L'atmosphère moyenne de la Terre est un laboratoire naturel pour les études de la dynamique géophysique des fluides et de l'optique pour la mesure des gaz. Les recherches dans cette région ont longtemps été limitées par le manque d'observations à long terme susceptibles de couvrir l'ensemble de la région, de la troposphère à la haute mésosphère et à la thermosphère inférieure. Les dernières décennies ont vu la construction de nombreux observatoires au sol et le lancement d'instruments par satellite dans le but de fournir les mesures nécessaires pour comprendre la chimie, la dynamique et les changements climatiques à long terme de l'atmosphère moyenne. La télédétection atmosphérique, tant au sol que dans l’espace, présente des avantages et des inconvénients évidents. Les premiers étant capables de fournir des mesures bien calibrées et à haute résolution sur un seul site et les derniers permettant une couverture globale au prix de la résolution et d'un certain degré de certitude lors de l'étalonnage. Pour ce travail, nous utilisons des mesures de température obtenues à l'aide d'une technique de télédétection au sol basée sur le lidar à diffusion de Rayleigh et nous effectuons des comparaisons systématiques avec les profils de température générés à l'aide de trois instruments de télédétection passif basés sur des satellites: Sondeur Micro-onde sur satellite Aura (MLS). Sondage de l'atmosphère par radiométrie des émissions à large bande (SABER) et surveillance mondiale de l'ozone par occultation d'étoiles (GOMOS).Ce manuscrit a trois résultats principaux: 1a) Résultats de plusieurs améliorations de l’algorithme de la température lidar, qui ont permis de corriger un bias froid sur les températures mésosphériques jusqu’à 20 K à 90 km. 1b) Meilleur accord entre les températures du lidar et les profils de température SABER et MLS entre 70 km et 90 km. 1c) Une validation croisée entre les températures d’un lidar de température de Rayleigh et d’un lidar d’ozone co-localisés, qui donne confiance en la stabilité de la technique du lidar et justifie l’utilisation de la température par lidar comme base de données de référence pour la validation par satellite. 2a) Présentation d’une comparaison décennale entre les températures lidar validées et les températures produites par SABER et MLS. 2b) Nous montrons un biais froid dans les mesures satellitaires par rapport au lidar (-6 K pour SABER et -17 K pour MLS) dans la région de stratopause, un biais chaud (6 K près de 60 km) dans la mésosphère d’été, et un biais structuré verticalement pour MLS (-4 à 4 K) qui couvre la moyenne atmosphère. 2c) Nous réduisons l'ampleur du biais en dècallant verticalement la hauteur de la stratopause satellite et constatons une amélioration de la comparaison de température lidar-satellite qui en résulte. Ce résultat a des implications importantes pour la notification des températures des satellites en fonction de la hauteur géopotentielle. 3a) La comparaison des profils de température lidar avec la nouvelle base de données de température GOMOS montre que les altitudes géométriques des satellites peuvent être mieux estimées par les techniques d'occultaion que par l'inférence des niveaux de pression à partir des données radiométriques 3b) de l'effet des marées sur les comparaisons de température entre lidar et satellite lorsque Le passage supérieur du satellite est décalé dans le temps par rapport à la mesure lidar et peut être de l'ordre de 2 à 4 K en fonction de la phase de l'heure solaire. / The Earth's middle atmosphere is a pristine natural laboratory for the study of geophysical fluid dynamics and optics in neutral gasses. Research in this region has long been limited by a lack of long-term observations which are capable of covering the entire region from the troposphere to the upper mesosphere and lower thermosphere. Past decades have seen the construction of many ground based observatories and launches of satellite based instruments in an effort to provide the measurements needed to understand the chemistry, dynamics, and long-term climactic changes in the middle atmosphere. Both ground-based and space-based atmospheric remote sensing have clear strengths as well as limitations; the former being able to provide high resolution, well calibrated measurements at a single site and the latter allowing for global coverage at the cost of resolution and some degree of certainty in calibration. For this work we are using temperature measurements produced from a Rayleigh-scatter lidar ground-based remote sensing technique and making systematic comparisons to temperature profiles produced from three passive scanning satellite-based remote sensing instruments: Microwave Limb Sounder on the Aura satellite (MLS), Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry (SABER), and Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars (GOMOS).This manuscript has three main results: 1a) Results of several improvements to the lidar temperature algorithm resulting in a cooling of the mesospheric temperatures by up to 20 K at 90 km. 1b) Better agreement between the cooled lidar temperatures and temperature profiles from SABER and MLS between 70 km and 90 km. 1c) A cross-validation between temperatures from a co-located Rayleigh temperature lidar and ozone lidar which provides confidence in the stability of the lidar technique and justification for the use of lidar temperatures as a reference database for satellite validation. 2a) Presentation of a decadal comparison between the validated lidar temperatures and the temperatures produced by SABER and MLS. 2b) We show a cold bias in the satellite measurements with respect to the lidar (-6 K for SABER and -17 K for MLS) in the stratopause region, a warm bias (6 K near 60 km) in the summer mesosphere, and a vertically structured bias for MLS (-4 to 4 K) which spans the middle atmosphere. 2c) We reduce the magnitude of the bias by vertically shifting the height of the satellite stratopause and see an improvement in the resulting lidar-satellite temperature comparison. This result has important implications for the reporting of satellite temperatures as a function of geopotential height. 3a) Comparison of lidar temperature profiles with the newly created GOMOS temperature data base shows that satellite geometric altitudes can be better estimated by occultaion techniques than by inference of pressure levels from radiometric data 3b) The effect of tides on lidar to satellite temperature comparisons when the satellite overpass is temporally offset from the lidar measurement can be on the order of 2 to 4 K depending on the phase of the solar hour.

Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur l’influence de la température sur le comportement au jeune âge du béton. Pour évaluer les propriétés du béton au jeune âge, le Centre de recherche sur les infrastructures en béton de l’Université Laval a développé un appareil (R2D2) permettant de mesurer les déformations du béton. Cet appareil était utilisé seulement en conditions isothermes. Pour imposer des variations de température au béton, il a fallu revoir la conception de l’appareil et la valider expérimentalement. Une application informatique a d’abord été développée pour permettre l’imposition de variations de température à l’appareil R2D2. Ensuite, une vérification du comportement de l’appareil lors des variations de température a été nécessaire. Une étude sur la distribution de la température dans le béton ainsi que de la fonctionnalité des appareils de mesures a ainsi été réalisée. Les appareils de mesure n’étant pas initialement adaptés pour subir des variations de température, il a fallu apporter quelques modifications matérielles à l’appareil. Finalement, une méthode de calcul pour évaluer l’évolution du coefficient de dilatation thermique (CDT) du béton au jeune âge a été proposée et les résultats de cette évolution ont été analysés pour six différents mélanges. Les modifications apportées à l’appareil ont permis de développer une méthode de calcul du CDT qui permet d’éliminer les erreurs parasites causées par les variations thermiques. En effet, en imposant des cycles de température au béton, l’appareil R2D2 subissait également des variations thermiques qui influençaient les résultats. Les modifications de l’appareil ainsi que la procédure utilisée pour calculer le CDT du béton ont permis d’éliminer ces erreurs. L’étude effectuée sur les mélanges de béton a permis de démontrer que le type de ciment n’a pas une influence majeure sur le CDT du béton au jeune âge. Par contre, le rapport eau-ciment a plus d’influence sur le CDT du béton au jeune âge. De façon générale, plus le rapport eau-ciment est élevé, plus le CDT du béton au jeune âge est élevé. / This project research concerns the influence of temperature on the early-age behaviour of young age concrete. The Centre de recherche sur les infrastructures en béton has developped a device (R2D2) that measures the displacements in concrete. Until now, this device was only used to measure the displacements in concrete under isothermal conditions. In order to use the R2D2 device under thermal variations, the design on the apparatus had to be revised. First, a software had to be created in order to control the thermal variations of concrete. Secondly, the device’s behaviour under thermal variations was evaluated. A study on the distribution of the temperature in the concrete and on the functionality of the data acquisition system was also carried out. The data acquisition system was not properly adapted for thermal variations so some material modifications were necessary. Finally, a method to calculate the evolution of the thermal dilation coefficient (TDC) of early-age concrete and the results of that evolution for six different concretes were analysed. The modifications that were made on the apparatus allowed to develop a method to calculate the TDC so that the errors caused by the thermal variation of the apparatus were eliminated. During the thermal variations tests, the apparatus was also undergoing thermal variations which caused errors in the TDC calculation. Once the modifications were made, the errors were eliminated and a better evaluation of the early-age concrete TDC was obtained. The study made on the six different concretes has demonstrated that the type of cement does not have a major influence on the early-age concrete TDC. On the contrary, the water-cement ratio seems to have an influence on the early-age values of the TDC. In general, the higher the water-cement ratio is, the higher is the early-age concrete TDC.

Ce mémoire présente l’étude d’un matériau composite de résine de cyanate ester et de fibres de carbone fait de plis tissés de type cinq harnais soumis à des cycles de température. Trois stratifiés et une plaque sandwich ont été étudiés. L’étude de l’endommagement pour les stratifiés a montré deux types d’endommagement, des microfissures et des décohésions. Les décohésions sont présentes strictement sur les tranches externes. Quant aux microfissures, elles sont observées en plus grande quantité sur la tranche externe que sur la tranche interne. L’endommagement dans la plaque sandwich est présent sous deux formes : des microfissures et de la délamination due à la présence de l’adhésif. La dégradation des propriétés mécaniques des stratifiés en fonction du nombre de cycles thermiques a aussi été étudiée. Les essais mécaniques ont montré que ce sont les propriétés influencées par le comportement de la matrice qui sont affectées par la présence des microfissures. / This master dissertation presents the effect of extreme temperature cycles on composite materials of carbon fiber and cyanate-ester resin made of five harness woven fabrics. Three laminates and one sandwich plate were studied. The evaluation of damage present in the laminates showed two different types of damage: vertical microcracks and debonding between the fibers and the matrix. Debonding is only visible on the edges of the laminates. As for the microcracks, they are present both on the edges and inside of the laminates, but in greater quantity on the edges. The damage inside the sandwich plate is present under two forms: vertical microcracks and delamination due to the presence of the adhesive. The effect of thermal cycling on the degradation of the mechanical properties of the laminates was also studied. The mechanical tests performed showed that properties influenced by the matrix behavior were altered by the presence of microcracks.

