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

Ce manuscrit décrit comment les champs de vitesses solutions de l'équation de Navier-Stokes se comportent à grande échelle pour un forçage à petite échelle. Il analyse aussi le comportement à grande échelle des champs magnétiques solutions de l'équation d'induction cinématique lorsque le champs de vitesse est de petite échelle. Les résultats présentés ont été obtenus à l'aide de simulations numériques directes utilisant des algorithmes pseudo-spectraux des équations non modifiées ou avec un développement utilisant la méthode Floquet. Dans le cadre hydrodynamique, les simulations utilisant la méthode de Floquet permettent de retrouver les résultats de l'effet AKA à bas Reynolds et de les étendre pour des Reynolds d'ordre un. Elles permettent aussi d'étudier des écoulements AKA-stable et de mettre en évidence une autre instabilité pouvant être interprétée comme un effet de viscosité négative. Dans le cadre magnétique, l'effet alpha est observé sur une gamme de séparation d'échelle dépassant par plusieurs ordres de grandeur les autres résultats connus. Il est aussi montré que le taux de croissance de l'instabilité devient indépendant de la séparation d'échelle une fois que le champs magnétique est destabilisé dans ses petites échelles. Le spectre d'énergie et le temps du corrélation d'équilibre absolu solution de l'équation d'Euler tronquée sont présentés. Un nouveau régime où le temps de corrélation est régit par l’hélicité est mis en évidence. Ces résultats sont aussi comparés à ceux des modes de grande échelle de solutions de l'équation de Navier-Stokes forcée dans les petites échelles. Ils montrent que le temps de corrélation croit avec l'hélicité. / This manuscript describes how solutions of the Navier-Stokes equations behave in the large scales when forced in the small scales. It analyzes also the large scale behavior of magnetic fields solution of the kinetic induction equation when the velocity is in the small scales. The results were acquired with direct numeric simulation (DNS) using pseudo-spectral algorithms of the equations as well as their Floquet development. In the hydrodynamical case, the Floquet DNS were able to confirm the results of the AKA effect at low Reynolds number and extend them for Reynolds number of order one. The DNS were also used to study AKA-stable flows and identified a new instability that can be interpreted as a negative viscosity effect. In the magnetic case, the alpha effect is observe for a range of scale separation exceed know results by several orders of magnitude. It is also shown that the growth rate of the instability becomes independent of the scale separation once the magnetic field is destabilized in its small scales. The energy spectrum and the correlation time of absolute equilibrium solution of the truncated Euler equation are presented. A new regime where the correlation time is governed by helicity is exhibited. These results are also compared with those coming from large scale modes of solutions of the Navier-Stokes equation forced in the small scales. They show that the correlation time increases with the helicity of the flow.

La contribution principale de cette thèse est un système de preuve correct et complet pour les implications entre les prédicats inductifs, fréquemment rencontrées lors de la vérification des programmes qui utilisent des structures de données récursives allouées dynamiquement. Nous introduisons un système de preuve généralisé pour la logique du premier ordre et nous l'adaptons à la logique de séparation, car ceci est un cadre qui répond aux plusieurs difficultés posées par le raisonnement sur les tas alloués dynamiquement. La correction et la complétude sont assurées par quatre restrictions sémantiques et nous proposons également un semi-algorithme de recherche de preuves qui devient une procédure de décision pour le problème d'implication lorsque les restrictions sémantiques sont respectées.Ce raisonnement d'ordre supérieur sur les implications nécessite des procédures de décision de premier ordre pour la logique sous-jacente lors de l'application des règles d'inférence et lors de la recherche des preuves. Ainsi, nous fournissons deux procédures de décision pour la logique de séparation, en considérant le fragment sans quantificateurs et le fragment quantifié de façon Exists*Forall*, qui ont été intégrées dans le solveur SMT open source CVC4.Finalement, nous présentons une implémentation de notre système de preuve pour la logique de séparation, qui utilise ces procédures de décision. Étant donné des prédicats inductifs et une requête d'implication, un avertissement est émis lorsqu'une ou plusieurs restrictions sémantiques sont violées. Si l'implication est valide, la sortie est une preuve. Sinon, un ou plusieurs contre-exemples sont fournis. / The main contribution of this thesis is a sound and complete proof system for entailments between inductive predicates, which are frequently encountered when verifying programs that work with dynamically allocated recursive data structures. We introduce a generalized proof system for first-order logic, and then adapt it to separation logic, a framework that addresses many of the difficulties posed by reasoning about dynamically allocated heaps. Soundness and completeness are ensured through four semantic restrictions and we also propose a proof-search semi-algorithm that becomes a decision procedure for the entailment problem when the semantic restrictions hold.This higher-order reasoning about entailments requires first-order decision procedures for the underlying logic when applying inference rules and during proof search. Thus, we provide two decision procedures for separation logic, considering the quantifier-free and the Exists*Forall*-quantified fragments, which were integrated in the open-source, DPLL(T)-based SMT solver CVC4.Finally, we also give an implementation of our proof system for separation logic, which uses these decision procedures. Given some inductive predicate definitions and an entailment query as input, a warning is issued when one or more semantic restrictions are violated. If the entailment is found to be valid, the output is a proof. Otherwise, one or more counterexamples are provided.

