de ces flammes ainsi que l’évolution de la phase de la FTF couvrant le spectre fréquentiel pertinent pour la prédiction d’instabilités thermo-acoustiques. / Thermo-acoustic instabilities in combustion chambers are generated by the interactions between a flame and the combustor acoustics, leading to a resonant coupling. These self-sustained oscillations may be observed in many practical systems such as domestic boilers, industrial furnaces, gas turbines or rocket engines. Although this phenomenon has already been the topic of many investigations, there is yet no generalized robust framework to predict the onset of these self-sustained oscillations and to determine the evolution of the flow variables within the combustor during unstable operation. This work builds on previous models and experiments to improve the description of the response of laminar conical flames to flow perturbations and the prediction of thermoacoustic instability in burners operating with conical flames. In the first part of the manuscript, an extensive review of conical flame dynamics modeling is undertaken and a general framework for the modeling of their Flame Transfer Function (FTF) is presented. The experimental setup and the diagnostics used to characterize their response to flow disturbances are then described. They are used to measure the FTF when the flames are submitted to harmonic flow perturbations. A novel experimental technique is also proposed to control the flow perturbation level at the burner outlet. It enables to modulate the flow with random white noise perturbations and to measure the FTF with a better frequency resolution. Results with this alternative technique compare well with results from the classical method using harmonic signals for small disturbances. Limits of this technique are also highlighted when the perturbation level increases. Different analytical expressions for the FTF of conical flames are derived in the second part of the thesis by progressively introducing more physics into the models. Models based on convected flow disturbances are extended by taking into account the incompressible nature of the perturbed velocity field. It is shown that the prediction of the FTF phase lag of a conical flame is greatly improved and collapses well with measurements. Then, a thorough investigation of the flame base dynamics interacting with the anchoring device is conducted by considering unsteady heat loss from the flame to the burner. This mechanism is shown to drive the motion of the flame base and the flame dynamics at high frequencies. It is also shown that this contribution to the FTF rules the high frequency behavior of the FTF as well as the nonlinear evolution of the FTF when the perturbation level increases. Finally, an analysis is conducted on the dynamics of a single conical flame placed into cylindrical flame tubes featuring different diameters. It is shown that confinement effects need to be taken into account when the burnt gases cannot fully expand. Large differences are observed between FTF measured for different confinement tube diameters. A new dimensionless number is derived to take these effects into account and make all the FTF collapse on a single curve. These different models are then used to model the response of a collection of small conical flames stabilized on a perforated plate. It is shown that by sorting out the different contributing mechanisms to the FTF, the expressions proposed in this work may be combined to capture the main behavior and correct phase lag evolution of these flames in the frequency range of interest for thermo-acoustic instability prediction.

Tout au long de la vie l’individu acquiert, parfois de façon involontaire ou inconsciente, des connaissances sur son environnement, et il retient plus particulièrement les régularités. Ces connaissances, elles-mêmes, permettent de développer des attentes sur des événements futurs. Ces attentes sont utiles dans la perception et dans l'anticipation des conséquences des événements (ou des actions en cours), ce qui conduit l’individu à réagir de façon plus adéquate et plus rapide en fonction de ses prévisions. En se basant sur la théorie des « attentes musicale » de David Huron, nous proposons de créer une théorie des « attentes musico-filmiques ». L’objectif de notre thèse est d'examiner les concepts de base de la façon dont la musique de film peut créer des attentes relatives à la narration du film chez les spectateurs. Nous allons étudier comment cela affecte la façon dont ils perçoivent et interprètent le film. / Throughout our lives, we acquire (sometimes involuntary or even unconsciously) knowledge about our environment, and we retain in particular its regularities. These regularities are learned, stored as knowledge and will subsequently allow creating expectations that will facilitate the cognitive processing of the environmental information. Hence, via this process, the analysis of an expected event becomes faster and more accurate than that of an unexpected event. Based on David Huron's “musical expectation” theory, we propose to investigate, and develop a theory of “expectations about associations between the film and the music”. The aim of our thesis is to discuss the basic concepts of how film music can create particular expectations in relation to the narration of the film for viewers and how this affects the way they perceive the film and interpret the movie.

