Une des solutions alternatives les plus fiables contre la raréfaction des ressources en eau et la dégradation de leur qualité est la réutilisation des eaux usées. Aujourd'hui la technologie membranaire basse et haute pression s'impose comme la technologie de choix pour la production directe et indirecte d'eau potable du fait de la très haute qualité de l'eau produite. Néanmoins, le colmatage des membranes, affectant techniquement et économiquement les filières de traitement, reste aujourd'hui l'un des principaux défis. Les objectifs de cette thèse sont d'améliorer la compréhension du colmatage membranaire dans le recyclage des eaux usées en étudiant le rôle de la qualité de l'effluent secondaire sur le développement du colmatage et l'impact du colmatage sur la qualité de l'eau produite. Afin d'atteindre ces objectifs, une meilleure connaissance de la qualité des effluents secondaires et de leur impact sur les procédés membranaires s'avère indispensable. Les différentes fractions organiques des effluents ont été caractérisées à l'aide de techniques innovantes telles que la spectroscopie de fluorescence à 3 dimensions (EEM) et la chromatographie liquide couplée à une détection carbone (LC-OCD). Une unité à échelle pilote, composée d'ultrafiltration suivie d'une osmose inverse à deux étages, a été mise en place sur deux sites distincts. Plusieurs doses de monochloramine ont été testées (0 à 2 mg/L NH2Cl) afin de donner des recommandations d'optimisation de traitement. / One of the most reliable alternative solutions to water shortage and scarcity in urban areas is potable reuse of what would otherwise be considered "waste" water. The combination of low and high-pressure membrane processes is the favoured technology for direct and indirect potable water recycling due to the very high water quality produced. Despite the fact that membrane technology is well established, membrane fouling remains a major challenge affecting plant operation technically and economically. This thesis aims to contribute to the understanding of membrane fouling in water reuse by investigating the importance of the feed water quality on fouling development and the impact of the fouling on the treated water quality. In order to achieve these objectives, it was important to develop better knowledge of the impact of feed water quality on the membrane process. The organic composition of the effluents was successfully differentiated with the use of advanced analytical tools such as fluorescence excitation emission matrix (EEM) and liquid chromatography-organic carbon detection (LC-OCD). To evaluate water quality impact on membrane fouling, a membrane pilot unit consisting of ultrafiltration and a two stage reverse osmosis train was operated on two different sites. Different monochloramine dosages (0 to 2 mg/L NH2Cl) were applied and their impact on RO membrane performance was studied in order to provide recommendations for plant design.

Cette thèse présente une étude physico-chimique concernant le traitement d’eaux contaminées par des cations métalliques en utilisant la coacervation complexe et la régénération des réactifs. Cette recherche a été menée afin d’évaluer les bénéfices de la coacervation par rapport à l’approche traditionnelle de la combinaison de la complexion métallique par des polymères avec leur séparation par ultrafiltration. Après un premier chapitre consacré à l’état de l’art, le deuxième concerne l’étude de la combinaison de deux poly-électrolytes complémentaires, l’acide polyacrylique et la poly-éthylèneimine, pour optimiser l’élimination simultanée de cations mono et divalents en un nombre réduit d’étapes. L’ordre d’addition des réactifs s’est avéré primordial sur la qualité et l’aisance de la séparation. L’action de la séparation la plus efficace a été obtenue lorsque la poly-éthylèneimine vient parachever la neutralisation du complexe métal polyacrylate. Cette séparation peut alors être facilement obtenue par voie gravitaire, mais l’ultrafiltration des surnageants améliore significativement l’élimination d’espèces colloïdales du plomb et du cadmium. Le troisième chapitre présente la première partie du traitement des boues métalliques qui vise à favoriser le recyclage des métaux et la réutilisation des poly-électrolytes. Dans cette partie, la séparation des métaux a été étudié par électrolyse et par précipitation sélective à l’aide du sulfure de fer. L’électrolyse en milieu acide, s’est avérée la méthode la plus favorable au recyclage du métal et à la récupération des poly-électrolytes. Le dernier chapitre concerne la séparation des deux poly-électrolytes en vue de leur réutilisation comme réactif de traitement, car il a été démontré que le traitement des métaux dans les solutions contaminées est bien meilleur lorsque les deux poly-électrolytes sont ajoutés de manière espacée. Un traitement par précipitation sélective du polyacrylate de sodium avec l’acétone a été comparé avec la séparation par ultrafiltration. Tandis que le premier s’est avéré efficace, mais polluant, le second n’a pas permis de trouver des conditions favorables à la séparation des deux poly-électrolytes. / This thesis presents physicochemical study devoted to treatment of aqueous solutions contaminated by metal cations using complex coacervation and recovery of reactants. The aim of this research study was to assess the benefits of coacervation with respect to the usual approach that involves the combination of metal complexation with polymers and their removal from solutions by ultrafiltration. The first part was devoted to the state of the art, the second on reports the study concerning the combination of two complementary polyelectrolytes, the polyacrylic acid and polyethyleneimine, in order to optimize the simultaneous removal of mono and divalent cations in a reduced number of steps. The order of addition was of main importance on the quality and the easiness of separation. The most effective separation was obtained when the polyethyleneimine was used to end the charge neutralization of the metal polyacrylate complex. In this conditions, a gravy separation may be carried easily, but the ultrafiltration of supernatant solutions significantly improved the removal of Pb-and colloidal species colloidal species. The third chapter presents the first step of the sludge treatment which aims at encouraging the recycling of metals and reuse of polyelectrolytes. In this part, electrolysis and selective precipitation using iron sulphide were assessed to remove metals. The the most favorable method for metal recycling and polyelectrolyte reuse was electrolysis in moderately acid conditions. The last part reports a study for the separation of polyacrylic acid and poly ethyleneimine from the free metal sludges as it was shown that the removal of metal contamined solutions was much more effective when the polyelectrolytes are added separately. Polyelectrolytes separation was compared using acetone for the polyacrylate precipitation and ultrafiltration.Whereas the former method was effective, but not green, the latter was not found compatible with the selective separation of the polyelectrolytes