Les signaux électromyographiques de surface (sEMG) correspondent aux signaux électriques composés par les potentiels d’action produits par les unités motrices d’un muscle actif et enregistrés par des électrodes de surface. Les signaux sEMG sont largement utilisés dans la médicine, le contrôle des prothèses et plus généralement dans les études biomécaniques portant sur l’analyse du mouvement humain. Les signaux sEMG sont très souvent utilisés comme un indicateur d’activation musculaire.Bien que présentant un intérêt évident, l’utilisation de ces signaux reste difficile compte tenu qu’ils sont souvent susceptibles d’interférence (diaphonie, ou plus communément « crosstalk ») entre les muscles contigus, parfois même éloignés. Cette contamination croisée est particulièrement présente pour des muscles présents dans un volume restreint, ce qui est le cas des muscles extenseur de l’index et du petit doigt, extensor indicis et extensor digiti minimi. L’interférence induit la réduction de la précision de l’estimation des activations musculaires et reste, à ce titre, un problème important et récurrent de la biomécanique. Afin que les signaux sEMG puissent être utilisés de manière plus robuste en biomécanique, il convient de réduire cette interférence avant de procéder à l’estimation des activations musculaires. Les activations individuelles des muscles participant au mouvement correctement estimées peuvent être utilisées comme données d’entrées d’un modèle biomécanique. Cette démarche, nommée dynamique directe, permet notamment d’estimer la force externe produite par le système et dans un second temps de comparer cette dernière avec la mesure réalisée grâce à un système dynamométrique. En ce sens cette démarche permet une validation indirecte des estimations réalisées à partir des signaux sEMG. Dans le cadre de cette thèse, nous avons modélisé le doigt et plus particulièrement le mécanisme extenseur qui est une structure qui transmet les forces des muscles-extenseurs aux articulations digitales. Cette structure est très mal connue du point de vue biomécanique et le plus souvent représentée par un ensemble des coefficients établis sur l’analyse de mains de cadavres dans des situations très particulières et standardisées (doigts en extension). Ainsi, l’objectif de ce travail de thèse était double : (1) améliorer l’estimation de la force au bout du doigt à partir des mélanges des sEMG sur la base d’extraction des activations des signaux sEMG des muscles extensor indicis et extensor digiti minimi, et (2) modélisation biomécanique du mécanisme extenseur du doigt. Pour cela, les signaux sEMG ont été enregistrés avec une matrice d’électrodes de surface haute densité à 64 capteurs. Ensuite, l’extraction des activations musculaires a été réalisée sur la base d’une procédure de classification des potentiels détectés en utilisant les invariants musculaires que sont la direction de propagation et la profondeur de l’unité motrice à l’origine du signal.Dans un deuxième temps, un modèle biomécanique précis du mécanisme extenseur du doigt a été créé, qui contient les tendons et les principaux ligaments représentés par des bandes et des surfaces élastiques. Un algorithme de paramétrage du modèle a été proposé. Ce type d ‘approche est nécessaire pour mieux décrire les déformations du système anatomique dans des situations de mouvement sain ou pathologique.Cette démarche a montré qu’elle était pertinente pour l’étude biomécanique du doigt. Elle présente des utilisations judicieuses pour les études biomécaniques portant sur l’évaluation clinique, la réhabilitation et le contrôle des prothèses myoélectriques. / The surface electromyographic signals (SEMG) are the electric signals, composed of electric potentials. These potentials are produced by the recruited motor units of an active muscle and captured by the surface electrodes. The SEMG signals are widely used in medicine, prosthesis control and biomechanical studies as an indicator of muscle activity.However, SEMG measurements are usually subjects of crosstalk or interference from nearby muscles. It appears when two or more muscles situated close to each other are active during a SEMG recording. An example of such muscles are the extensors of index and little finger, extensor indicis and extensor digiti minimi, situated close to each other and creating a significant amount of mutual crosstalk when simultaneously active. The crosstalk causes precision decrease of SEMG-based estimation of muscle activations. Hence, the crosstalk-reducing problem must