De nombreux algorithmes d'Apprentissage automatique ont été proposés afin de résoudre les différentes tâches pouvant être extraites des problèmes de prédiction issus d'un contexte réel. Pour résoudre les différentes tâches pouvant être extraites, la plupart des algorithmes d'Apprentissage automatique se basent d'une manière ou d'une autre sur des relations liant les instances. Les relations entre paires d'instances peuvent être définies en calculant une distance entre les représentations vectorielles des instances. En se basant sur la représentation vectorielle des données, aucune des distances parmi celles communément utilisées n'est assurée d'être représentative de la tâche à résoudre. Dans ce document, nous étudions l'intérêt d'adapter la représentation vectorielle des données à la distance utilisée pour une meilleure résolution de la tâche. Nous nous concentrons plus précisément sur l'algorithme existant résolvant une tâche de classification en se basant sur un graphe. Nous décrivons d'abord un algorithme apprenant une projection des données dans un espace de représentation permettant une résolution, basée sur un graphe, optimale de la classification. En projetant les données dans un espace de représentation dans lequel une distance préalablement définie est représentative de la tâche, nous pouvons surpasser la représentation vectorielle des données lors de la résolution de la tâche. Une analyse théorique de l'algorithme décrit est développée afin de définir les conditions assurant une classification optimale. Un ensemble d'expériences nous permet finalement d'évaluer l'intérêt de l'approche introduite et de nuancer l'analyse théorique. / Machine learning proposes numerous algorithms to solve the different tasks that can be extracted from real world prediction problems. To solve the different concerned tasks, most Machine learning algorithms somehow rely on relationships between instances. Pairwise instances relationships can be obtained by computing a distance between the vectorial representations of the instances. Considering the available vectorial representation of the data, none of the commonly used distances is ensured to be representative of the task that aims at being solved. In this work, we investigate the gain of tuning the vectorial representation of the data to the distance to more optimally solve the task. We more particularly focus on an existing graph-based algorithm for classification task. An algorithm to learn a mapping of the data in a representation space which allows an optimal graph-based classification is first introduced. By projecting the data in a representation space in which the predefined distance is representative of the task, we aim at outperforming the initial vectorial representation of the data when solving the task. A theoretical analysis of the introduced algorithm is performed to define the conditions ensuring an optimal classification. A set of empirical experiments allows us to evaluate the gain of the introduced approach and to temper the theoretical analysis.

Objetivamos estudar sentidos sobre a relação sujeito, corpo e objetos tecnológicos de conexão à rede eletrônica, mais especificamente, questões que visam a compreender o processo de produção de discursos e sentidos sobre um corpo fusionado, silenciado e ilimitado na relação com esses objetos. Partimos do pressuposto de que o corpo e o objeto ganham contornos discursivos diferentes a cada contexto sócio-histórico. Porém, ressaltamos também que há relações repetitórias em qualquer contexto sócio-histórico. Como a busca do sujeito por uma complementariedade na relação com o objeto (Freud, 1930/2010; Lacan, 1995, 2005, 2008). Como a necessidade de aparência, de um mundo semanticamente normal, legitimando a estabilização de sentidos sobre qualquer objeto simbólico (Pêcheux, 2009a, 2009b, 2008). Nesse início de século, temos escutado discursos que legitimam a complementariedade com o objeto, na forma da nomeação ciborgue, misto de organismo e máquina (Haraway, 2009), sobretudo em enunciados sustentados pelo poder do Mercado (Payer, 2005). A partir das questões que elencamos para estudar a referida relação, delineamos os capítulos de forma a abordar os conceitos de sujeito e discurso, objeto tecnológico e corpo, na interlocução com diversos campos do saber, mas norteadas pela Análise do Discurso e pela Psicanálise. Elaboramos a noção de uma posição do sujeito no discurso que nomeamos corpo (inter)face, para abordar a filiação a formação discursiva do mercado, produzindo sentidos sobre um corpo que é convocado a comparecer como interface do objeto tecnológico. As materialidades discursivas analisadas foram encontradas no período de agosto de 2012 a agosto de 2014, na rede eletrônica, por meio de buscadores como o Google e o