Les procédés d'osmose inverse (OI) permettent la production d'eau recyclée de très haute qualité grâce à l'élimination de contaminants organiques et inorganiques et de micro-organismes. Le suivi du bon fonctionnement de ce procédé est nécessaire pour valider la rétention des virus pathogènes afin de protéger la santé des usagers. La présence de minéraux et matières organiques dans les effluents rend inévitable le colmatage des membranes lors de leur fonctionnement et diminue ainsi leur performance. Afin d'éviter et d'éliminer ces colmatages, les stations de traitements des eaux utilisent des produits chimiques. Ces derniers vont modifier les performances globales des membranes en polyamide comme par exemple la diminution de la perméabilité à l'eau, et plus particulièrement les performances de rétention des virus, or l'ensemble de ces perturbations n'est que très peu compris et donc peu maitrisé. L'abattement des virus par l'OI sur des membranes intègres ou modifiées (ex : colmatage) ont donc été déterminés en mesurant la rétention d'un virus modèle de type phage MS2 et de substituts comme les sels (mesurés par conductivité), la rhodamine-WT (R-WT) ou les sulfates. La conductivité est, en effet, la technique de contrôle standard dans les stations de traitement des eaux (échelle industrielle).Le premier objectif de ce travail est d'évaluer l'utilisation d'un autre paramètre, les matières organiques dissoutes (DOM) comme nouveau substitut de virus et de déterminer l'impact du dysfonctionnement des procédés d'OI sur l'abattement des DOM et des sels à l'échelle industrielle. Les DOM peuvent en effet également être utilisées comme indicateur de qualité des eaux en fonction de leurs compositions et de leurs concentrations. L'abattement des DOM est donc testé comme nouvelle technique de surveillance afin de distinguer les fuites des changements de performance des membranes. Il est conclu que les DOM peuvent être utilisées comme nouvelle technique de contrôle. De plus, une variation de l'abattement des DOM peut aider à identifier des fuites de manière plus robuste que par l'abattement des sels. Le deuxième objectif est de déterminer l'effet des défauts membranaires sur les abattements d'un virus modèle (phage MS2) et de quatre substituts (R-WT, DOM, sulfate et sels) à l'échelle de systèmes de laboratoire. Deux systèmes à flux longitudinal est utilisés : une membrane plane et un module à spirale. Dans un premier temps, l'effet du colmatage sur les abattements de ces différents virus et substituts est étudié. Le colmatage organique, créé en utilisant un mélange de matières organiques, a pour effet d'augmenter de plus de 0,1 log les abattements de la R-WT, des sels et des DOM. Cette augmentation générale peut être due au blocage des cavités de la membrane et/ou par la sorption des substituts sur les matières organiques.Le colmatage inorganique, créé en utilisant un mélange de sels, n'a pas d'effet sur le rejet des substituts sauf pour les sels qui montre un comportement différent entre les deux systèmes. Dans le système à membrane plane, la couche inorganique permet d'augmenter le passage des sels à travers la membrane. Par opposition, il n'y a pas d'effet sur leur abattement avec le module à spirale. Cette variation entre les deux systèmes peut être causée par la différence de configuration (module à spirale contre membrane plane). Dans un deuxième temps, l'effet du chlore (modes passif et actif) sur la rétention de ces cinq composés est mesuré. Après un contact de 9000 ppm.h de NaOCl à pH 7, la surface membranaire change chimiquement. La formation de liaison Cl dans la couche en polyamide et la rupture des liaisons NH provoquent l'augmentation de la perméabilité à l'eau et diminuent l'abattement de l'ensemble des substituts. Malgré une forte diminution de 1,2 log de l'abattement en sel, l'abattement minimum du phage MS2 reste de 3 log. / One of the major applications of reverse osmosis (RO) process is the production of high quality recycled water by providing a barrier to remove organic and inorganic contaminants as well as pathogens including viruses. In order to protect public health, validation and monitoring of the RO process integrity are necessary to ensure its correct operation. During operation a certain degree of fouling is inevitable and can reduce RO membrane performance. Thus, chemicals are often used in water treatment plants to prevent or remove the membrane fouling. However, these chemicals can modify the integrity of the polyamide layer on RO membrane overtime. Up-to-date, the impact of membrane's physical change on its virus removal efficiency cause by the chemical use during operation is still not well understood.A minimum virus removal efficiency of intact and impaired (e.g. by fouling) RO membranes can be ascertained by measuring the rejection of MS2 phage and virus surrogates such as salt as measured by conductivity, rhodamine-WT (R-WT) or sulphate. However, conductivity measurement is the only full-scale standard monitoring technique. The removal of dissolved organic matter (DOM), which has been used as an indicator of water quality, can possibly be used for this purpose.The first objective of this work was to assess the suitability of DOM as a virus surrogate and to determine the impact of process failure on salt and DOM rejection in full-scale plants. A change of the conductivity does not necessarily mean that the membrane integrity has been breached. Thus, DOM monitoring has been tested and combined with the conductivity monitoring in order to distinguish between leaks and changes in membrane performances. It was concluded that DOM could be used as new monitoring technique. Moreover, a variation of DOM rejection can help identifying leaks better than just conductivity profiling alone.The second objective was to determine the effect of membrane impairments on the rejection of one model virus (MS2 phage) and four virus surrogates (R-WT, DOM, sulphate and salt) using lab-scale RO set-ups. To this aim, two different cross-flow set-ups were used: a flat-sheet and a single 2.5” spiral-wound module.Firstly, the effects of organic fouling and scaling on the rejection of model virus and virus surrogates were studied separately. Organic fouling was created using a mix of organic foulants. The result of this study showed an increase of the rejection by more than 0.1 log for R-WT, salt and DOM. The general increase of the surrogates' rejection might be due to the blocking of cavities of the polyamide membrane and/or to the sorption of surrogates to the fouling layer, which was observed by different autopsy techniques.Scaling was created using a mix of inorganic salts in order to reconstitute the composition of a RO feed water and avoiding the presence of organic foulants. Scaling was found to have no impact on the rejection of all tested virus surrogates except for salt. Salt rejection showed a change of behaviour between different set-ups: with the 2.5” module set-up the inorganic layer led to a stabilisation of the salt rejection, whereas the salt rejection increased with the flat-sheet set-up. This could be explained by the variations of the systems configuration (i.e. spiral module versus flat-sheet, feed spacer height, etc.).Secondly, the long-term impact of membrane ageing by exposure to chlorine, either active under filtration or passive by soaking, on the rejection of the model virus and four surrogates was studied. After a contact time of 9000 ppm∙h NaOCl at pH 7, the membrane surface chemistry changed. The introduction of chlorine in the membrane chemistry and the breakage of amide bonds caused an increase of the water permeability and a decrease of the model virus and virus surrogates rejection.