Les revêtements routiers à albédo élevé peuvent être utilisés afin de réduire la quantité de chaleur absorbée par les surfaces revêtues ce qui permet de limiter la dégradation du pergélisol sous les remblais routiers. Ce projet a pour but de proposer une méthode d’évaluation efficace des revêtements à albédo élevé en contexte nordique. Le premier objectif est de développer des outils permettant de rapidement évaluer les bénéfices thermiques liés à l’utilisation des revêtements à albédo élevé. Un modèle de calcul a été développé afin de calculer les températures superficielles des revêtements routiers en fonction de leur albédo. Ce modèle a été validé en utilisant les données provenant d’une planche expérimentale réalisée à Beaver Creek au Yukon. Enfin, des outils simples de calcul basé sur ce modèle ont été proposés. Le deuxième objectif est d’offrir un cadre d’évaluation de propriétés techniques des revêtements à albédo élevés. Pour ce faire, les propriétés les plus importantes des revêtements à albédo élevé ont été ciblées : la réflectivité solaire, l’adhérence et la durabilité. Des méthodes d’essais ont ensuite été choisies afin de permettre d’évaluer ces propriétés. / High albedo surfaces can be used to reduce heat absorption by road pavement for limiting the degradation of the permafrost underlying road embankments. This project aims at proposing an efficient method to evaluate the use of high albedo surfaces in northern environments. The first objective is to provide tools to evaluate quickly the thermal benefits of high albedo surfaces. A model has been developed to calculate surface temperature of pavements as a function of the albedo of the surface. The model has been validated using data from a test section built in Beaver Cree, Yukon. Simple calculation tools based on the model have been proposed. The second objective is to provide a way to evaluate the technical properties of high albedo surfaces. The most important properties targeted are reflectivity, skid resistance and durability. Testing methods have been chosen in order to test these properties. Observations made on the field and in the laboratory allowed to draw recommendations in order to assure a durable, efficient and safe usage of high albedo surfaces.

Dans l'actuel panorama du réchauffement climatique, comprendre comment les changements environnementaux affectent le cycle de développement des plantes est l'un des principaux défis de la viticulture. L'accumulation de degrés-jours (DJ), un facteur influencé par le climat, est l'un des principaux facteurs influençant la phénologie des plantes et, par conséquent, le développement des baies pendant le cycle reproductif de la plante. Cependant, l'impact du schéma d'accumulation des degrés-jours pendant cette période demeure peu connu. Nous avons posé l'hypothèse que différents schémas d'accumulation des DJ impliquant des hausses de température induites pendant des périodes correspondant à différents stades de développement pourraient modifier la phénologie de développement des fruits, les voies métaboliques associées à certaines périodes clés du développement sigmoïde des baies de raisin et finalement modifier le profil métabolique des baies à la récolte chez L'Acadie blanc. Dans cette étude, nous nous sommes particulièrement intéressés aux paramètres physicochimiques (solides solubles totaux, pH et acidité titrable) et aux composés volatils (CV) libres et glycosylés. Ainsi, trois traitements d'élévation ciblée de température (prévéraison (PRE), post-véraison (PT) et saison entière (W)) et un traitement témoin (CT), ont été appliqués en 2019 et 2020 sur le cépage L'Acadie blanc, à l'aide de mini-serres mobiles construites sur les rangs, dans un vignoble néo-écossais. Les baies ont été échantillonnées à trois stades phénologiques autour de la maturité optimale des fruits EL-36 (post-véraison), EL-37 (avant maturité) et EL-38 (maturité). Les échantillons ont été congelés à l'azote liquide au champ puis stockés à -80°C. Les composés volatils ont été extraits par extraction sur phase solide (EPS). La fraction libre a ensuite été concentrée à l'aide d'un Kuderna-Danish et la fraction liée a été libérée par hydrolyse enzymatique, puis également concentrée sur Kuderna-Danish; les deux fractions ont été analysées par chromatographie en phase gazeuse couplée à un spectromètre de masse (CPG-SM). Une analyse de variance (ANOVA) ainsi qu'une analyse en composantes principales ont été réalisées sur les données, à l'aide du logiciel R (Édition 4.0.2). L'accumulation totale de DJ au cours de la saison 2019 et 2020 était significativement plus élevée dans le traitement W, suivi par PRE, PT et CT respectivement. Dans la présente étude, en 2020, le traitement thermique en W a augmenté le contenu en solides solubles totaux des baies. Dans les baies de L'Acadie blanc, 95 composés en 2019 et 99 composés en 2020 incluant des phénols volatils, des monoterpènes, des C₁₃₋norisoprénoïdes et des composés aliphatiques ont été identifiés. L'abondance relative de certains composés a été significativement modifiée par les traitements appliqués. Les composés qui ont contribué le plus au profil aromatique glycosylé étaient (a) l'alcool benzylique et (b) phényléthyl alcool et leur concentration a varié selon les traitements: les traitements sous serres pendant la première phase de développement (prévéraison) (W et PRE) ont montré des valeurs plus élevées par rapport aux traitements PT et CT. Ces résultats suggèrent que certains composés produits dans la voie métabolique du shikimate (dérives du benzène et phénols volatils) peuvent être affectés par des changements dans l'accumulation des DJ au cours de la première phase de développement des baies. Les monoterpènes ont également contribué de façon importante au profil glycosidique. L'accumulation des monoterpènes a été affectée par le traitement thermique et le stade phénologique et le traitement témoin CT a montré les valeurs les plus élevées. Environ 90% de CV libres identifiés étaient des composés synthétisés à partir de la voie de la lipoxygénase, principalement : (E)-2-hexénal et héxanol, et ceux-ci n'ont pas été influencés par le traitement thermique. Notre étude a permis de mieux comprendre l'impact du réchauffement climatique sur la qualité des baies du cépage hybride L'Acadie blanc en identifiant des voies métaboliques pouvant être affectées par ces conditions. Ces résultats apportent une nouvelle compréhension de la relation entre le climat et la composition en composés volatils des baies chez L'Acadie blanc. Nous avons ainsi démontré la plasticité biochimique de Vitis sp. et la possibilité de modifier le profil aromatique et la biochimie des baies. Ce projet de recherche a permis d'acquérir des connaissances nouvelles pour les producteurs en matière de prise de décision concernant les dates de récolte et permettra d'améliorer la qualité vinicole des baies sous climat nordique. / In the current panorama of global warming, understanding how environmental changes affect the development cycle of vines is one of the main challenges in viticulture. The accumulation of growing degree days (GDD), a variable influenced by climate, is one of the major factors influencing plant phenology and, therefore, berry development during the plant's reproductive cycle. However, little is known about the impact of the GDD accumulation pattern during this period. We hypothesized