be preliminary solved before muscle activation evaluation.Once the activations of individual muscles are estimated from the mixture, they may be used as an input of a finger biomechanical model to calculate a fingertip force. These models usually contain an extensor mechanism of the finger, which is a structure, transmitting the force from the extensor muscles to the finger joints. This structure is often taken into account as a set of coefficients. However, there is a lack of study about how these coefficients vary with posture, applied force, and subject variability.The purpose of this work is to improve the finger force estimation from the crosstalk-contaminated signals for isometric tasks by extracting the activations of individual muscles and improving the finger biomechanical model.Firstly, the SEMG signals were recorded with high-density surface electromyographic (HD-EMG) electrode matrix. The extraction was based on classifying the detected potentials according their propagation direction and depth of originating motor unit.Secondly, a precise biomechanical model of the finger extensor mechanism was created, containing the principal tendons and ligaments. The algorithm of the model parametrization was proposed as well.The proposed methods of muscle activation estimation along with the created extensor mechanism model may be used for calculating the fingertip force and internal tissues deformations for normal or pathological fingers.

Cette thèse s’intéresse aux phénomènes d’hydratation de composés organiques à l’échelle moléculaire. Des méthodes basées sur une fonction d’onde multi-déterminantale sont capables de rendre compte des phénomènes de hydratation avec une précision approchant la réalité expérimentale. Or, ces méthodes sont limitées par la taille du système. L’utilisation de la DFT semble indispensable à une étude de complexes, même pour un nombre limité de molécules d’eau. Il s’avère que ces méthodes ne prennent pas en compte les interactions de nature dispersive. Des corrections empiriques ont été proposées récemment pour palier à ce problème. Cependant, ces corrections ne s’appliquent qu’à l’énergie et sur la géométrie des complexes hydratées, la fonction d’onde n’étant pas affectée par la correction. D’autres alternatives pour la prise en compte des effets de dispersion reposent sur l’emploi de méthodes hybrides fonction d’onde/DFT. Ceci peut s’effectuer en introduisant une séparation de portée dans le traitement des interactions électroniques. L’un des objectifs de cette thèse consiste à proposer une nouvelle méthode double hybride à séparation de portée permettant une bonne description des phénomènes d’hydratation. L’autre objectif de cette thèse consiste à utiliser des outils topologiques permettant la prédiction de composés organiques hydraté par l’étude du potentiel électrostatique moléculaire et la caractérisation de ces interactions non covalentes par la théorie AIM. / This thesis deals with hydration phenomena of organic compounds at the molecular scale. The Schrodinger equation considered within the Born-Oppenheimer approximation and within a non-relativistic context contains all the physics necessary to describe in particular the micro-solvation of organic compounds. Methods that are based on a multi-determinant wave function are able to account for micro-hydration phenomena with a precision approaching the experimental reality. These methods are limited by the size of the system. The use of DFT seems necessary for a study of complexes, even for a limited number of water molecules. It turns out that these methods do not take into account dispersive interactions. Empirical corrections have recently been proposed to address this problem. However, these corrections apply only to the energy and to the geometry of the hydrated complexes, the wave function not being affected by the correction. Other alternatives for taking into account dispersion effects using double-hybrid methods should thus be considered. This can be done by introducing a range separation on the electronic interactions. There are two main objectives in this thesis. The first one is to propose a new double-hybrid method with range separation allowing a satisfactorily description of the hydration phenomena at the molecular scale. The second objective consists in using topological tools allowing the prediction of hydrated organic compounds using the electrostatic molecular potential and the characterization of these non-covalent interactions by the "Atoms in molecules" theory.