La prédiction de la durée de vie des polymères en milieu marin est devenue, ces dernières années, indispensable afin de limiter les coûts de maintenance des structures utilisées en mer. Le polychloroprène est un élastomère très employé en milieu marin en raison de ses propriétés intrinsèques proches de celles du caoutchouc naturel, avec une durabilité supérieure. Ce travail de thèse a pour objectif de caractériser, comprendre et prédire l'évolution des propriétés mécaniques (module et rupture) au cours du vieillissement et plus particulièrement de l'oxydation, l'un des mécanismes de dégradation majeurs pour ce type de matériaux. Cette prédiction est basée sur l'utilisation d'une description mécanistique de l'oxydation couplée à l'utilisation de relations structure/propriétés issues de la théorie caoutchoutique. Dans un premier temps, un modèle cinétique d'oxydation a été mis en place sur le polychloroprène cru et les constantes associées déterminées par méthode inverse. L'effet de la vulcanisation est, par la suite, intégré au modèle cinétique permettant ainsi une prédiction du module au cours de l'oxydation, ce type de dégradation conduisant à une forte augmentation du module dans le CR en raison de la présence de doubles liaisons dans le matériau. Afin de proposer une prédiction basée sur les propriétés à rupture, l'influence de l'oxydation sur l'énergie de propagation de fissure en mode I (GIC) a été étudiée en détail avec notamment une comparaison entre différents types d'élastomère. Cette étude a permis de mettre en évidence une chute importante de GIC en raison d'une inhibition de la cristallisation induite au cours de l'oxydation. La dernière partie de ce travail est dédiée à la diffusion de l'eau dans le polychloroprène et plus particulièrement les mécanismes de formation d'agrégat d'eau dans le matériau qui se traduit par une forte absorption et donc une perte de propriétés mécaniques à la rupture. / The prediction of the lifetime of polymers in a marine environment is becoming increasingly important in order to limit maintenance costs for structures at sea. Polychloroprene is an elastomer which is widely used in marine structures due to its properties which are similar to natural rubber but with improved durability. The aim of the work described in this thesis is to characterize, understand and predict the evolution of mechanical properties (modulus and rupture) during aging, and in particular during oxidation, one of the main degradation mechanisms in this type of material. The prediction is based on the use of a mechanistic description of oxidation coupled with the use of theoretical structure/property relationships. First a kinetic model of oxidation has been set up for raw polychloroprene, and the associated rate constants have been found by an inverse method. The effect of vulcanization was then included in the model, enabling modulus to be predicted during oxidation. As a result of the presence of double bonds oxidation causes a significant increase in modulus of CR. Then, in order to predict fracture properties, the influence of oxidation on the mode I crack propagation energy (GIc) has been studied in detail, with a comparison between different types of elastomer. This study has revealed a strong drop in GIc due to inhibition of induced crystallization during oxidation. In the last part of the document the diffusion of water in polychloroprene has been examined, and the mechanisms of cluster formation have been described: These lead to large water absorption and a loss of mechanical properties.