that different patterns of GDD accumulation involving temperature increases during periods corresponding to different developmental stages could modify the phenology of fruits, the metabolic pathways associated with certain key periods of sigmoid development of grape berries and finally modify the metabolic profile of the berries at harvest in L'Acadie blanc. In this study, we were particularly interested in the physicochemical parameters (total soluble solids, pH and titratable acidity) and in free and glycosylated volatile compounds (VC). Thus, three targeted temperature rise treatments (pre-veraison(PRE), post-veraison (PT) and whole season (W)) and a control treatment (CT) were applied in 2019 and 2020 on L'Acadie blanc, using on-the-row mini-greenhouses, in a Nova Scotia vineyard. The berries were sampled at three phenological stages around optimal maturity EL-36 (post-veraison), EL-37 (before maturity) and EL-38 (maturity). The samples were immediately frozen with liquid nitrogen and then stored at -80°C. Volatile compounds were extracted by solid phase extraction (SPE). The free fraction was then concentrated using a Kuderna-Danish and the glycosylated fraction was released by enzymatic hydrolysis, then also concentrated on Kuderna-Danish; the two fractions were analyzed by gas chromatography coupled to a mass spectrometer (GCMS). An analysis of variance (ANOVA) as well as a Principal component analysis (PCA) were performed on the data, using R software (Edition 4.0.2). The total accumulation of GDD during the 2019 and 2020 season was significantly higher in treatment W, followed by PRE, PT and CT respectively. In the present study, in 2020, the W mini-greenhouse treatment increased the TSS content of the berries. In L'Acadie blanc berries, 95 compounds in 2019 and 99 compounds in 2020 including volatile phenols, monoterpenes, C₁₃₋norisoprenoids and aliphatic compounds have been identified. The relative abundance of certain compounds was significantly modified by the treatments applied. The compounds that contributed the most to the glycosylated VC profile were (a) benzyl alcohol and (b) phenylethyl alcohol. The concentration varied according to the treatment to which the berries were exposed: the treatments in greenhouses during the first phase of development (pre-veraison) (W and PRE) showed higher values compared to the PT and CT treatments. These results suggest that some compounds produced in the shikimate metabolic pathway (benzene derivatives and volatile phenols) may be affected by changes in the accumulation of GDD during the early stage of berry development. Monoterpenes have also made important contributions to the glycosidic profile. The total accumulation of monoterpenes was affected by the treatment and phenological stage. The CT treatment showed the highest values of monoterpenes in 2020. About 90% of free VC identified were compounds synthesized from the lipoxygenase pathway, mainly: (E)-2-hexenal and hexanol. However, in the case of our study, they were not influenced by the mini-greenhouse treatment. Our study has helped elucidate the impact of global warming on the quality of the berries of the L'Acadie blanc and also to identify the metabolic pathways that may be affected by these conditions. These results provide a new understanding of the relationship between the accumulation of GDD and the volatile composition of berries in L'Acadie blanc. We have thus demonstrated the biochemical plasticity of Vitis sp. and the possibility of modifying the aromatic profile and biochemistry of the berries. This research project has provided new knowledge for producers in decision-making regarding harvest dates and will help improve the wine quality of berries in northern climates.

La légionnaire uniponctuée (Mythimna unipuncta, Haworth) est un papillon de nuit qui migre des États-Unis vers le Québec chaque printemps. La descendance de ces individus peut être la cause de défoliation importante dans les champs agricoles, particulièrement en grandes cultures. Ainsi, le Réseau d'avertissement phytosanitaire (RAP) québécois surveille l'arrivée des adultes mâles sur son territoire dans le but de prédire l'arrivée et la répartition des infestations de chenilles. Malheureusement, il n'y a pas toujours de lien entre les captures de papillons mâles et les dommages observés au champ. L'objectif de ce projet de maîtrise était d'acquérir de nouvelles connaissances sur l'arrivée de la légionnaire uniponctuée dans la province et d'étudier la biologie reproductive des femelles afin d'améliorer les prédictions faites par le RAP à l'égard de ce ravageur. Dans le cadre du premier volet, les adultes des deux sexes ont été capturés à l'aide de pièges alimentaires attractifs sur onze sites en 2018 et 2019, puis les femelles ont été disséquées pour déterminer leur statut reproducteur. Pour le deuxième volet de l'étude, 126 couples sexuellement matures -provenant d'élevages en laboratoire maintenus à 25°C- furent soumis à des températures constantes de 10, 17 et 25°C dans le but de tester l'influence de températures fraîches sur plusieurs traits reproducteurs des femelles, soit : la fécondité journalière et totale, le délai entre la formation du couple et la ponte, la période de ponte (nombre de jours entre le premier et le dernier jour de ponte), le nombre de jours de ponte, le pourcentage d'accouplement et la fréquence d'accouplement à vie. Les analyses ont révélé que les mâles migrent en même temps que les femelles, mais leur abondance ne représente toujours pas celle des femelles. De plus, les femelles de la légionnaire uniponctuée tolèrent mieux les températures fraîches (10-17°C) que les températures élevées (25°C). / The true armyworm (Mythimna unipuncta, Haworth) moth migrates to the province of Quebec each spring. The offspring of these individuals cause significant defoliation of agricultural fields such as corn crops. Thus, the Quebec's pest monitoring network (Réseau d'avertissement phytosanitaire, RAP) follows the arrival of adult males onto its territory in order to predict the arrival and distribution of caterpillar infestations. Unfortunately, there is not always a clear link between catches of male moths and field damage. The objective of this master's project was to acquire new knowledge on the arrival of the true army worm moths and the reproductive biology of females to improve the accuracy of pest alerts made by the province's monitoring network. In the first part of the study, adults of both sexes were captured at eleven sites between 2018 and 2019 using feeding attractants, then, females were dissected to determine their reproductive status. For the second part of the study, 126 sexually mature couples -laboratory reared at 25 °C- were subjected to constant temperatures of 10, 17 and 25°C in order to test the influence of cool temperatures on female reproductive traits, namely: lifetime fecundity, daily fecundity, delay between couple formation and egg laying, oviposition period (number of days between the first and last days of oviposition), number of oviposition days inside the oviposition period, mating percentage and lifetime mating frequency. Analyses revealed that males migrate at the same time as females, but their abundance does not consistently represent that of females. In addition, females have a better tolerance for cooler temperatures (10-17°C) than warmer ones (25°C).