Cette thèse vise à investiguer des moyens d'optimiser les performances de l'imagerie à haut contraste dans l'optique et le proche infrarouge pour la détection d'exo-planètes. L'étude principale a été menée sur le contraste à faible séparation permettant l'imagerie d'exo-planètes dans leur zone habitable. Cette détection directe est rendue possible par le développement des futurs grands télescopes et de coronographes de plus en plus performants à faible séparation. L'approche retenue permet de créer une zone sombre à haut contraste grâce à la coronographie et au « wavefront shaping » (contrôle de l'amplitude et de la phase avec 2 miroirs déformables), mais qui est limité par les effets de propagation de Fresnel. Les résultats obtenus ont déterminé les limitations de configuration optique pour le « wavefront shaping ». Grâce à une approche semi-analytique soutenue par des simulations numériques et une approche Monte-Carlo, ces limitations ont été analysées et quantifiées pour extraire les configurations optimales. Les résultats ont été appliqués au banc SPEED dont l'objectif est d'optimiser et de tester le haut contraste à faible séparation. Une deuxième étude a été une contribution à une étude générale de stabilité, en traitant la stabilité temporelle comme un paramètre indispensable dans la conception en amont d'instrument haut contraste. Un travail préliminaire a été initié sur la stabilité des instruments de mesure eux-mêmes à travers l'étude thermique d'un système de métrologie. Enfin, un dernier volet a été une étude de simulation de performances d'un nouveau concept d'imagerie différentielle basé sur l'acquisition d'images réalisées avec différentes tailles de pupilles. / This thesis aims to optimize high-contrast imaging performance in visible and near infrared for exoplanet detection. The main study focuses on high-contrast at small separation, to image exoplanets in their habitable zone. This direct detection is achievable with the next Extremely Large Telescopes and with the development of coronagraph providing high performance at small separation. The approach adopted for this study creates a high-contrast region (a dark hole) with the combination of coronagraphy and wavefront shaping (wavefront control of both phase and amplitude with 2 deformable mirrors) but is limited by the Fresnel propagation of phase aberrations. The goal of this work is to define the wavefront shaping limitation in optical configuration (deformable mirrors location, component optical quality, beam diameter). A semi-analytic approach followed by a Monte-Carlo analysis of numerical end-to-end simulations is studied, resulting in the definition of the optimal configuration. Results are then applied to SPEED, a test bench to optimize and test high-contrast imaging at small separation with a segmented pupil. Another aspect of this thesis is a contribution to a stability study to treat the temporal stability as a crucial parameter in high-contrast imaging instrumentation, at the conception level. A preliminary work is initiated during the thesis to analyse the stability of the measuring instrument itself. A metrology tool and its thermal behaviour are thus studied. Finally, the last part of this thesis is a performance analysis of a new differential imaging technique, developed to improve high contrast with observations with different diaphragm sizes.