DuckDuckGo e da rede social Facebook. Tecemos gestos de interpretação a discursos sobre diversos objetos tecnológicos de conexão à rede eletrônica, incluindo óculos e lentes de contato que prometem conexão à rede eletrônica e à realidade aumentada, objetos que se acoplam a face e ao olho e que nesse momento não estão deliberadamente ofertados nas vitrines, mas circulam em discursos na rede eletrônica e em feiras tecnológicas. Trabalhamos sentidos sobre: 1) o silenciamento do corpo no acoplamento com o objeto tecnológico de conexão à rede eletrônica, 2) sentidos sobre a invocação de partes do corpo para o acoplamento com o objeto tecnológico de conexão à rede eletrônica e destituição de outras partes e, 3) sentidos sobre a potencialização de partes do corpo no acoplamento com o objeto tecnológico de conexão à rede eletrônica. Concluímos essa pesquisa apontando a estabilização e a desestabilização dos discursos e sentidos sobre sujeito e corpo na relação com objetos tecnológicos de conexão à rede eletrônica, desnaturalizando os sentidos de potência atribuídos a um corpo cada vez mais inerte, que é dito tudo poder acessar na rede, se movimentar intensamente no virtual, ao passo que só precisará movimentar os olhos para se conectar à rede eletrônica e à realidade aumentada, ao objeto tecnológico se miniaturizar e se acoplar ao olho. / Notre objectif est d\'étudier les sens sur la relation sujet, corps et objets technologiques de connexion au réseau électronique, plus précisément, questions qui visent à comprendre le processus de production du discours et du sens sur un corps fusionné, qui est mis en silence et illimité dans la relation avec ces objets. Nous partons de l\'hypothèse que le corps et l\'objet gagnent des contours discursifs différents dans chaque contexte socio-historique. Toutefois, nous soulignons aussi quil y a des relations qui sont répétitives dans n\'importe quel contexte socio-historique. Comme la recherche du sujet pour une complémentarité avec lobjet (Freud, 1930/2010; Lacan 1995, 2005, 2008). Comme le besoin d\'apparence, dun monde sémantiquement normal, en légitiment la stabilisation des sens sur n\'importe quel objet symbolique (Pêcheux, 2009a, 2009b, 2008). Au début de ce siècle, nous avons entendu des discours qui légitiment la complémentarité avec l\'objet, sous la forme de la nomination cyborg, mélange de corps et de machine (Haraway, 2009), surtout dans les énoncés, soutenus par le pouvoir du Marché (Payer, 2005). En partant des questions que nous avons énumérées pour étudier cette relation, nous avons décrit des chapitres afin d\'aborder les notions du sujet et du discours, de lobjet technologique et du corps, en dialogue avec les différents domaines de la connaissance, mais guidé par l\'Analyse du Discours et par la Psychanalyse. Nous avons développé la notion de position du sujet dans le discours que nous avons appelé corps (inter)face, pour aborder l\'affiliation à la formation discursive du marché, produisant des sens sur un corps qui est convoqué à comparaître comme interface dobjet technologique. Les matérialités discursives ont été trouvées pendant la période daoût 2012 à août 2014, sur le réseau électronique, par le biais du moteur de recherche Google et DuckDuckGo et du réseau social Facebook. Nous tissons des gestes d\'interprétation aux discours sur divers objets technologiques de connexion au réseau électronique, qui compris les lunettes et les lentilles de contact qui promettent la connexion avec le réseau électronique et avec la réalité augmentée, objets qui sappliquent sur le visage et les yeux, qui actuellement ne sont pas délibérément présentées dans les vitrines, mais qui circulent dans les discours sur le réseau électronique et dans les foires technologiques. Nous travaillons les sens sur 1) le silence du corps dans le couplage avec la technologie de connexion au réseau électronique, 2) l\'invocation de parties du corps pour le couplage avec la technologie de connexion au réseau électronique et de la destituition dautres parties et 3) les sens sur la potentialisation des parties du corps dans le couplage avec la technologie de connexion au réseau électronique. Nous avons conclu cette recherche en notant la stabilisation et la déstabilisation des discours et du sens sur le sujet et le corps dans la relation avec les objets technologiques de connexion au réseau électronique, en rendant opaque les sens du pouvoir attribués à un corps de plus en plus inerte, qui est censé être en mesure d\'accéder à tout sur le réseau électronique, se déplacer dans le virtuel, au fur et à mesure, qui aura seulement besoin de déplacer les yeux pour faire la connexion avec le réseau électronique et la réalité augmentée, dans la mesure où l\'objet technologique devient petit et s\'attache à lil.