Résumé: Les polymères stimuli-répondants sont capables de changer leurs propriétés ou structures de façon importante en réagissant à un signal de stimulation. Parmi ceux-ci, des polymères sensibles à une variation de température ont fait l'objet de beaucoup de recherches et de développement, parce qu’un changement de température est un stimulus facile à appliquer, et que des fluctuations de température spontanées se produisent dans le milieu biologique. En plus, des polymères thermosensibles peuvent également répondre à d'autres stimuli tels que la lumière, le pH ou un champ magnétique. Ces polymères répondants à deux (ou plus) stimuli sont particulièrement intéressants pour des applications pratiques, notamment dans le domaine de biologie ou biomédical car des systèmes biologiques peuvent répondre sélectivement à de multiples changements dans les conditions environnantes plutôt qu’à un seul stimulus. La recherche menée dans cette thèse porte sur le développement de nouveaux polymères thermosensibles en solution aqueuse et l'étude de leur contrôle de solubilité à la fois par le changement de température et de pH. Les polymères thermosensibles en solution aqueuse peuvent afficher soit une température de solution critique inférieure (LCST) ou une température de solution critique supérieure (UCST). Fondamentalement, les polymères à LCST sont solubles dans l'eau à T<LCST mais deviennent insolubles à T>LCST, tandis que les polymères à UCST présentent une thermosensibilité inversée, étant solubles à T>UCST et insolubles à T<UCST. Jusqu'à présent, la plupart des études ont été consacrées aux polymères à LCST, alors que les polymères à UCST sont beaucoup moins étudiés. La raison principale est que ces derniers ne sont pas aussi facilement accessibles que leurs homologues à LCST. Ces deux types de polymères thermosensibles ont été étudiés dans cette thèse. En plus de la conception, la synthèse et la caractérisation de nouveaux polymères, en particulier les systèmes UCST, un objectif principal de la thèse est d'exploiter l'effet du pH sur LCST ou UCST afin de développer des polymères dont la solubilité dans l'eau peut être commutée, entre état soluble et état insoluble, par un changement de pH, et ce à une température de solution constante. Dans le premier projet, dans le but d'accroître l'ampleur du changement de la température LCST déclenché par une variation de pH, un nouveau comonomère portant un groupe d’acide acrylique et un groupe d'acide benzoïque de pareils pKa dans sa structure a été conçu et synthétisé, à savoir, le 4-((2-carboxyallyle )oxy)benzoïque (CAB). Par rapport aux comonomères contenant un seul groupe d'acide, cette structure particulière rend le comonomère plus hydrophobe dans l'état protoné (pH <pKa) dû au groupe phényle et plus hydrophile dans l'état déprotoné (pH> pKa) en raison de la double charge. L'efficacité de cette conception a été démontrée à l'aide d’un copolymère du N-isopropylacrylamide (NIPAM) et du CAB en tant que comonomère, P(NIPAM-co-CAB). Les mesures expérimentales ont montré un grand changement réversible de LCST lors d'un changement de pH, confirmant ainsi l’utilisation d’un tel comonomère comme une stratégie utile pour améliorer l'efficacité et la sensibilité du pH pour le contrôle de la température critique des polymères à LCST. Dans le second projet, nos études ont montré que le copolymère statistique de poly (acrylamide-co-acrylonitrile) (P(AAM-co-AN)) synthétisé en utilisant la polymérisation radicalaire contrôlée par transfert de chaîne réversible par addition-fragmentation (RAFT) peut afficher une UCST stable en solution aqueuse. Nous avons montré que ce polymère peut alors être utilisé comme agent de transfert de chaîne macromoléculaire (macro-CTA) pour croître un second polymère de choix pour la synthèse de copolymères blocs (BCP). Trois copolymères diblocs représentatifs ont été ainsi synthétisés avec le deuxième bloc étant soit le polystyrène hydrophobe (PS), le poly(diméthylacrylamide) (PDMA) hydrophile ou le poly(méthacrylate de N, N-diméthylaminoéthyl) (PDMAEMA) qui possède une LCST. Les structures auto-assemblées des ces trois copolymères présentent une variété de comportements thermosensibles dictés par UCST du bloc P(AAM-co-AN), tels que la dispersion-agrégation réversible de micelles, la dissolution-formation de micelles, et l'inversion des noyau et couronne de micelles. Nos résultats démontrent, pour la première fois, que le P(AAM-co-AN) est un polymère à UCST robuste pouvant être introduit dans des architectures polymères contrôlées productibles par la synthèse RAFT, et ce de la même façon que l'utilisation des homologues à LCST largement étudiés comme le PNIPAM. Cette possibilité ouvre la porte à l'exploration de nouveaux polymères thermosensibles basée sur la thermosensibilité opposée à LCST. Il est connu que même quelques groupes chargés dans des polymères à UCST peuvent grandement affecter la température de séparation de phase en raison d’un changement de l'enthalpie de solution très faible associé au processus. Cette propriété a été exploitée dans le troisième projet ayant pour but de développer des polymères dont la solubilité dans l’eau est contrôlable par le pH de façon ultrasensible. Pour rendre le polymère P(AAM-co-AN) sensible au pH, des unités comonomères de l'acide acrylique (AAC) ou de la 4-vinylpyridine (4VP) ont été introduites dans le P(AAM-co-AN) résultant en deux nouveaux polymères, à savoir le P(AAM-co-AN-co-AAC) et le P(AAM-co-AN-co-4VP). Nos résultats ont montré une forte augmentation ou diminution de la température UCST en conséquence d'un petit changement du pH. En particulier, un échantillon du P(AAM-co-AN-co-4VP) présente un déplacement UCST supérieur à 57 oC lors d’un changement de 0,25 unité de pH, et son passage de l'état soluble à l’état insoluble à la température ambiante peut être observé visuellement sur un changement du pH aussi peu que 0,05 unité. Pour illustrer les applications possibles, un copolymère de trois blocs de type ABA est synthétisé en utilisant cet échantillon comme macro-CTA pour polymériser la diméthylacrylamide soluble dans l'eau (DMA), ce qui donne lieu au P(AAM-co-AN-co-4VP)-b-PDMA-b-P(AAM-co-AN-co-4VP). À 37 oC, la micelle de ce copolymère triblocs peut être stable de pH 7,00 jusqu'à 4,75, mais brusquement dissociée au pH 4,50, ce qui suggère la possibilité de libération