Introduction :Les anticoagulants oraux soulèvent des problématiques majeures en termes de risque hémorragique et de bon usage. L’informatisation du dossier médical offre la possibilité d’accéder à de grandes bases de données que l’on peut exploiter de manière automatisée. L’objectif de ce travail est de montrer comment la réutilisation de données peut permettre d’étudier des problématiques liées aux anticoagulants et accompagner une démarche d’assurance de la qualité des soins. MéthodesCe travail a été réalisé sur les données informatisées (97 355 séjours) d’un centre hospitalier général. Pour chaque séjour nous disposons des données diagnostiques, biologiques, médicamenteuses, administratives et des courriers de sortie. Ce travail est organisé autour de 3 axes :Axe I. L’objectif est d’évaluer la qualité de la détection des facteurs pouvant majorer l’effet anticoagulant des antivitamines K (AVK), à l’aide de règles développées au cours de du projet européen PSIP (convention de subvention n° 216130). Une revue des cas sur une année a permis de calculer la valeur prédictive positive et la sensibilité des règles. Axe II. Nous avons réalisé une étude de cohorte historique sur les données de 2007 à 2012 pour déterminer les éléments majeurs impliqués dans l’élévation du risque hémorragique sous AVK dans la réalité clinique. Les cas étaient les séjours présentant une élévation de l’INR au-delà de 5, les témoins n’en présentaient pas. Axe III. Nous avons mis la réutilisation de données au service de l’étude de la qualité des prescriptions. D’une part nous avons évalué le suivi des recommandations de traitement du risque thromboembolique dans la fibrillation atriale (FA) chez la personne âgée, d’autre part nous avons étudié les modalités de prescription des anticoagulants oraux directs (AOD).Résultats : Axe I : La valeur prédictive positive des règles de détection des facteurs favorisant l’élévation de l’INR sous AVK est de 22,4%, leur sensibilité est de 84,6%. Les règles les plus contributives sont les règles de détection d’un syndrome infectieux et de l’administration d’amiodarone. Axe II : Les facteurs majeurs d’élévation du risque hémorragique sous AVK mis en évidence par l’étude de cohorte sont le syndrome infectieux, le cancer, l’hyprotidémie et l’insuffisance hépatique. Axe III : Le taux de suivi des recommandations dans la fibrillation atriale chez le sujet âgé est de 47.8%. Seuls 45% des patients reçoivent des anticoagulants oraux, 22,9% ne reçoivent aucun traitement antithrombotique et 32,1% reçoivent des antiagrégants plaquettaires. Les AOD sont quant à eux prescrits à des posologies inadaptées chez 15 à 31,4% des patients, respectivement pour le dabigatran et le rivaroxaban. Ces erreurs sont principalement des sous-dosages en AOD dans la FA de la personne âgée (82.6%). Discussion : L’informatisation des dossiers médicaux a permis la constitution de grandes bases de données médico-administratives, qui peuvent être utilisées à des fins variées comme nous le montrons dans ce travail. Dans le premier axe nous avons montré que des systèmes d’aide à la décision à base de règles permettent de caractériser les facteurs impliqués dans les surdosages en AVK avec une bonne sensibilité mais avec une faible valeur prédictive positive. Le second axe a montré que l’on pouvait utiliser ces données à des fins exploratoires pour identifier les facteurs liés à l’élévation de l’INR chez les patients recevant des AVK en pratique réelle. Le troisième axe montre que les systèmes à base de règles peuvent aussi être utilisés pour identifier des prescriptions inappropriées à des fins d’amélioration de la qualité des soins. Dans le domaine de l’anticoagulation ce travail ouvre des perspectives innovantes en vue de l’amélioration de la qualité des soins. / Introduction :Oral anticoagulants raise major issues in terms of bleeding risk and appropriate use. The computerization of medical records offers the ability to access large databases that can be explored automatically. The objective of this work is to show how routinely collected data can be reused to study issues related to anticoagulants in a supportive approach to quality of care.MethodsThis work was carried out on the electronic data (97,355 records) of a community hospital. For each inpatient stay we have diagnostic, biological, drug and administrative data, and the discharge letters. This work is organized around three axes:Axis I. The objective is to evaluate the accuracy of the detection of factors that may increase the anticoagulant effect of vitamin K antagonists (VKA), using rules developed in the PSIP european project (grant agreement N° 216130). A case review on one year enabled the calculation of the positive predictive value and sensitivity of the rules. Axis II. We conducted a cohort study on data from 2007 to 2012 to determine the major elements involved in raising the risk of bleeding related to VKA in clinical reality. Cases were the stays with an elevation of the INR beyond 5, the controls did not have.Axis III. We made data reuse serve a study of the quality of the prescriptions. On the one hand we assessed treatment of the thromboembolic risk recommendations in atrial fibrillation (AF) in the elderly, on the other hand we investigated the prescription of direct oral anticoagulants.Results : Axis I : The positive predictive value of the rules intended to detect the factors favoring the elevation of INR in case of treatment with VKA is 22.4%, the sensitivity is 84.6%. The main contributive rules are the ones intended to detect an infectious syndrome and amiodarone.Axis II : The major factor increasing the INR with VKA treatment highlighted by the cohort study are infectious syndrome, cancer, hepatic insufficiency and hypoprotidemia. The recommendations compliance rate in atrial fibrillation in the elderly is 47.8%. Only 45% of patients receive oral anticoagulants, 22.9% do not receive antithrombotic treatment at all and 32.1% received platelet aggregation inhibitors. Direct oral anticoagulants are prescribed at inadequate dosages in 15 to 31.4% of patients, respectively for dabigatran and rivaroxaban. These errors are mainly underdosages in the elderly with atrial fibrillation (82.6%).Discussion : The computerization of medical records has led to the creation of large medical databases, which can be used for various purposes as we show in this work. In the first work axis we have shown that rule-based decision support systems detect the contributing factors for VKA overdose with a good sensitivity but a low positive predictive value. The second line shows that we could use the data for exploratory purposes to identify factors associated with increased INR in patients receiving VKA in “real life practice”. The third line shows that the rule-based systems can also be used to identify inappropriate prescribing for the purpose of improving the quality of care. In the field of anticoagulation this work opens up innovative perspectives for improving the quality of care.