Ces deux dernières décennies les systèmes P2P de partage de fichiers sont devenus très populaires grâce aux accès à des ressources diverses, distribuées sur Internet. Parallèlement à l'évolution de cette catégorie de systèmes, les dispositifs mobiles (téléphones cellulaires, PDA et autres appareils portatifs) ont eu un grand succès sur le marché. Équipés d'une technologie de communication sans fil (Bluetooth, et Wifi), ils peuvent communiquer sans nécessiter une infrastructure particulière en utilisant un réseau mobile adhoc (Mobile Adhoc NETwork -MANET). De la même manière, les systèmes P2P peuvent être aussi déployés sur ce type de réseau et deviennent des systèmes P2P mobiles (Mobile 2P systems). Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons essentiellement à la recherche d'information dans les systèmes P2P et plus précisément au problème de routage de requêtes. La première partie de la thèse, s'est focalisée sur le routage de requêtes dans les systèmes P2P sur Internet. Nous avons proposé (i) un modèle de routage sémantique basé sur l'historique des requêtes. Ce modèle est ensuite instancié pour définir une nouvelle méthode de routage par apprentissage. Pour pallier le problème de démarrage à froid, (ii) nous avons proposé une méthode prédictive de l'intention de l'utilisateur qui construit une base de connaissances à priori pour chaque pair. Enfin, (iii) nous avons proposé une méthode de routage hybride pour traiter le problème d'échec de sélection. Cette méthode est basée sur l'historique des requêtes et le regroupement de pairs dans des groupes sémantiques. La deuxième partie de la thèse, s'est focalisée sur le routage de requêtes dans les systèmes P2P mobiles. L'apparition des MANETs, a soulevé de nouveaux challenges de routage. Ces réseaux souffrent de plusieurs contraintes liées aux supports de transmission ou bien aux dispositifs mobiles. Dans ce cadre, nous avons proposé une méthode de routage pour les systèmes P2P non structurés mobiles basée sur le contexte de l'utilisateur. D'un point de vue technique, toutes ces propositions ont été développées, validées et évaluées grâce aux simulateurs PeerSim et NS2 / Peer-to-peer systems have emerged as platforms for users to search and share information over the Internet. In fact, thanks to these systems, user can share various resources, send queries to search and locate resources shared by other users. Nowadays, mobile and wireless technology has achieved great progress. These devices are also equipped with low radio range technology, like Bluetooth and Wi-Fi, etc. By means of the low radio range technology, they can communicate with each other without using communication infrastructure (e.g. Internet network) and form a mobile ad hoc network (MANET). Hence, P2P file sharing systems can be also deployed over MANET. A challenging problem in unstructured P2P systems is query routing. Researches' efficiency and effectiveness can be improved by making smart decisions for query routing. Our contributions, in this thesis, focus on two complementary axes. Firstly, our research work focalized on P2P systems over Internet. We introduced a novel semantic model for query routing based on past queries, thereafter we instantiated this model to define our specific routing method. In addition, we addressed two difficult challenging problems: (i) the bootstraping (ii) the unsuccessful relevant peers search. Secondly, we are focalized on P2P systems over MANET. Due the nature of MANET, mobile P2P systems suffer from several constraints of wireless medium and energy-limited. Indeed, query routing methods proposed for P2P system over Internet cannot be applied. In this context, we proposed a context-aware integrated routing method for P2P file sharing systems over MANET. The different contributions are developed, validated and evaluated with the network simulators PeerSim and NS2

L’électronique de spin tient une place primordiale dans les technologies de l’information. Un exemple flagrant est le disque dur magnétique à haute densité de stockage intégré aujourd’hui dans la plupart des ordinateurs personnels. D’un point de vue fondamental, les opérations de base comme l’injection, la propagation et la détection de l’information de spin restent néanmoins complexes à réaliser. Des plateformes adaptées à la réalisation de ces tâches élémentaires sont très recherchées. Dans ce contexte, les nanomatériaux carbonés sont très prometteurs. Au cours de ma thèse, je me suis intéressé au transport de spin dans des nanotubes de carbone multi-parois présentant des effets de super-réseaux (Moiré 1D). J’ai également étudié la croissance de barrières moléculaires conformationnelles afin d’optimiser l’injection et la détection de l’information de spin. Je présenterai tout d’abord les caractérisations électriques des dispositifs mettant en évidence des effets de Moirés, identifiés grâce aux simulations effectuées par l’équipe de Jean-Christophe Charlier. Je montrerai ensuite comment la croissance de la couche moléculaire influence le transport en formant une barrière d’injection. Finalement, je présenterai les expériences de magnéto-transport dans ces dispositifs hybrides. La magnétorésistance observée semble indiquer un transport de spin efficace sur des distances au moins de l’ordre du micromètre. Je discuterai particulièrement de l’amplitude, du signe et de la dépendance en tension de la magnétorésistance dans le cadre de modèles standards de transport de spin / Spin electronics holds a key role in information technology. A glaring example is the high-density magnetic hard disk storage built into most personal computers. From a fundamental point of view, basic operations such as injection, propagation and detection of spin information remain nevertheless complex. Platforms adapted to the realization of these basic tasks are highly sought after. In this context, carbon nanomaterials are very promising. During my thesis, I was interested in the transport of spin in multi-wall carbon nanotubes presenting super-lattice effects (Moiré 1D). I have also studied the growth of conformational molecular barriers in order to optimize injection and detection of spin information. I will present first the electrical characterizations of the devices highlighting the effects of Moirés, identified thanks to the simulations carried out by the team of Jean-Christophe Charlier. I will then show how the growth of the molecular layer influences transport by forming an injection barrier. Finally, I will present the experiments of magneto-transport in these hybrid devices. The observed magnetoresistance seems to indicate efficient spin transport over distances of at least a micrometer. I will discuss in particular the amplitude, the sign and the voltage dependence of the magnetoresistance in the framework of standard models of spin transport