de médicament déclenchée par un très léger changement de pH. Cette étude démontre le potentiel de développement des polymères à UCST ainsi que leurs assemblages qui peuvent subir un changement de solubilité dans l'eau contrôlé par le pH d’une manière ultrasensible et, par conséquent, offre de nouvelles possibilités pour les applications. / Abstract: Stimuli-responsive polymers that undergo dramatic chemical or physical changes in response to external stimuli have attracted a great deal of attention from both fundamental and applied points of view. Among them, polymers sensitive to change in temperature have been particularly the focus of much research and development effort, because temperature change is a stimulus that can readily be applied in a reversible and non-invasive manner and spontaneous temperature fluctuations occur in biological environment. Moreover, many thermosensitive polymers can also respond to other stimuli such as light, magnetic field and pH. Such dual- or multi-stimuli-responsive polymers are particularly interesting for practical applications, especially in the biological area since biological systems can selectively respond to multiple environmental changes rather than a single stimulus. The research conducted in this thesis deals with the development of novel thermoresponsive polymers in aqueous solution and the study of their solubility control by both temperature and pH change. Thermoresponsive polymers in aqueous solution can display either a lower critical solution temperature (LCST) or upper critical solution temperature (UCST). Basically, for LCST polymers, they are soluble at temperatures below LCST but become insoluble above LCST, while UCST polymers exhibit a reversed thermosensitivity by being soluble in water at temperatures above UCST and insoluble below the phase separation temperature. Until now, most studies have been dedicated to LCST polymers, and UCST polymers have much less been investigated because they are not as easily accessible as their LCST counterparts. These two types of thermosensitive polymers have been studied in this thesis. In addition to the design, synthesis and characterization of novel polymers, especially UCST systems, a main objective of the thesis is to explore the effect of pH on LCST or UCST in order to develop polymers whose water solubility can be switched, between soluble and insoluble state, by a change in pH at a constant solution temperature. In the first project, in order to increase the magnitude of pH-triggered LCST shift, a new comonomer bearing an acrylic acid and a benzoic acid group of similar pKa in the structure was designed and synthesized, namely, 4-((2-carboxyallyl)oxy)benzoic acid (CBA). With respect to comonomers containing a single acid group, this particular comonomer structure makes it more hydrophobic in the protonated state (pH < pKa) due to the phenyl group and more hydrophilic in the deprotonated state (pH > pKa) due to the double charge. The efficiency of this design has been demonstrated by using CBA as a comonomer to polymerize with N-isopropylacrylamide (NIPAM) to obtain a copolymer P(NIPAM-co-CBA). The cloud point measurements showed large and reversible shift of LCST upon pH change, confirming the comonomer design principle as a useful strategy for enhancing the efficiency and sensitivity of the pH-responsiveness of LCST polymers. In the second project, our studies found that the random copolymer of poly(acrylamide-co-acrylonitrile) (P(AAm-co-AN)) synthesized using the reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT) method can display a sharp and stable UCST in aqueous solution. We showed that this polymer can then be utilized as macromolecular chain transfer agent (macro-CTA) to grow a second polymer of choice for block copolymer (BCP) synthesis. Three representative diblock copolymers were synthesized with the second block being either hydrophobic polystyrene (PS) or hydrophilic poly(dimethylacrylamide) (PDMA) or poly(N,N-dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA) displaying a LCST. The three BCPs of different designs can all exhibit thermally induced changes as dictated by the UCST of the P(AAm-co-AN) block, in a reversible and robust way in both pure water and phosphate-buffered saline (PBS). Their self-assembled structures exhibit a variety of behaviors such as the reversible dispersion-aggregation of micelles, dissolution-formation of micelles, and reversal of micelle core and corona. Our obtained results point out that P(AAm-co-AN) is a robust UCST polymer that can be introduced into controlled polymer architectures producible by RAFT, much the same way as using the extensively studied LCST counterparts like poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM). This possibility makes the door wide open to exploring new thermosensitive polymers based on the thermosensitivity opposite to the LCST. Even a few charged groups in UCST polymers may affect greatly the phase separation temperature due to a small solution enthalpy change associated with the process. This property has been exploited in the third project to develop ultrasensitive pH-induced solubility switch. To render the UCST polymer P(AAm-co-AN) sensitive to pH, either acrylic acid (AAc) or 4-vinyl pyridine (4VP) comonomer units were introduced into P(AAm-co-AN) resulting in P(AAm-co-AN-co-AAc) or P(AAm-co-AN-co-4VP). The results found a large increase or decrease of the cloud point over a small change of pH. In particular, one P(AAm-co-AN-co-4VP) sample could exhibit a 57 oC cloud point shift over 0.25 pH unit, and its transition from soluble to insoluble state at room temperature can be visually observed over a pH change as little as 0.05 unit. To demonstrate possible applications, an ABA-type triblock copolymer was synthesized using this sample as macro-CTA to polymerize water-soluble dimethylacrylamide (DMA), giving rise to P(AAm-co-AN-co-4VP)-b-PDMA-b-P(AAm-co-AN-co-4VP). At 37 oC, the micelle of this triblock copolymer could be stable from pH 7.00 down to 4.75, but abruptly disassembled at 4.50, implying the possibility of drug release triggered by a slight pH change. This study demonstrates the potential of developing UCST polymers and their assemblies that can undergo ultrasensitive pH-controlled water solubility switch and thus offer new possibilities for applications.