La réutilisation des services pour prendre en charge de nouveaux processus métier, en plus de l'alignement de l'informatique sur les fonctions métier, constitue une motivation clé pour l'utilisation de l'architecture orientée services (SOA) pour le développement de solutions métier. Dans une architecture orientée services, il est important de faciliter la sélection, la configuration et la composition des services existants pour faire face aux changements d’exécution ou à l’évolution des besoins des utilisateurs finaux. Contrairement aux autres systèmes logiciels traditionnels, le comportement dynamique des systèmes basés sur les services nécessite des informations de qualité de service (QoS) actualisées pour assurer une gestion appropriée dans les différentes étapes du cycle de vie. Les entreprises doivent connaître les performances des services Web et des processus métier pour préserver leur pérennité en matière de réutilisation des services. Les trois principaux avantages de la réutilisation des services sont l'amélioration de l'agilité des solutions en assemblant rapidement de nouveaux processus métier à partir des services existants pour répondre aux besoins changeants du marché, réduire les coûts en ne développant pas de nouveaux services pour activer des fonctions métier similaires dans plusieurs processus métier, mais également le déploiement et la gestion des services dans les environnements d'exécution tout au long du cycle de vie SOA. Cependant, il existe actuellement de nombreux défis liés à la durabilité et à la gouvernance du comportement des services pendant son cycle de vie. Parmi ces défis, on peut citer le niveau de performance, la persistance des exigences et l'adaptabilité du service. De plus, il existe certaines limites des outils de surveillance. Ils manquent d’anticipation dans la détection des problèmes et ils sont passifs et ne sont ni réactifs ni prédictifs. Cette thèse porte sur l’évaluation et les recommandations en matière de performance et de gouvernance des systèmes d’information pour suggérer la réutilisation des services au cours de son évolution. L'objectif est de maintenir la durabilité, la robustesse, l'adaptabilité, la réutilisabilité et l'évolutivité des systèmes d'information. À cette fin, nous évaluons les performances de l'architecture orientée service. Il existe plusieurs solutions de surveillance existantes conçues pour prendre en charge une couche spécifique de SOA. En particulier, BAM est un outil de surveillance des activités commerciales permettant de surveiller le flux de données pour les processus métier. Cependant, la surveillance BAM ne fournit pas l'évaluation des performances pour recommander des services et des processus à réutiliser. Il existe très peu d'approches prenant en charge la surveillance des couches SOA. De plus, les solutions sont partiellement dynamiques avec une aide à la décision limitée. Par conséquent, nous proposons une aide à la décision basée sur la performance pour une architecture orientée services. Il se compose de quatre couches en tant que couches de spécification, de gestion des données, d'exploration de données et de décision. La couche de spécification identifie les exigences de l'utilisateur final et les traite via l'ontologie proposée. La couche de données analyse les indicateurs techniques conformes aux normes de qualité les plus récentes, ISO 25010. Les caractéristiques de qualité sont liées à l'efficacité des performances, à la fiabilité et à la réutilisation. La couche d'exploration de données génère des décisions spécifiques basées sur des instances de service en appliquant les algorithmes d'apprentissage automatique. Il utilise les concepts ontologiques proposés et les règles d'inférence sémantique du service, des processus métier, des couches serveur et d'intégration. La couche d'exploration de données renvoie aux ontologies avec ces décisions spécifiques où des règles plus raffinées ont été générées.... / Reuse of services in supporting new business processes, in addition to alignment of IT with business functions, is a key motivation in using Service-Oriented Architecture (SOA) for developing business solutions. In a service-oriented architecture, it is important to smooth the selection, configuration and composition of existing services to deal with the runtime changes or the evolution of End User requirements. In contrast to other traditional software systems, the dynamic behavior of service based systems requires up-to-date quality of service (QoS) information for its proper management in the different stages of the lifecycle. Organizations need to know the performance of Web services and business processes to maintain their sustainability for reuse of services. The three key benefits of service reuse are improving agility of solutions by quickly assembling new business processes from existing services to meet changing marketplace needs, reducing cost by not developing new services for enabling similar business functions across multiple business processes, but also spanning service deployment and management in runtime environments throughout the SOA lifecycle. However currently, there are many challenges related to the sustainability and governance of service behavior during its lifecycle. Among those challenges, one can mention level of performance, persistence of the requirements and adaptability of the service. Moreover, there are some limitations of monitoring tools. They lack of anticipation in problem detection, and they are passive and neither reactive nor predictive. This thesis focuses on providing assessment and recommendations for performance and governance of information systems for suggesting service reuse during its evolution. The aim is to maintain sustainability, robustness, adaptability, reusability and evolvability of information systems For this purpose, we evaluate the performance of service oriented architecture. There are several existing monitoring solutions designed to support a specific layer of SOA. Particularly, BAM is a business activity monitoring tool for monitoring the flow of data for business processes. However, BAM monitoring do not provide the performance evaluation for recommending services and processes to reuse. There are very few approaches that support monitoring of SOA layers together. Furthermore, the solutions are partially dynamic with limited decision support. Therefore, we propose performance