Durant ce travail, nous avons étudié les propriétés mécaniques et de fracture d'élastomères à réseaux multiples synthétisés par des étapes successives de gonflement/polymérisation inspirées de l'architecture moléculaire développée par Gong pour les doubles réseaux hydrogels. Une méthode de synthèse plus versatile a été utilisée pour varier de façon continue le pré-étirement isotrope du premier réseau λ0, qui contrôle le module d'Young et le durcissement. Dans le cas d'une dilution importante du premier réseau (<10%), une scission moléculaire apparaît à grande déformation dans le réseau pré-étiré sans rompre le matériau. Le taux de dilution contrôle la quantité d’endommagement et donc la pente de la courbe contrainte-déformation. Finalement, pour les systèmes les plus dilués (<3%), une striction est observée au-dessus d’un seuil de contrainte. Changer le taux de réticulant du premier réseau ou les monomères utilisés ont conduit par ailleurs à l’obtention de comportements mécaniques similaires. L’énergie de fracture Γ est une fonction croissante de λ0. Des techniques de visualisation locale comme la Corrélation d’Image Numérique et l’intégration de molécules méchanoluminescentes ont été utilisées pour décrire une zone d’endommagement en tête de fissure dont la taille augmente avec λ0. Enfin, le mécanisme de renforcement des élastomères à réseaux multiples a pu être partiellement décrit dans le contexte du modèle de Brown sur les doubles réseaux. / We investigated systematically the mechanical and fracture properties of multiple network elastomers synthesized by successive swelling/polymerization steps inspired by the molecular architecture of Gong’s double network gels. A more versatile synthesis method was used to vary continuously the isotropic degree of prestretching λ0 of the first network resulting in a wider range of mechanical behaviours, where λ0 controls the Young’s modulus at small strain and the strain hardening at large strain. If the first network is diluted enough (<10%) molecular bond breakage occurs in this prestretched network at high strain while avoiding sample failure. The degree of dilution controls the amount of damage and therefore the slope of the stress-strain curve. Finally, for the most diluted systems (<3%), a yield stress and a necking phenomenon was observed. Changing the degree of crosslinking of the first network or the monomers used led to the same qualitative mechanical behaviour. The fracture energy Γ was shown to be an increasing function of λ0 however different regimes could be distinguished with macroscopic fracture occurring before or after bulk damage was detected. Visualisation techniques such as Digital Image Correlation and embedded mechanoluminescent molecules were used to map a damage zone in front of the crack tip, the size of which increased with λ0. Finally, the toughening mechanism of the multiple network elastomers could be understood in a nearly quantitative way within the framework of Brown's model of fracture of double network gels.

L'objectif de cette thèse est de développer et d'analyser des techniques numériques basées sur la méthode e Boltzmann sur réseau (LBM) pour résoudre des systèmes non linéaires de type advection-réaction-diffusion provenant de la physique et de la biologie. Avec la LBM, des problèmes portant sur des quantités moyennées densité, potentiel, vitesse, etc) sont exprimés à l'échelle particulaire. Nous approchons la solution de l'équation e Boltzmann relative au comportement d'un champs de particules puis nous recomposons les quantités moyennées solutions des équations traitées. Dans un premier temps, nous développons un cadre général approprié permettant de traiter plusieurs types de systèmes non linéaires (paraboliques, elliptiques, ou couplées ' variables réelles ou complexes), avec des applications à des modèles tels que Burger-Fisher, écoulement de fluides en milieu poreux, Helmoltz, Patlar-Keller-Segel, ou encore Schrodinger. Pour chaque problème, nous analysons le comportement asymptotique de la méthode, quand le nombre de Knudsen tend vers zéro (par le développement de Chapman-Enskog) et nous effectuons l'analyse numérique de la convergence et de la stabilité de la méthode. Dans un deuxième temps, nous nous intéressons à un problème réaliste d'électrophysiologie cardio-vasculaire. Nous adaptons la méthode LBM développée pour approcher les solutions d'un système de type bidomaine permettant de simuler le comportement de potentiels électriques et les interactions ioniques ans la région du myocarde. L'étude et la modélisation d'un tel type de problème est un enjeu sanitaire majeur ans le traitement des pathologies liées par exemple à l'arythmie cardiaque. Notre but étant d'obtenir des comportements réalistes, nous introduisons au sein de ce système bidomaine des opérateurs de retard afin de tenir compte des temps de retard dans les transmissions de signaux. Une fois l'existence et l'unicité de la solution démontrées, nous proposons une série de simulations avec des paramètres physiques et biologiques réalistes afin de valider la méthode proposée. / In this thesis, we develop and analyze numerical techniques based on the lattice Boltzmann method LBM) for solving systems of nonlinear advection-diffusion-reaction equations from physics and biology. Wi BM, problems relating to averaged quantities (density, potential, velocities, etc.) are expressed at the particle scale. We approach the solution of Boltzmann equation relating to the behavior of a particle field and then we recompose the averaged quantities solutions of treated systems. In the first part, we develop an appropriate general framework to deal with several types of non-linear systems (parabolic, elliptic, or coupled, with real or complex variables), with applications to models such as Burger-Fisher, fluid flow in a porous medium, Helmoltz, Patlar-Keller-Segel, or Schrodinger. For each problem, we analyze the asymptotic behavior of the method, when the number of Knudsen tends to zero (by the development of Chapman-Enskog) and we perform the numerical analysis of convergence and stability of the method. In the second part, we have taken an interest in a realistic problem of cardio-vascular electrophysiology. We adapt the developed LBM method to approach e solutions of a bidomain type system for simulating the behavior of electrical potentials and ionic interactions in myocardial region. The study and modeling of this type of problem is a major health issue in the treatment of pathologies related, for example, to cardiac arrhythmia. Since our goal is to obtain realistic behaviors, we introduce time-delay operators into this coupled system in order to take into account delay in signal transmissions. Once the existence and uniqueness of solution have been demonstrated, we propose a series of simulations with realistic physical and biological parameters to validate the proposed method.