La cristallisation de la cire dans les huiles pétrolières est un processus qui se produit à la suite de changements dans les conditions de pression et de température dans lesquelles ils sont sur le gisement, et qui diminuent progressivement le long de ses processus de production, transport et de stockage. Sa précipitation et son dépôt sur les surfaces intérieures des pipelines nécessitent la mise en œuvre des techniques de guérison ou d'amélioration des propriétés des fluides, afin de réduire les pertes causées par leur accumulation, qui dans certains cas pourrait complètement paralyser le production d'une plante. L'étude du processus de précipitation des paraffines est basée sur la détermination des conditions de pression et de température dans lesquelles il se produit, et la caractérisation des phases coexistent en équilibre. Parmi les principales limites de ce processus, nous trouvons de la disponibilité et de la conception des appareils expérimentaux qui permettent la détection des températures de fusion finissantes et la séparation de phases sous pression, et le développement des méthodes chromatographiques pour l'identification et la quantification des paraffines lourdes. Le développement de modèles thermodynamiques qui décrivent le processus de précipitation des paraffines sont l'un des principaux outils pour l'anticipation et la prévention des processus de cristallisation des cires. Son efficacité dans l'estimation des conditions dans lesquelles les cristaux commencent à apparaître, ainsi que la quantité totale de solides qui pourrait être formée, dépendent de la conception des techniques expérimentales qui reproduisent les conditions réelles d'opération, et de recueillir des informations fiables du comportement de phase dans des mélanges des hydrocarbures. Dans ce travail de recherche s'est développé une méthodologie complète pour la détection et filtration des cristaux dans une gamme s'étendant à partir des conditions normales jusqu'à 800 bars et une méthode chromatographique d’haute température qui ont permis d'effectuer une évaluation du comportement de phase en fonction de la composition, la pression et la température, ainsi que l'identification et la quantification des paraffines. Le comportement de phase des mélanges de paraffines étudiés indiquent que les variations de pression et de température ont une grande influence sur la cristallisation des cires: les processus de compression isotherme refroidissement isobare diminuent la solubilité des cires et entraîner non seulement dans une augmentation de la quantité de solides précipités, mais dans une variante de sa nature. De plus, l'augmentation de la pression du système provoque une augmentation linéaire des températures de changement de phase des mélanges étudiés. Pour sa part, les différences de composition des mélanges étudiés ont généré des différences significatives dans leur température de changement de phase, mais pas dans la quantité de matières solides cristallisées. En général, des mélanges enrichis en paraffines lourdes ont produit une augmentation de leur WAT. Les résultats obtenus ont montré que l'effet prédominant sur le processus de cristallisation des cires correspond à la diminution de la température du système, ce qui conduit à la formation de quantités importantes de déchets solides. De plus, elles sont consistant avec le comportement de phase des mélanges de cires synthétiques, ce qui permet de conclure que la méthode expérimentale développé, constitué par le couplage de la technique de détection et de séparation de phase avec chromatographie en phase gazeuse à haute température, représente outil précis et fiable pour l'étude des processus de précipitation de la paraffine dans des conditions réelles d'opération, et qui a surmonté les limites expérimentales typiques de ces analyses. / The wax crystallization in oil fluids is a process that occurs as a result of changes in pressure and temperature conditions found in the site, and gradually decreasing along the production process, transport and storage thereof. Precipitation and deposition on the inner surfaces of pipelines require the implementation of healing techniques or to improve the properties of fluids, in order to reduce losses caused by their accumulation, which in some cases could come to a complete standstill production plant. The study of paraffin precipitation process is based on determining the pressure and temperature conditions in which it occurs, and the characterization of the phases coexist in equilibrium. The main constraints of this process, we found the availability and experimental design devices that allow detection of the onset temperatures of crystals and phase separation at high pressure and the development of chromatographic methods for the identification and quantification of paraffins high molecular weight. The development of thermodynamic models describing the precipitation of paraffins is one of the main tools for anticipating and preventing wax crystallization process. Its effectiveness in estimating the conditions that will start appearing crystals and the total amount of solid that could be formed, depends on the design of experimental techniques to reproduce the real operating conditions, and gather reliable information of phase behavior in mixtures hydrocarbon. In the present investigation a complete methodology for detecting and filtering crystals in a range extending to 800 bar normal conditions and a high temperature chromatographic method that allowed to carry out the assessment phase behavior developed in Depending on the composition, pressure and temperature as well as the identification and quantification of heavy paraffins. Phase behavior of mixtures of paraffins studied indicates that changes in pressure and temperature have a great influence on the crystallization of waxes: isothermal compression processes isobaric cooling and decrease the solubility of the wax and result not only in an increase in the amount of precipitated solids but in a variation of the nature thereof. Additionally, increasing the system pressure generated an increase in temperature of the phase change mixtures studied. For its part, the differences in composition of the mixtures studied generated significant differences in their phase change temperature but not in the amount of solid crystallized. In general, enriching the mixture to heavy paraffins produced an increase in their respective WAT. The results obtained showed that the predominant effect in the wax crystallization process corresponds to the temperature decrease of systems, leading to the formation of large quantities of solid waste. Also, these are consistent with the phase behavior of mixtures of synthetic waxes, which allows to conclude that the experimental methodology developed, consisting of the coupling and detection techniques phase separation gas chromatography with high temperature, represents accurate and reliable tool for the study of paraffin precipitation process in real operating conditions, and who overcame the typical experimental limitations of these analyzes.