based decision support for service oriented architecture. It consists of four layers as specification, data management, data mining and decision layers. The specification layer identifies the requirements from the End User and process through the proposed ontology. The data layer analyzes technical indicators that are compliant to the latest quality standard, ISO 25010. Quality characteristics are related to performance efficiency, reliability and reusability. The data mining layer generates specific decisions based on service instances by applying the machine learning algorithms. It uses the proposed ontological concepts and semantic inference rules of service, business process, server and integration layers. The data mining layer returns back to ontologies with these specific decisions where more refined rules have been generated from new ontological concepts. The decision layer processes these results and generates a global decision in terms of recommendations. It provides multi-viewpoints decision to reuse existing services or suggesting their composition. To motivate the proposition of this approach, we illustrate the implementation of the proposed algorithms for all the four layers by a business process use case and data set of public repository of shared services. The output of our system is recommendation for reuse of atomic service, composite service and resource allocation provisioning. We ensure the sustainability, adaptability...

Au cours des dernières années, les communications inter-véhicule (IVC) sont devenues un domaine de recherche intensif, en particulier dans le cadre des systèmes de transport intelligents. Il suppose que la totalité ou une partie des véhicules est équipé de dispositifs radio permettant la communication entre eux. La norme IEEE 802.11p (normalisé pour la communication des véhicules) devrait être la technologie de facto pour ces communications. En utilisant son mode ad hoc, cette technologie radio permet aux véhicules d'étendre la portée de leur communication en formant un réseau multi-saut sans fil Ad - hoc, également appelé Vehicle ad hoc NETwork (VANET). Cette thèse aborde un problème fondamental des VANET : la capacité du réseau. Deux modèles théoriques simples ont été proposés dans cette thèse pour calculer cette capacité: un « packing problem » (la traduction française nous est inconnue) et un modèle Markovien. Ils offrent des formules simples et fermées sur le nombre maximum d'émetteurs simultanés, et sur la distribution de la distance entre eux. Une borne supérieure sur cette capacité a été proposée. De plus, le modèle Markovien a permis de proposer une formule analytique sur la distribution spatiale des émetteurs. Ces quantités nous permettent, entre autres, de paramétrer le mécanisme d’accès au medium du 802.11p, comme par exemple le seuil du CCA (Clear Channel Assessment), amenant à une optimisation de la capacité du réseau. Afin de valider les différentes contributions théoriques de cette thèse, les résultats des modèles analytiques ont été comparés à des simulations effectuées avec le simulateur de réseau NS-3. Les paramètres de simulations ont été estimés à partir d’expérimentations réelles. De plus, différentes distributions de trafic (trafic de véhicules) ont été considéré afin d’évaluer leur impact sur la capacité du réseau. L’une des applications de cette thèse est le dimensionnement des applications de sécurité routière vis-à-vis de la consommation des ressources réseau. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés aux reconstructions de cartes. Il faut comprendre ICI LA reconstitution de l’environnement d’un véhicule (perception map). Ces applications utilisent des informations provenant de capteurs locaux et distants afin d’offrir un système d’aide à la conduite (conduite autonome, alerte sur des collisions, annonce de situations accidentogènes, etc.). Ces applications nécessitent une bande passante élevée. Notre étude théorique a montré que cette bande passante ne sera sans doute pas disponible en pratique dans les réseaux IEEE 802.11p. Par conséquent, UN algorithme adaptatif de contrôle de puissance a été proposé et optimisé pour cette application particulière. Nous avons montré que notre algorithme, par le biais d'un modèle analytique et d'un grand nombre de simulations que la capacité du réseau est augmentée de manière significative. / In recent years, Inter Vehicle Communication (IVC) has become an intensive research area, as part of Intelligent Transportation Systems. It supposes that all, or a subset of the vehicles is equipped with radio devices, enabling communication between them. IEEE 802.11p (standardized for vehicular communication) shows a great deal of promise. By using ad hoc mode, this radio technology allows vehicles to extend their scopes of communication and thus forming a Multi-hop wireless Ad-hoc NETwork, also called Vehicular Ad-hoc NETwork (VANET). This thesis addresses a fundamental problem of VANET: the network capacity. Two simple theoretical models to estimate this capacity have been proposed: a packing model and a Markovian point process model. They offer simple and closed formulae on the maximum number of simultaneous transmitters, and on the distribution of the distance between them. An accurate upper bound on the maximum capacity had been derived. An analytical formula on distribution of the transmitters had been presented. This distribution allows us to optimize Clear Channel Assessment (CCA) parameters that leads to an optimization of the network capacity.In order to validate the approach of this thesis, results from the analytical models are compared to simulations performed with the network simulator NS-3. Simulation parameters was estimated from real experimentation. Impact of different traffic distributions (traffic of vehicles) on the network capacity is also studied. This thesis also focuses on extended perception map applications, which use information from local and distant sensors to offer driving assistance (autonomous driving, collision warning, etc.). Extended perception requires a high bandwidth that might not be available in practice in classical IEEE 802.11p ad hoc networks. Therefore, this thesis proposes an adaptive power control algorithm optimized for this particular application. It shows through an analytical model and a large set of simulations that the network capacity is then significantly increased.