Les paramètres de formulation et les conditions de mise en place du béton frais affectent ses propriétés mécaniques et sa durabilité à l’état durci et in extenso la durabilité de l’ouvrage construit. De ce fait, l’ouvrabilité du béton doit être judicieusement choisi selon la géométrie de l’élément à couler et la disposition des armatures. Par exemple, le béton autoplacant (BAP) se met en place sous son propre poids et épouse adéquatement les coffrages sans apport de vibration mécanique. Ainsi le BAP est généralement utilisé pour couler les éléments ayant une géométrie complexe ou difficilement accessible. Le comportement à l’écoulement lors de la mise en place de cette classe de béton peut difficilement être prédit à l’aide des essais empiriques tels que le cône d’Abrams. Par ailleurs, une légère variation des propriétés des constituants peut conduire à un béton avec des faibles performances à l’écoulement. La rhéologie, une branche de la physique qui étudie l’écoulement des fluides, permet une meilleure description des propriétés à l’écoulement des BAP et facilite la compréhension de ce matériau. Le BAP peut être considéré comme une suspension de gros granulats dans un fluide suspendant (mortier). Dans ce cas, des modèles rhéologiques analytiques peuvent être exploités pour prédire les propriétés rhéologiques de ces matériaux et comprendre leur comportement à l’écoulement. Néanmoins, l’applicabilité de ces modèles est fonction de plusieurs paramètres, notamment la nature de la phase suspendante considérée (pâte, mortier de béton équivalent ou mortier), caractéristiques des particules solides, historique de cisaillement de la phase suspendante et de la suspension, etc. Cette recherche exhaustive vise essentiellement à évaluer l’influence de différents paramètres de formulation et d’essais sur les propriétés rhéologiques des BAP afin de comprendre le comportement à l’écoulement de cette classe de béton. Une approche de prédiction des propriétés rhéologiques des BAP simulés par des suspensions diphasiques, c’est-à-dire composés d’une phase suspendante et inclusions solides, est proposée. L’approche diphasique se heurte généralement à la difficulté de définir la phase suspendante. La première phase du programme expérimental est consacrée à une évaluation de l’applicabilité de la méthode de mortier de béton équivalent (MBE) pour prédire les propriétés à l’état frais des BAP. Les résultats obtenus montrent que cette méthode ne fournit pas une bonne corrélation entre les propriétés à l’état frais des BAP et leur MBE. Ceci est dû, en partie, au fait que seule la surface spécifique des gros granulats soit considérée comme critère pour formuler les mélanges de MBE. En effet, les résultats obtenus montrent que le concept de la pâte en excès doit être considéré pour améliorer les relations entre le BAP et son MBE. Ce concept tient compte du volume et de la compacité des gros granulats dans le béton. Bien que l’utilisation de la pâte en excès améliorer l’approche du MBE, mais résulte en des corrélations complexes et difficilement exploitables pour pouvoir appliquer une approche diphasique afin de prédire les propriétés à l’état frais et rhéologiques des BAP en considérant le MBE comme phase suspendante. Pour pallier à cette difficulté, une investigation plus exhaustive de la pâte-mortier/mortier-BAP est nécessaire afin de mieux comprendre la synergie des différents paramètres de formulation et d’identifier la phases suspendante la plus adéquate pour prédire les propriétés du BAP. La deuxième phase de cette étude porte sur l’évaluation de l’effet des caractéristiques des particules solides sur les propriétés rhéologiques des suspensions en exploitant des modèles analytiques, notamment les modèles de Krieger-Dougherty (KD) et de Château-Ovarlez-Trung (COT). Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence l’effet de la forme et de la granulométrie des particules solides sur les paramètres intrinsèques de ces modèles analytiques. De plus, il est montré que ces paramètres intrinsèques sont considérablement affectés par les paramètres de formulation, le protocole de cisaillement et la concentration de la phase suspendante (i.e. rapport Eau/Liant). Par ailleurs, il est montré que le modèle rhéologique (Bingham ou Herschel Bulkley) choisi pour décrire le comportement de la phase suspendante (pâte) et de la suspension (mortier) est un facteur influent sur les propriétés rhéologiques prédites des suspensions. La troisième phase de cette étude vise l’exploitation des modèles analytiques pour prédire les propriétés rhéologiques tout en identifiant une phase suspendante qui représente le plus fidèlement le BAP. Différentes phases suspendantes (mortier) ont été évaluées, notamment le mortier tamisé, mortier type I et le mortier II. Les corrélations entre les propriétés à l’état frais et rhéologiques des BAP et de différents mortiers ont été établies. De plus, l’effet des paramètres de formulation les plus influents sur les corrélations des propriétés rhéologiques entre les différentes phases ainsi que sur les paramètres intrinsèques des modèles de prédiction ont été mis en évidence. Des modèles sont proposés pour prédire les propriétés rhéologiques des mélanges de BAP en considérant le mortier type II comme phase suspendante.