L'Internet des objets est un principe selon lequel des clients sur Internet peuvent contacter des objets intelligents de notre quotidien, comme des capteurs de température d'une pièce ou des ampoules connectées. Ces objets sont contraints en mémoire, en capacité de calcul et aussi en capacité de communication (taille des paquets, médium partagé). Le travail effectué se focalise sur des problématiques liées à ces contraintes. Lorsqu'un client souhaite envoyer une commande à un objet, il a le choix de s'y connecter directement (architecture bout-en-bout) ou de se connecter à une passerelle réseau (non contrainte en mémoire et en calculs) qui jouera le rôle d'intermédiaire entre les clients et les objets (architecture maître-esclave). Le travail effectué consiste à comprendre les différences entre ces deux architectures et leur viabilité dans des réseaux de l'Internet des Objets. / The Internet of things is a network design where "things" are connected to the Internet, such as thermometers or lights. These objects are constrained in memory, computational capacity and communication (packet size, shared medium). The thesis is focused on issues around those constraints. A client willing to send a request to an object may either establish a direct connection to the object (end-to-end architecture) or establish a connection to the network gateway, which is not constrained in memory or computation capabilities, and will be used as a broker between clients and objects (master-slave architecture). This purpose of the thesis is to understand and to spotlight the differences between those two kinds of architectures and to determine their viability in an IoT context.

Depuis les observations par Poiseuille au XVIIIe de réseaux microvasculaires de petits vertébrés,la microcirculation sanguine a fait l'objet d'abondantes études. Une spécificité mise en avant par le médecin français est la forte hétérogénéité de la distribution des globules rouges dans ces réseaux. En dépit du lien étroit qui lie la fraction volumique locale des globules rouges(hématocrite) à l'oxygénation des tissus environnants, le couplage entre l'architecture microvasculaire et la micro-hémodynamique est encore mal compris. Le sang est un fluide complexe composé de globules rouges, cellules très déformables, suspendus dans du plasma.Dans les vaisseaux de petits diamètres, i.e. du même ordre de grandeur voire plus petits que la taille caractéristique d'un globule rouge (~10µm), le sang possède des propriétés rhéologiques atypiques induites par la structuration locale de l'écoulement et les hétérogénéités d'hématocrite qui en résultent dans la section droite. Ces hétérogénéités se traduisent, aux bifurcationsdivergentes, par une répartition non proportionnelle des débits de globules rouges et de plasma entre les deux branches filles. L'hématocrite de l'une d'elles est alors plus élevé que celui de labranche d'entrée, alors qu'il est plus faible dans l'autre branche. Cet effet, connu sous le nom d'effet de séparation de phase, induit une très grande hétérogénéité de l'hématocrite à l'échelle du réseau. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'apparition de ces hétérogénéités, de l'échelle du vaisseau à l'échelle du réseau, dans des conditions expérimentales contrôlées et pour des régimes de confinement et d'hématocrite représentatifs des écoulement sanguins de la partie terminale du lit microvasculaire (artérioles, capillaires et veinules de diamètres inférieurs à 20 µm).De nombreuses données expérimentales ont été acquises in vivo, mais elles sont sujettes à de fortes incertitudes quant à la forme et aux dimensions de la section droite des vaisseaux, mais aussi soumises aux effets de régulations physiologiques des débits (e.g. par vasoconstriction ou vasodilatation). A notre connaissance, du fait des contraintes expérimentales inhérentes aux régimes de confinement et d'hématocrite des plus petits vaisseaux de la microcirculation, très peu d'études in vitro dans ces conditions ont été menées. Tout d'abord, nous présentons les profils de vitesse des globules rouges et les profils d'hématocrite obtenus grâce à une nouvelle méthode de mesure de concentration développée pendant ce travail, dans des canaux uniques de taille comprise entre 5 et 20µm, et dans une large gamme d'hématocrite. Nous proposons une paramétrisation générale semi-empirique de ces profils, qui prend en compte la présence d'unecouche d'exclusion plasmatique, observée quelle que soit la taille du canal aux faibleshématocrites. Ensuite, nous présentons une étude paramétrique de l’effet de séparation dephase. Nous montrons que les résultats obtenus sont indépendants, dans les régimes étudiés, de l’angle de la bifurcation et du débit de la branche d’entrée. Ces résultats sont en général en bon accord avec un modèle simple qui s’appuie sur la paramétrisation précédente des profils d'hématocrite et de vitesse des globules rouges et suppose l'existence d'une ligne séparatrice de fluides dans la section droite de la branche mère. Ces résultats suggèrent que les globules rouges peuvent être décrits par un fluide équivalent, y compris dans les conditions de très fortconfinement. Enfin, nous reportons pour la première fois des résultats quantitatifs liés à la distribution de l'hématocrite dans des réseaux modèles. Nous montrons notamment quel'asymétrie des profils d'hématocrite dans les branches amonts distribue les globules rouges en enrichissant le cœur du réseau au détriment des bords. Nous comparons nos résultats à ceux d’un modèle non-linéaire de type réseau classique proposant