Les eaux usées traitées d'origine domestique présentent généralement une charge non négligeable en virus entériques pathogènes de l'Homme, malgré leur traitement. Afin de pouvoir à terme comparer les risques sanitaires associés à différents modes de gestion de ces eaux usées, nous avons entrepris un travail sur (i) la prévision des quantités de virus entériques excrétés à partir des données épidémiologiques relatives aux gastroentérites aiguës, (ii) le devenir environnemental de ces virus lorsque les eaux usées sont rejetées en rivière, et (iii) le devenir de ces virus lorsqu'ils sont apportées au sol par irrigation. L'étude a porté sur un bassin de collecte des eaux usées de 240 000 habitants à proximité de Clermont-Ferrand, sur les rivières Artière et Allier et la nappe alluviale de l'Allier potentiellement contaminées par les rejets d'eau usée, et sur un sol du périmètre d'irrigation réutilisant ces eaux. Les concentrations en divers virus ont été suivies sur la même période dans les eaux usées brutes et traitées, dans les eaux douces de surface et souterraine. Nous avons proposé une méthode d'estimation du nombre journalier de nouveaux cas de gastroentérites aiguës d'étiologie virale en 2015-2016 à partir de données épidémiologiques et avons combiné ces estimations à un modèle d'excrétion virale pour évaluer les quantités de virus entériques arrivant à la station d'épuration. Le devenir des virus a été modélisé en tenant compte d'un abattement en station d'épuration et de dilutions-mélanges en rivières. Le devenir des virus apportés au sol par les eaux usées traitées réutilisées en irrigation agricole a été étudié sur un sol bien représenté dans le périmètre en utilisant un virus modèle. Ce devenir a été décrit par un modèle combinant transfert, immobilisation réversible et élimination, et en distinguant eau mobile et eau immobile comme virus libres et virus adsorbés sur des colloïdes en suspension. La méthode permettant de passer de l'épidémiologie à une excrétion de virus nous a permis de bien simuler les arrivées de virus à la station d'épuration avec un pic hivernal et l'impact prépondérant des norovirus GII sur les cas de gastroentérites virales. La simulation de l'abattement en station d'épuration et des phénomènes de dilutions-mélanges en rivière permet de simuler correctement la charge virale en aval du rejet d'eaux usées, mais leur devenir ultérieur reste mal caractérisé. Apporté au sol, le virus modèle était progressivement éliminé ou immobilisé de façon irréversible avec un abattement journalier de 0.38 log10. La fraction réversiblement immobilisée pouvait être estimée par une isotherme de Freundlich. L'ajout de Mg2+ a favorisé l'immobilisation du virus comme son adsorption sur des colloïdes dispersés dans l'eau mobile. Alors que les eaux usées stérilisées n'avaient pas d'effet majeur sur l'immobilisation du virus par rapport à une solution artificielle de sol en raison d'effets antagonistes des composés organiques et des cations minéraux, l'eau souterraine riche en Mg2+ favorisait l'immobilisation des virus. Un volet plante réalisé en marge de ce travail a montré l'impact d'irrigations sur les contaminations de surface et après internalisation via les racines. Complétée et améliorée, notre étude pourrait être couplée à une évaluation quantitative des risques viraux. / Urban treated wastewaters may be heavily contaminated by human pathogenic enteric viruses that cause acute gastroenteritis, despite their treatment. In order to compare health risks of different wastewater management scenarios, we investigated (i) how to predict virus shedding from epidemiological data on acute gastroenteritis, (ii) the environmental fate of these viruses when wastewaters are discharged into rivers, and (iii) the fate of these viruses when they are brought to the soil by irrigation. Our study focused on a wastewater collection basin of 240,000 inhabitants near Clermont-Ferrand, on the Artière and Allier Rivers and the Allier alluvial groundwater potentially contaminated by wastewater discharges, and on a soil in the irrigation perimeter reusing these wastewaters. Concentrations of various viruses were monitored over the same period in raw and treated wastewaters, as well as in surface and underground freshwaters. We proposed a method based on epidemiological data to estimate the daily number of new cases of acute gastroenteritis of viral etiology in 2015-2016; and we combined these estimates with a viral shedding model to estimate the quantities of enteric viruses arriving at the treatment plant. The fate of viruses has been simulated by taking into account the removal of viruses in the treatment plant and dilution-mixing in rivers. The fate of viruses brought to the soil by treated wastewater reused in agricultural irrigation was studied on a well-represented soil in the perimeter using a surrogate virus. Its fate has been described by a model combining transfer, reversible immobilization and removal; the model distinguished between mobile and immobile waters, as well as between free viruses and viruses adsorbed on colloids in suspension. The method for switching from epidemiology to virus shedding allowed us to accurately simulate virus inflows to the treatment plant, including a winter peak and the prominent role of norovirus GII in viral gastroenteritis cases. The simulation of virus removal in the treatment plant and subsequent dilution-mixing phenomena in rivers allow correctly simulating the viral load in the river downstream of the wastewater discharge, but their subsequent fate remains poorly characterized. When brought to the soil, the surrogate virus was progressively removed or irreversibly immobilized, according to a 0.38 log10 daily removal. The reversibly immobilized fraction could be estimated by a Freundlich isotherm. The addition of Mg2+ favored the immobilization of viruses, as well as their adsorption on colloids dispersed in mobile water. While sterilized wastewater had no major effect on virus immobilization compared to artificial soil solution due to the antagonistic effects of their organic compounds and mineral cations, groundwater rich in Mg2+ favored immobilization of viruses. An additional work, complementary to this PhD, showed the impact of irrigations on vegetable surface and internalized contaminations. After improvement, our study could be coupled with a quantitative viral risks assessment.Key words: enteric virus, sewage, discharge, reuse, irrigation, environmental fate, scenarios, assessment,