Cette thèse s'inscrit dans le contexte de l'essor des assistants vocaux mains libres. Dans un environnement domestique, l'appareil est généralement posé à un endroit fixe, tandis que le locuteur s'adresse à lui depuis diverses positions, sans nécessairement s'appliquer à être proche du dispositif, ni même à lui faire face. Cela ajoute des difificultés majeures par rapport au cas, plus simple, de la commande vocale en champ proche (pour les téléphones portables par exemple) : ici, la réverbération est plus importante ; des réflexions précoces sur les meubles entourant l'appareil peuvent brouiller le signal ; les bruits environnants sont également sources d'interférences. À ceci s'ajoutent de potentiels locuteurs concurrents qui rendent la compréhension du locuteur principal particulièrement difficile. Afin de faciliter la reconnaissance vocale dans ces conditions adverses, plusieurs pré-traitements sont proposés ici. Nous utilisons un format audio spatialisé, le format Ambisonique, adapté à l'analyse de scènes sonores. Dans un premier temps, nous présentons une méthode de localisation des sources sonores basée sur un réseau de neurones convolutif et récurrent. Nous proposons des descripteurs inspirés du vecteur d'intensité acoustique qui améliorent la performance de localisation, notamment dans des situations réelles où plusieurs sources sont présentes et l'antenne de microphones est posée sur une table. La technique de visualisation appelée layerwise relevance propagation (LRP) met en valeur les zones temps-fréquence positivement corrélées avec la localisation prédite par le réseau dans un cas donné. En plus d'être méthodologiquement indispensable, cette analyse permet d'observer que le réseau de neurones exploite principalement les zones dans lesquelles le son direct domine la réverbération et le bruit ambiant. Dans un second temps, nous proposons une méthode pour rehausser la parole du locuteur principal et faciliter sa reconnaissance. Nous nous plaçons dans le cadre de la formation de voies basée sur des masques temps-fréquence estimés par un réseau de neurones. Afin de traiter le cas où plusieurs personnes parlent à un volume similaire, nous utilisons l'information de localisation pour faire un premier rehaussement à large bande dans la direction du locuteur cible. Nous montrons que donner cette information supplémentaire au réseau n'est pas suffisant dans le cas où deux locuteurs sont proches ; en revanche, donner en plus la version rehaussée du locuteur concurrent permet au réseau de renvoyer de meilleurs masques. Ces masques permettent d'en déduire un filtre multicanal qui améliore grandement la reconnaissance vocale. Nous évaluons cet algorithme dans différents environnements, y compris réels, grâce à un moteur de reconnaissance de la parole utilisé comme boîte noire. Dans un dernier temps, nous combinons les systèmes de localisation et de rehaussement et nous évaluons la robustesse du second aux imprécisions du premier sur des exemples réels. / This work was conducted in the fast-growing context of hands-free voice command. In domestic environments, smart devices are usually laid in a fixed position, while the human speaker gives orders from anywhere, not necessarily next to the device, or nor even facing it. This adds difficulties compared to the problem of near-field voice command (typically for mobile phones) : strong reverberation, early reflections on furniture around the device, and surrounding noises can degrade the signal. Moreover, other speakers may interfere, which make the understanding of the target speaker quite difficult. In order to facilitate speech recognition in such adverse conditions, several preprocessing methods are introduced here. We use a spatialized audio format suitable for audio scene analysis : the Ambisonic format. We first propose a sound source localization method that relies on a convolutional and recurrent neural network. We define an input feature vector inspired by the acoustic intensity vector which improves the localization performance, in particular in real conditions involving several speakers and a microphone array laid on a table. We exploit the visualization technique called layerwise relevance propagation (LRP) to highlight the time-frequency zones that are correlate positively with the network output. This analysis is of paramount importance to establish the validity of a neural network. In addition, it shows that the neural network essentially relies on time-frequency zones where direct sound dominates reverberation and background noise. We then present a method to enhance the voice of the main speaker and ease its recognition. We adopt a mask-based beamforming framework based on a time-frequency mask estimated by a neural network. To deal with the situation of multiple speakers with similar loudness, we first use a wideband beamformer to enhance the target speaker thanks to the associated localization information. We show that this additional information is not enough for the network when two speakers are close to each other. However, if we also give an enhanced version of the interfering speaker as input to the network, it returns much better masks. The filters generated from those masks greatly improve speech recognition performance. We evaluate this algorithm in various environments, including real ones, with a black-box automatic speech recognition system. Finally, we combine the proposed localization and enhancement systems and evaluate the robustness of the latter to localization errors in real environments.