des corrections prenant en compte cette asymétrie. / Since the very first observations of microvascular networks in small animals by Jean-MariePoiseuille in the XVIIIth century, the blood microcirculation has been extensively studied. One ofthe most striking feature highlighted by the French physicist is the highly heterogeneousdistribution of the red blood cells throughout microvessel networks. Despite the intimate linkbetween local red blood cell volume fraction (hematocrit) and surrounding tissue oxygenation, thecoupling between microvascular architecture and micro-hemodynamics is still poorly understood.Blood is a complex fluid, mainly composed of highly deformable red blood cells suspended inplasma. Thus in vessels with small diameter, i.e. of same order or smaller than the characteristicsize of a single red blood cell (~ 10µm), blood exhibits non-standard rheological propertiesinduced by the structuration of the flow and the heterogeneous distribution of the hematocrit withinthe cross section. This heterogeneity triggers a non propotionnal distribution of red blood cell andplasma flow rates between the daughter branches of a diverging bifurcation. One of the daughterbranch has a higher hematocrit than the feeding branch, while the other has a lower hematocrit.This effect, known as the phase separation effect, leads to hematocrit heterogeneities at networkscale. The goal of this thesis is to study the emergence of these heterogeneities, from the scale ofa single vessel to the scale of a network, in controlled experimental conditions and regimes ofconfinement and hematocrit representative of blood flow in the terminal parts of the microvascularbed (arterioles, capillaries and venules with diameters below 20µm). Many experimental data havebeen obtained textit{in vivo}, but these are subject not only to strong uncertainties regarding theshape and the dimensions of the vessel cross section, but also to physiological flow rate regulation(e.g. through vasoconstriction or vasolidation). To our knowledge, due to the highly challengingexperimental constraints, only very few in vitro studies have been performed. First, we presentred blood cell velocity and hematocrit profiles, obtained thanks to a new measure of red blood cellconcentration developped during this work in single channels of size ranging from 5 to 20 micronsand for a broad range of hematocrit values. We derive a semi-empirical parameterization of theseprofiles that takes into account the presence of a cell-free layer observed at low hematocrit values,for the whole range of channel sizes studied. We then present a parametric study of phaseseparation. Our results show that in the studied regimes, this effect depends neither on thebifurcation angle nor on the entry branch flow rate. These results are in general in good agreementwith a simple model that assumes the existence of a fluid separating streamline in the entrybranch cross section and relies on the above parameterization of the red blood cell velocity andhematocrit profiles. These results suggest that in spite of their cellular nature the red blood cellscan be treated as an equivalent fluid even in very high confinement regimes. Finally, we report forthe first time quantitative results related to the hematocrit distribution in model networks. Wenotably show that asymmetry of the hematocrit profile in the upstream branches leads the redblood cells into the center of the network while its edges are depleted. Our results are comparedwith a classical non-linear network type model corrected to take this asymmetry into account.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet Innov'hydro, qui regroupe cinq laboratoires de Grenoble INP conjoints avec le CNRS et l'Université Grenoble Alpes et vise à mener une étude sur l'ensemble constitué par la turbine et le générateur électrique. Dans ce cadre, cette thèse menée dans G2Elab est dédiée aux techniques de contrôle avancées pour convertir de manière efficace l’énergie hydraulique en énergie électrique.Lorsque la centrale hydroélectrique est connectée aux réseaux comme fournisseur, à savoir le «mode PQ», elle délivre la quantité exacte de puissance active et réactive en fonction de la demande réelle ou permet d'exploiter au maximum la ressource primaire disponible. Cette thèse se focalise sur le dernier cas: le convertisseur côté machine confirme la vitesse de rotation optimale pour atteindre la puissance maximale; le convertisseur côté réseau assure la tension constante du circuit intermédiaire et envoie une alimentation de bonne qualité au réseau. Une topologie conventionnelle basée sur un générateur synchrone à aimant permanent (PMSG) est implémentée. Elle est composée d'une turbine hydraulique, de PMSG, de convertisseurs de source de tension dos à dos avec PWM en interaction avec le réseau.Une centrale hydroélectrique à vitesse variable (VS-HEP) est un système non linéaire variant dans le temps, perturbé par diverses incertitudes. Ainsi, cette thèse est dédiée à l’amélioration de la robustesse du contrôle et de la capacité de rejet des perturbations. Les contributions de cette thèse sont les suivantes:1. Modèle hydraulique et application de PHIL• Un modèle hydraulique tridimensionnel à échelle réduite est établi de manière flexible pour diverses conditions de fonctionnement en laboratoire.• Le modèle dynamique de l'actionneur à aubes directrices est introduit afin de prendre en compte les effets de la dynamique induite sur l'ensemble des performances électriques.