Les véhicules électriques (VE) ou les véhicules électriques hybrides (VEH) offrent de nombreux avantages par rapport aux véhicules à moteur à combustion interne classiques. Selon les tendances récentes, la demande en VE(H) efficaces devrait augmenter considérablement. Pour une gamme haute puissance, la technologie des moteurs à aimants permanents a été le choix privilégié dans les véhicules électriques hybrides. La demande croissante de moteurs à haut rendement est en corrélation directe avec la demande d'aimants puissants (NdFeB ou SmCo) utilisant des terres rares. La disponibilité et la production des terres rares sont très critiques particulièrement pour les terres rares lourdes. L'objectif de cette thèse de doctorat est donc de concevoir un moteur Halbach à rotor extérieur pour une application VE(H) avec recyclage et réutilisation faciles des aimants. En outre, le projet vise à étudier et à proposer la fabrication d'un aimant Halbach utilisé dans les moteurs de forte puissance pour application VE.Tout d'abord, la fabrication d'un aimant Halbach utilisant un aimant NdFeB fritté avec et sans liant a été étudiée. L'étude montre que la fabrication d'une configuration de Halbach à l'aide d'un aimant collé est beaucoup plus facile et plus rentable que la fabrication d'un aimant fritté. La caractérisation d'un aimant NdFeB lié utilisé pour fabriquer un aimant Halbach a également été réalisée. Diverses voies de recyclage des aimants frittés et liés ont été analysées; on peut en déduire que les aimants collés sont beaucoup plus faciles à recycler, de manière rentable et respectueuse de l'environnement. La thèse propose également un moyen de recyclage pour l'aimant collé utilisé dans le moteur.Deuxièmement, un moteur à aimant Halbach collé a été conçu en modélisation éléments finis 2D et 3D. Pour obtenir un moteur très efficace et compact, on a utilisé un bobinage à pas fractionnaire. Les propriétés de l'aimant Halbach ont été calculées à l'aide du modèle éléments finis et comparées au modèle analytique. Les résultats obtenus par les deux approches étaient similaires. De plus, l'impact des combinaisons nombre d’encoches-pôles sur les pertes moteur et le couple a été étudié, en particulier les pertes Joule (compte tenu de toutes les contraintes de conception). Différentes stratégies pour utiliser des aimants recyclés à faible rémanence sont également présentées. L'utilisation d'un aimant recyclé avec une augmentation de la longueur axiale du moteur pourrait être le meilleur choix compte tenu de différents facteurs, notamment la fabrication de l'aimant Halbach. Sur la base de différentes études paramétriques, une conception du moteur a été proposée et un prototype a été construit. Il a été montré qu'un aimant Halbach de grande puissance pouvait être construit de manière économique avec un aimant NdFeB collé. La densité de flux d'entrefer du rotor, mesurée sur le prototype, est en étroite concordance avec les valeurs calculées.De plus, la méthodologie WIRE (Weighted Index of Recycling and Energy) a été présentée pour comparer différentes conceptions de moteurs en fonction de leur performance et de leur recyclabilité. La méthode développée produit deux indices basés sur-Facilité de recyclage du moteur en ce qui concerne le matériau, le montage et le démontage des aimants.-Impact d'un aimant recyclé sur la consommation d'énergie d'un moteur pendant sa durée de vie.En utilisant ces deux indices, on peut facilement analyser les avantages et les inconvénients des différentes conceptions sur la base de la recyclabilité et de l'efficacité énergétique. La conception proposée a été évaluée à l'aide cette méthode et on montre que le moteur est facile à monter et à démonter. De plus, l’assemblage moteur (sans colle) permet une extraction facile des aimants et une réutilisation directe. L'indice énergétique évalué du moteur montre l'impact de l'utilisation d'un aimant recyclé et sa viabilité pour les applications VE dans différents scénarios / Electric vehicles (EVs) or Hybrid electric vehicles (HEVs) offer many advantages over the conventional IC engine vehicles. According to recent trends, the demand for efficient (H)EVs is expected to grow significantly. For a high-power range, permanent magnet based motor technology has been the preferred choice for motors deployed in (H)EVs. Growing demand of highly efficient motors is in direct correlation to the demand of strong magnets (NdFeB or SmCo), which uses rare earth elements (REE). The availability and supply of REEs specially heavy REEs is very critical. Therefore, the aim of this doctoral thesis is to design an outer rotor Halbach motor for a (H)EV application with easy recycling and reuse of the magnet. Further, the project aims to investigate and propose the manufacturing of a Halbach magnet used in a high power motor EV applications.Firstly, the manufacturing of Halbach magnet using a sintered and a bonded NdFeB magnet was investigated. The study shows that the manufacturing of Halbach array using a bonded magnet is much easier and more cost effective than the sintered magnet. The characterisation of a bonded NdFeB magnet used for manufacturing a Halbach magnet was also performed. Various recycling routes for both sintered and bonded magnets were analysed and it can be inferred that bonded magnets are much easier to recycle in a cost effective and environment friendly manner. The thesis also proposes the recycling route for the bonded magnet used in the motor.Secondly, a motor with bonded Halbach magnet was designed using 2D and 3D FEM. To achieve a highly efficient and compact motor, fractional slot tooth coil winding was used. The properties of Halbach magnet was calculated using FEM model and benchmarked against the analytical model. The results obtained from the two approaches were in close agreement. Further, the impact of slot pole combinations on motor losses and the subsequent torque were investigated, specifically eddy loss (considering all the design constraints). Different strategies to use recycled magnet with lower remanence is also presented. It is shown that using a recycled magnet with increased axial length of the motor could be the best choice considering different factors, specially manufacturing of the Halbach magnet. Based on different parametric studies a design of the motor was proposed and prototype was built. It was demonstrated that a high power Halbach magnet could be built economically using a bonded NdFeB magnet. The airgap flux density of the rotor, measured on the prototype is in close agreement with the calculated values.Additionally, WIRE (Weighted Index of Recycling and Energy) methodology was presented to benchmark different motor designs on the basis of performance and recy- clability. The method developed produces two indices based on:• Ease of motor recyclability considering material, assembly and disassembly of magnets.• Impact of a recycled magnet on the energy consumption of a motor during its operational lifetime.Using both the above indices, one can easily analyse the pros and cons of different motor designs on the basis of recyclability and energy efficiency. The proposed motor design was evaluated using the developed method and it is shown that the motor is easy to assemble and disassemble. In addition, the motor assembly (glue free) enables easy magnet extraction and direct reuse. The evaluated energy index of the motor shows the impact of using a recycled magnet and its viability for EV applications in different scenarios.