La glace, le quartz, l'oxyde de magnésium ou encore les bonbons Wint-o-green (produits par Life Savers) sont quelques-uns des matériaux connus pour émettre de la lumière lors de leur fracture. Ce phénomène, appelé fractoluminescence, révèle que la fracture met en jeu des processus plus complexes que la seule création de surfaces. Ces émissions lumineuses permettent-elles d'analyser l'endommagement des matériaux, au même titre que les émissions acoustiques ? Né de l'union imprévue entre mécanique de la fracture et physique des particules, un montage expérimental a été développé pour étudier les émissions lumineuses et acoustiques lors de la fracture de scintillateurs inorganiques — matériaux couramment utilisés comme détecteurs de particules. Trois types de scintillateurs inorganiques ont été étudiés : le CdWO4, le ZnWO4, et le BGO. Il a été démontré que le CdWO4 et le ZnWO4 émettent de la lumière lors de leur fracture à pression ambiante. Des tests plus poussés ont été menés sur le BGO. Le phénomène de fractoluminescence dans le BGO a été étudié dans le cas de la fracture lente et de la fracture rapide, dans différentes conditions de pression : pression ambiante et basse pression (10−5 mbar). Dans chaque cas, des émissions lumineuses ont été observées mais elles dépendent fortement de l'environnement et des conditions de chargement de l'échantillon. Lors de la fracture lente sous vide, les émissions de lumière semblent globalement corrélées en temps à l'avancée de la fissure et aux émissions acoustiques, souvent employées en mécanique de la fracture comme indicateurs de l'endommagement. La résolution temporelle de la voie lumineuse à la nanoseconde a montré l'existence de groupes de photons pendant la fracture, à des échelles de temps inaccessibles par les méthodes acoustiques classiques. Le montage expérimental permet aussi de mesurer la quantité de lumière émise. L'énergie lumineuse lors de la fracture lente sous vide semble être proportionnelle à la surface créée. Lors de la fracture rapide sous vide, nous avons établi que 1.7 × 10−3 % de l'énergie de fracture est convertie en lumière contre au minimum 3 × 10−3 % a` pression ambiante. Cette différence montre une nouvelle fois l'importance de l'environnement et offre des pistes pour l'identification du mécanisme d'émission lumineuse / Materials such as ice, quartz, MgO or the Wint-o-green candy from Lifesavers are known to emit light during their fracture. This phenomenon, called fractoluminescence, shows that fracture is a much more complex process than the simple creation of surfaces. Do the light emissions allow to analyze material failure as the acoustic emissions ? An experimental setup is born out of the union between fracture mechanics and particle physics. It enables to study the light and acoustic emissions during fracture of inorganic scintillators — materials generally used as particle detectors. CdWO4, ZnWO4 and BGO have been tested. We demonstrated that CdWO4 and ZnWO4 emit light during their fracture at ambient pressure. More intensive tests were performed on BGO. Light emissions were studied for slow and fast crack propagation, at ambient pressure and under vacuum (10−5 mbar). In all cases, light emissions have been observed but they strongly depend on the environment and on the loading conditions. During slow crack propagation in vacuum, the light emission seems to be globally correlated in time to the crack propagation and to the acoustic emissions, which are often used in fracture mechanics as indicators of mechanical failure. The extreme time resolution of the light channel, down to the nanoseconds, shows clusters of photons during fracture, at time scales unreachable by usual acoustic methods. The experimental setup also allows to quantify the amount of light energy emitted. Light energy during slow fracture in vacuum seems to be proportional to the surface created by the crack propagation. During fast fracture in vacuum, 1.7 × 10−3 % of fracture energy is converted into light while at least 3 × 10−3 % at ambient pressure. This difference demonstrates, once again, how important the environment is, and offers leads for identifying mechanisms of light emission

La modélisation mathématique est largement utilisée pour effectuer des recherches sur la modélisation des maladies infectieuses. Combler le fossé entre les modèles conceptuels et leurs simulations est l'un des problèmes de la modélisation. Les langages métiers sont souvent utilisés pour addresser ces problèmes en séparant deux aspects de la modélisation : la spécification (modèles conceptuels) et la simulation (modèles informatiques). Dans cette perspective, nous développons un langage métier, appelé KENDRICK, dédié à la modélisation épidémiologique, couplé avec une plate-forme de simulation. Un autre problème de la modélisation en épidémiologie est le mélange des aspects de domaine qui doivent être séparés. Afin de faciliter l'écriture et l'évolution des modèles, il est crucial de pouvoir définir une préoccupation avec aussi peu de dépendances avec d'autres que possible et de pouvoir les combiner