• Sur la base du benchmark PHIL en temps réel flexible du G2Elab, un banc d'essai hydraulique à vitesse variable est construit, en cours d'adaptation pour le modèle à échelle réduite proposé.2. Contrôle avancé de la robustesse élevée et de la capacité de rejet de perturbations• Un contrôleur de vitesse basé sur ADRC est proposé pour améliorer les performances de suivi de vitesse, permettant ainsi un fonctionnement MPPT efficace. Un observateur de couple est intégré pour atténuer les effets des variations de couple hydraulique.• Un contrôleur ESO est implémenté dans la boucle de contrôle DC-Link. Il atteint une plus grande robustesse et améliore la dynamique de contrôle. Et il est simple à concevoir et à employer pour des ingénieurs.3. Technique de synchronisation basée sur ESO• Un ESO-PLL amélioré est proposé. Les incertitudes internes et les perturbations externes dans le système PLL sont estimées via ESO et activement compensées par une dynamique en boucle fermée en temps réel, ce qui permet une grande robustesse dans la gestion des perturbations.• Un intégrateur généralisé (GI)-ESO est proposé pour les systèmes présentant des perturbations sinusoïdales à haute fréquence. Un intégrateur généralisé est introduit pour estimer la perturbation haute fréquence dans la conception.• Une PLL basée sur GI-ESO est proposée pour les utilitaires distordus. Les erreurs haute fréquence apparaissant dans la phase estimée peuvent être éliminées en utilisant le GI-ESO.4. Gestion optimale des centrales hydroélectriques à stockage pompé• Une approche de programme dynamique est utilisée pour gérer de manière optimale le temps de pompage et de génération d'un système hydroélectrique hybride à stockage par pompage.• Les bénéfices de tous les régimes de fonctionnement à vitesse variable et à vitesse fixe sont comparés.• Les bénéfices quotidiens augmentent par rapport au mode de fonctionnement normal. Parallèlement, les restrictions hydrauliques et la consommation d’eau peuvent être respectées. / This PhD thesis is in the frame of project Innov'hydro, which involves five joint Grenoble INP laboratories with the CNRS and Grenoble Alpes and aims to review the assembly composed by the turbine and the electric generator. Within this frame, this thesis carried out in G2Elab, is dedicated to advanced control techniques for efficiently converting the hydraulic energy into electric power.When the hydro-electric plant is connected with the grids as a supplier, namely `PQ mode', it either delivers the exact amount of active and reactive power according to the actual demand or allows to exploit the maximum of the available primary resource. This thesis is targeting on the latter case: The machine-side converter confirms the optimal rotational speed to achieve the maximum power; the grid-side converter ensures the constant DC-link voltage, and to send the good quality power to the grid. A conventional variable-speed direct drive Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG)-based topology is implemented, it is composed of a hydraulic turbine, a PMSG, back-to-back voltage source converters with PWM interacting with the three-phase grid.A Variable-Speed Hydro-Electric Plant (VS-HEP) is a nonlinear time-varying system disturbed by various uncertainties. Thus, this thesis devotes more efforts to improving the control robustness and disturbance rejection ability. The contributions of this thesis are as follows:1. Hydraulic model and PHIL implementation• A reduced-scale hydraulic model is flexibly established for various laboratory operation conditions.• The dynamic model of guide vane actuator is introduced in order to take into account the effects of the induced dynamics on the whole electric performance.• Based on the flexible real-time PHIL benchmark in G2Elab, a variable speed hydraulic test rig is built, being adapted to the proposed reduced-scale model.2. Advanced control of high robustness and disturbance rejection ability• An ADRC-based speed controller is proposed to improve the speed tracking performance, thus enabling efficient MPPT operation. Besides, a torque observer is incorporated to mitigate the effects caused by hydraulic torque variations. Experimental results prove its advantages for VS-HEP application.• An enhanced ESO-based controller is implemented into DC-link control loop. It achieves higher robustness and improve control dynamics. And it is simple to design and employ for practical engineers.3. ESO-based synchronization technique• An enhanced ESO-PLL is proposed. The internal uncertainties and external disturbances in PLL system are estimated via ESO and actively compensated into closed-loop dynamics in real-time, which can achieve high robustness in dealing with disturbances.• A Generalized Integrator (GI)-ESO is proposed for system with high-frequency sinusoidal disturbances. A generalized integrator is introduced to estimate the high-frequency disturbance in the design.• A GI-ESO-based PLL is proposed for under power quality degradation issues (unbalanced voltage, harmonics, and voltage offset). The high-frequency errors appearing in the estimated phase can be eliminated by employing the GI-ESO.4. Optimal management of pumped-storage hydro-electric plant• A forward dynamic program approach is used to optimally manage the pumping and generating operation time for a hybrid pumped-storage hydro-electric system.• The profits for all operation regimes of variable speed operation and fixed speed are compared.• The daily profits increase compared with the normal operation mode, meanwhile, it can maintain the hydraulic restrictions and water consumption to local residents.