Depuis sa formation, la Terre subit un refroidissement lent. La chaleur provenant du noyau et de la désintégration des éléments radioactifs présents dans le manteau est évacuée vers la surface par convection. L’évolution des structures thermiques ainsi créées contrôle de nombreux phénomènes de surface tels que le mouvement des continents et le niveau marin. L’étude présentée ici s’attache à déterminer quelles structures convectives terrestres peuvent être reconstruites, sur quelle période de temps et avec quelle précision. La chaoticité de la convection implique que les incertitudes initialement présentes sur le champ de température croissent exponentiellement au cours du temps et peuvent créer des structures convectives artificielles dans les modèles. A l’aide de la méthode des expériences jumelles initialement développée par Lorenz [1965] en météorologie, le temps de Lyapunov et l’horizon de prédiction sont calculés pour la première fois en géodynamique mantellique. Différentes rhéologies sont étudiées. La valeur du temps de Lyapunov pour notre modèle le plus proche de la Terre suggère qu’une erreur de 5% sur les conditions initiales limite l’horizon de prédiction à 95 millions d’années. D’autre part, la qualité de la prédiction des structures thermiques dépend de notre capacité à décrire de façon réaliste les propriétés rhéologiques du manteau. L’utilisation d’une rhéologie pseudo-plastique dans les modélisations de convection en 3D sphérique, permet aujourd’hui de générer une tectonique de plaques compatible au premier ordre avec les caractéristiques cinématiques de la surface terrestre. Une stratégie cohérente de reconstruction peut alors être élaborée. L’état thermique actuel du manteau est reconstruit en imposant les vitesses de surface de ces 200 derniers millions d’années [Seton et al., 2012; Shephard et al., 2013] sur un modèle de convection généré par le code StagYY [Tackley, 2008]. La morphologie et la position des slabs reconstruits varient considérablement avec le contraste de viscosité et la pseudo-plasticité. L’erreur introduite par l’utilisation de rhéologies différentes lors des reconstructions est ainsi plus importante que les erreurs liées aux incertitudes sur les conditions initiales et les vitesses de surface. Ces résultats montrent l’importance du choix la rhéologie sur la qualité des prédictions réalisées. Ils mettent également en évidence rôle clé du contraste de viscosité et de la pseudo-plasticité pour reconstruire des slabs cohérents et des subductions plates, structures propres à la convection terrestre. / Since its formation, the Earth is slowly cooling. The heat produced by the core and the radioactive decay in the mantle is evacuated toward the surface by convection. The evolving convective structures thereby created control a diversity of surface phenomena such as vertical motion of continents or sea level variation. The study presented here attempts to determine which convective structures can be predicted, to what extent and over what timescale. Because of the chaotic nature of convection in the Earth’s mantle, uncertainties in initial conditions grow exponentially with time and limit forecasting and hindcasting abilities. Following the twin experiments method initially developed by Lorenz [1965] in weather forecast, we estimate for the first time the Lyapunov time and the limit of predictability of Earth’s mantle convection. Our numerical solutions for 3D spherical convection in the fully chaotic regime, with diverse rheologies, suggest that a 5% error on initial conditions limits the prediction of Earth’s mantle convection to 95 million years. The quality of the forecast of convective structures also depends on our ability to describe the mantle properties in a realistic way. In 3D numerical convection experiments, pseudo plastic rheology can generate self-consistent plate tectonics compatible at first order with Earth surface behavior [Tackley, 2008]. We assessed the role of the temperature dependence of viscosity and the pseudo plasticity on reconstructing slab evolution, studying a variety of mantle thermal states obtained by imposing 200 million years of surface velocities extracted form tectonic reconstructions [Seton et al., 2012; Shephard et al., 2013]. The morphology and position of the reconstructed slabs largely vary when the viscosity contrast increases and when pseudo plasticity is introduced. The errors introduced by the choices in the rheological description of the mantle are even larger than the errors created by the uncertainties in initial conditions and surface velocities. This work shows the significant role of initial conditions and rheology on the quality of predicted convective structures, and identifies pseudo plasticity and large viscosity contrast as key ingredients to produce coherent and flat slabs, notable features of Earth’s mantle convection.