À l'heure où les préoccupations climatiques sont plus que jamais d'actualité, les problématiques du contrôle, de la gestion et de l'économie de l'énergie prennent une importance considérable dans notre société. Dans le secteur avionique, cela peut se traduire par une nécessité de réduction du poids des aéronefs afin d'économiser le kérosène consommé durant le vol, résultant au final à une réduction drastique d'émission de CO². En adéquation avec les problématiques d'économie d'énergie l'avion plus électrique crée depuis quelques années un nouvel engouement dans le monde aéronautique pour l'actionnement tout électrique. La refonte des systèmes actuels (hydrauliques, mécaniques, pneumatiques) vers des systèmes plus électriques permet de plus de diminuer les coûts de maintenance des équipements et d'augmenter la fiabilité globale des systèmes, en s'affranchissant par exemple des problèmes fluidiques liés à l'hydraulique. Plusieurs projets ont été fédérés autour de ce nouvel élan dont le projet ModErNe dans le cadre duquel les travaux présentés tout au long de ce mémoire de thèse ont été réalisés. La mise en place dans un aéronef de nouveaux dispositifs électroniques de puissance nécessite une parfaite connaissance du comportement des composants notamment sous environnement thermique extrême. Cela permet de dimensionner des systèmes haute puissance et haute température optimisés et sécurisés. La technologie SiC n'étant pas suffisamment mature au lancement du projet ModErNe, celui-ci a eu pour postulat l'utilisation de composants IGBT silicium. L'un des objectifs principaux de ces travaux est alors l'étude par la caractérisation du comportement des IGBT dans une gamme de température allant au-delà de celle établie par les fondeurs (-55°C à +175°C). Ces travaux décrivent ainsi la conception, la réalisation et la mise en place d'un banc de caractérisation électrique en température, de véhicules de test et la procédure de tests utilisée. Un second objectif essentiel de ces travaux se situe au niveau du prototypage virtuel. La modélisation et l'analyse des systèmes sont aujourd'hui incontournables afin d'éviter au maximum les défaillances qui peuvent mettre en danger des fonctions élaborées comme celles liées à la sécurité. Dans ces travaux de thèse nous modélisons le dispositif choisi afin de déterminer par simulation son comportement électrique sous l'influence de conditions de fonctionnement environnementales thermiques sévères. À l'aide d'une analogie électrique l'Équation de Diffusion Ambipolaire est résolu analytiquement pour fournir un modèle (1D) précis et complet de composants de puissance. Une confrontation simulation/ données constructeurs/ mesures expérimentales ouvre une discussion sur l'identification de l'Injection Enhanced effect : un phénomène physique permettant d'améliorer considérablement les performances statiques des composants IGBT, et présent dans certains IGBT selon une configuration structurelle particulière.

L'objectif de la thèse consiste en l'étude expérimentale du rôle de la température sur le rayonnement acoustique des jets supersoniques.<br />Dans une première étude, on analyse de façon globale les effets de la température sur le bruit de cinq jets ayant des vitesses de jet parfaitement détendu identiques pour des températures différentes (niveau de puissance acoustique global, directivité et analyse spectrale). On examine ainsi les contributions acoustiques des diverses sources sonores en fonction de la température du jet. L'influence de celle-ci sur l'efficacité de la technique d'injection d'eau comme moyen de réduction sonore est par ailleurs étudiée sur ces jets.<br />On s'intéresse ensuite aux valeurs de températures moyennes et fluctuantes locales dans ce type de jets. Pour cela, on développe la méthode optique Schlieren basée sur des mesures de déviations angulaires de faisceaux lumineux à travers l'écoulement et permettant la mesure d'indices de réfraction. La température est obtenue à partir de l'inversion d'une équation intégrale type Abel, de la relation de Gladstone et de la relation d'état des gaz parfaits. Les températures quadratiques sont quant à elles estimées à l'aide de calculs statistiques sur les déviations angulaires mesurées. Cette méthode est dans un premier temps validée sur un écoulement subsonique pour lequel les mesures issues de la méthode optique sont comparées à celles obtenues avec un thermocouple. La méthode Schlieren est finalement appliquée sur les cinq jets dont les conditions sont proches de celles présentes sur les lanceurs spatiaux. Dans le cas du jet parfaitement détendu, les résultats ainsi obtenus sont comparés à des calculs numériques.