Depuis ces deux dernières décennies, une nouvelle technologie sans fil appelée Réseau de Capteur Sans Fil (RCSF) résultant d"une fusion entre les systèmes embarqués et les communications sans fil a vu le jour. Un RCSF ("WSN : Wireless Sensor Network" en Anglais) est un réseau Ad hoc composé d"un grand nombre de nœuds qui sont des micro-capteurs qui peuvent être déployés de façon aléatoire ou déterministe dans une zone d"intérêt donnée. Ces nœuds capteurs sont capables de récolter plusieurs paramètres physiques sur l"environnement qui les entoure, appelé généralement zone de captage (ou zone de surveillance). Ensuite, ils doivent si nécessaire traiter les données capturées et les transmettre à un (ou plusieurs) nœud de collecte appelé station de base, centre de traitement ("sink" en Anglais). Beaucoup de domaines d"applications tels que le contrôle et suivi environnemental, le contrôle de production dans l"industrie, la surveillance de zone, le monitoring de l"habitat, l"agriculture intelligente, etc. sont basés sur les RCSF. Toutefois, les RCSF ne sont pas parfaits. En effet, compte tenu de leur petite taille, leur faible coût et leurs déploiement dans des zones souvent hostiles ou difficiles d"accès, les nœuds capteurs présentent un certain nombre de faiblesses parmi lesquelles une durée de vie du réseau limitée, une bande passante faible, des capacités de capture et de communication réduites, etc. Afin de surmonter ces contraintes des RCSF, plusieurs problématiques de recherche sont nées ces dernières années, et les principales portent sur l"optimisation de la consommation énergétique en vue d"améliorer la durée de vie du réseau. D"autres recherches importantes menées dans le domaine de ces réseaux portent sur les stratégies de placement des nœuds, sur la couverture de zones et sur la connectivité du réseau. Cependant, la plupart des solutions proposées ces dernières années ne prennent pas en compte toutes ces problématiques dans leurs modèles de résolution ; alors que dans beaucoup d"applications des RCSF telles que la surveillance de zone critique, le monitoring de l"habitat, l"agriculture intelligente, il est nécessaire de garantir en même temps une couverture complète de la zone de surveillance, une bonne connectivité du réseau, tout en optimisant au mieux la durée de vie de celui-ci. Le but de cette thèse est donc de proposer de nouveaux mécanismes efficaces pour l"optimisation de la durée de vie dans les RCSF, tout en garantissant, à tout moment de cette durée de vie, une couverture totale de la zone de surveillance, ainsi qu"une bonne connectivité du réseau. Pour atteindre nos objectifs, nous avons étudié et fait des propositions dans deux axes qui sont le placement des nœuds et les mécanismes d"ordonnancement au niveau de la couche MAC. Pour ces derniers, nous avons mis en place un algorithme appelé DSMAC (Distributed Scheduling Medium Acces Control) qui est basé sur notre méthode de placement des nœuds. Par ailleurs, DSMAC permet de couvrir 100% de la zone de surveillance, assure une bonne connectivité du RCSF et permet également aux nœuds capteurs d"économiser jusqu"à 30% de leur énergie comparativement à d"autres protocoles MAC tels que TunableMAC. / Since the past two decades, a new technology called Wireless Sensor Network (WSN) which result in a fusion of embedded systems and wireless communications has emerged. A WSN is Ad hoc network composed of many sensors nodes communicating via wireless links and which can be deployed randomly or deterministically over a given interest region. Theses sensors can also collect data from the environment, do local processing and transmit the data to a sink node or Base Station (BS) via multipath routing. Thereby, a wide range of potential applications have been envisioned using WSN such as environmental conditions monitoring, wildlife habitat monitoring, industrial diagnostic, agricultural, improve health care, etc. Nevertheless,WSN are not perfect. Indeed, given their small size, their low cost and their deployment generally in hostile or difficult access areas, sensor nodes have some weaknesses such as: a limited energy, so a network lifetime limited, limited bandwidth, limited computations and communications capabilities, etc. To overcome these limitations, several research issues from were created in recent years, and the main issues focus on the optimization of energy consumption in order to improve the network lifetime. Other important researches focus on issues of coverage areas, placement strategies of sensor nodes and network connectivity. However, most solutions proposed in recent years to resolve these issues do not take into account all these issues that we cited above in resolutions models; while in many WSN applications such as monitoring critical region, wildlife habitat monitoring, agricultural application, a full coverage of the monitoring region and network connectivity are mandatory as well an energy-awareness network lifetime. The objective of this thesis is thus to propose new scheduling mechanisms for optimizing the network lifetime in WSN, while ensuring at any time of the network lifetime a full coverage of the monitored region and network connectivity. To achieve our goals, we have study and done proposal in two axes which are placement strategy of sensor nodes and scheduling mechanism in the MAC layer. For these, we have implemented a Distributed Scheduling Medium Access Control algorithm (DSMAC) based on our placement method. Furthermore, DSMAC enables to cover 100% of the monitored region, to ensure optimal network connectivity and also allows sensors node to save up to 30% of their energy compared to other MAC protocols such as TunableMAC.