La conception d’un langage de modélisation pour domaine spécifique (DSML) implique la conception d’un outillage dédié qui met en oeuvre des fonctionnalités de traitement et d’analyse pour ce langage. Dans bien des cas, les fonctionnalités à mettre en oeuvre existent déjà , mais elles s’appliquent à des portions ou à des variantes du DSML que le concepteur manipule. Réutiliser ces fonctionnalités existantes est un moyen de simplifier la production de l’outillage d’un nouveau DSML. La réutilisation implique que les données du DSML soient adaptées afin de les rendre valides du point de vue de la fonctionnalité à réutiliser. Si l’adaptation est faite et les données sont placées dans le contexte de la fonctionnalité, elle peut être réutilisée. Le résultat produit par l’outil reste dans le contexte de l’outil et il doit être adapté afin de le placer dans le contexte du DSML (migration inverse). Dans ce cadre, la réutilisation n’a de sens que si les deux adaptations de données sont peu coûteuses. L’objectif de cette thèse est de proposer un mécanisme qui intègre la migration, la réutilisation et la migration inverse. La principale contribution est une approche qui facilite la réutilisation de fonctionnalités existantes via des migrations de modèles. Cette approche facilite la production de l’outillage d’un DSML. Elle permet de faire des migrations réversibles entre deux DSMLs sémantiquement proches. L’utilisateur est guidé lors du processus de réutilisation pour fournir rapidement l’outillage complet et efficace d’un DSML. L’approche a été formalisée et appliquée à un DSML (Orcc) dans le contexte des MPSoC. / Designers of domain specific modeling languages (DSMLs) must provide all the tooling of these languages. In many cases, the features to be developped already exist, but it applies to portions or variants of the DSML.One way to simplify the implementation of these features is by reusing the existing functionalities. Reuse means that DSML data must be adapted to be valid according to the functionality to be reused. If the adaptation is done and the data are placed in the context of the functionality, it can be reused. The result produced by the tool remains in the context of the tool and it must be adapted to be placed in the context of the DSML (reverse migration).In this context, reuse makes sense only if the migration and the reverse migration are not very expensive. The main objective of this thesis is to provide a mechanism to integrate the migration, the reuse and the reversemigration and apply them efficiently. The main contribution is an approach that facilitates the reuse of existing functionalities by means of model migrations. This approach facilitates the production of the tooling for a DSML. It allows reversible migration between two DSMLs semantically close. The user is guided during the ruse process to quickly provide the tooling of his DSML.The approach has been formalised et applied to a DSML (Orcc) in the context of the MPSoC.

Les logiciels dépendent de bibliothèques tierces pour réduire les coûts liés à leur développement et à leur maintenance. Elles proposent un ensemble de fonctionnalités robustes dont les développeurs peuvent tirer parti depuis une interface de programmation. Cependant, cette forte dépendance entre un logiciel et ses bibliothèques oblige les développeurs à reconsidérer leur rôle lorsque le logiciel évolue. Dans cette thèse, nous identifions plusieurs problématiques impliquant les bibliothèques tierces dans un contexte de maintenance logicielle. Plus particulièrement, une bibliothèque peut ne plus répondre aux besoins d’un logiciel et doit être remplacée par une nouvelle.Nous nommons cette opération une migration de bibliothèque.Nous soulevons dans ce contexte trois points qui caractérisent les difficultés rencontrées par les développeurs. Vers quelle bibliothèque migrer ? Comment appliquer la migration ? Avec l’aide de quels développeurs ? Cette thèse discute de solutions et apporte des contributions autour de ces problèmes. Nous présentons plusieurs approches et les évaluons lors de différents cas d’étude. L’analyse de l’évolution logicielle sera notre support de travail, dont la méthodologie est basée sur l’observation des changements de logiciels. Nous décrivons les limites actuelles de nos contribu-tions et ouvrons des perspectives futures pour enrichir l’état de l’art dans ce domaine / Software depend on third-party libraries to reduce development and maintenance costs. Developers have access to robust functionalities through an application programming interface designed by these libraries. However, due to the strong relationship with these libraries, developers have to reconsider their position when the software evolves. In this thesis, we identify several re-search problems involving these third-party libraries in a context of software maintenance. More specifically, a library may not satisfy the software new requirements and has to be replaced by anew one. We call this operation a library migration.We leverage three points that characterize the impediments met by developers in this situation.To which library should they migrate ? How to migrate their software ? Who can help them in this case ? This thesis suggests answers and exposes several contributions to these problems. We define three approaches that are evaluated through several case studies. To achieve this work, weuse a methodology based on software evolution analysis to observe and understand how software change. We describe numerous perspectives to overcome the current limitations of our solutions.