aussi librement que possible. Nous abordons ces défis en proposant un méta-modèle mathématique commun qui peut représenter les modèles ainsi que les préoccupations. Nous définissons ensuite les opérateurs qui permettent de combiner des préoccupations ainsi que de les appliquer dans un modèle. Le langage KENDRICK simplifie donc la programmation des simulations épidémiologiques en décomposant un modèle monolithique hautement-couplé en préoccupations modulaires. Cela rend alors plus facile la construction des modèles complexes de l'épidémiologie où plusieurs préoccupations sont considérées en même temps. / Mathematical and computational models have become widely used and demanded tools for examining mechanisms of transmission, exploring characteristics of epidemics, predicting future courses of an outbreak and evaluating strategies to find a best control-program. One of the problems of modelling is bridging the gap between conceptual models (i.e compartmental models of epidemiology) and their computer simulation (through deterministic, stochastic or agent-based implementation). Domain Specific Languages (DSLs) are often used to address such difficulties by separating two concerns of modelling, specification (conceptual model) and implementation (computational model). In this perspective, we develop a DSL called KENDRICK targeted to the epidemiological modelling and coupled with a simulation platform that allows the study of such models. The other important issue needs to be addressed in the context of epidemiological modelling is the heterogeneities introduced by separate concerns. In order to facilitate the specification of models and their evolution, it is crucial to be able to define concerns with as few dependencies with each other as possible and to combine them as freely as possible. We address such challenges by proposing a common mathematical meta-model that supports both concerns and models and enabling their compositions by some operators. We then implement our proposal language KENDRICK based on this meta-model. The language simplifies the construction of complex epidemiological models by decomposing them into modular concerns, by which common concerns can be reused across models and can be easily changed.

La transcription automatique de musique polyphonique consiste à estimer automatiquernent les notes présentes dans un enregistrement via trois de leurs attributs : temps d'attaque, durée et hauteur. Pour traiter ce problème, il existe une classe de méthodes dont le principe est de modéliser un signal comme une somme d'éléments de base, porteurs d'informations symboliques. Parmi ces techniques d'analyse, on trouve l'analyse probabiliste en composantes latentes (PLCA). L'objet de cette thèse est de proposer des variantes et des améliorations de la PLCA afin qu'elle puisse mieux s'adapter aux signaux musicaux et ainsi mieux traiter le problème de la transcription. Pour cela, un premier angle d'approche est de proposer de nouveaux modèles de signaux, en lieu et place du modèle inhérent à la PLCA, suffisamment expressifs pour pouvoir s'adapter aux notes de musique possédant simultanément des variations temporelles de fréquence fondamentale et d'enveloppe spectrale. Un deuxième aspect du travail effectué est de proposer des outils permettant d'aider l'algorithme d'estimation des paramètres à converger vers des solutions significatives via l'incorporation de connaissances a priori sur les signaux à analyser, ainsi que d'un nouveau modèle dynamique. Tous les algorithmes ainsi imaginés sont appliqués à la tâche de transcription automatique. Nous voyons également qu'ils peuvent être directement utilisés pour la séparation de sources, qui consiste à séparer plusieurs sources d'un mélange, et nous proposons deux applications dans ce sens. / Automatic music transcription consists in automatically estimating the notes in a recording, through three attributes: onset time, duration and pitch. To address this problem, there is a class of methods which is based on the modeling of a signal as a sum of basic elements, carrying symbolic information. Among these analysis techniques, one can find the probabilistic latent component analysis (PLCA). The purpose of this thesis is to propose variants and improvements of the PLCA, so that it can better adapt to musical signals and th us better address the problem of transcription. To this aim, a first approach is to put forward new models of signals, instead of the inherent model 0 PLCA, expressive enough so they can adapt to musical notes having variations of both pitch and spectral envelope over time. A second aspect of this work is to provide tools to help the parameters estimation algorithm to converge towards meaningful solutions through the incorporation of prior knowledge about the signals to be analyzed, as weil as a new dynamic model. Ali the devised algorithms are applie to the task of automatic transcription. They can also be directly used for source separation, which consists in separating several sources from a mixture, and Iwo applications are put forward in this direction