Ce travail a pour objectif la mise en place d'un procédé de phytostabilisation sur un ancien site industriel, la Vieille Usine d'Auzon (43, France). La caractérisation pédochimique du site atelier a révélé une pollution polymétallique par l'As, Pb, Sb, Cd et Cu. L'As, de par sa concentration totale et sa biodisponibilité dans le sol, est considéré comme le polluant le plus présent et le plus toxique. L'étude floristique réalisée sur le site a relevé une flore métallicole dominée par des pseudométallophytes électives telles que Agrostis capillaris, Equisetum arvense, ou les Euphorbiacées. De manière générale, la majorité des espèces présentes sur la friche industrielle a accumulé de très faibles quantités de polluants (As, Pb) dans ces parties aériennes. Dans un deuxième temps, les travaux ont porté sur les effets induits par les ETM au niveau physiologique et biochimique chez des modèles végétaux, Agrostis capillaris, Solanum nigrum, Vicia faba et Cannabis sativa. Ces données ont mis en évidence la sensibilité de V. faba et la tolérance de S. nigrum à la pollution aux ETM, un maintien de l'activité physiologique mais un ralentissement de la croissance de C. sativa sur sol pollué et une tolérance adaptative d'A. capillaris à la pollution du sol. Par ailleurs, une culture en hydroponie de S. nigrum et V. faba en présence d'As inorganique, arsénite et arséniate, à différentes concentrations a permis de mettre en évidence deux effets de l'As. Celui-ci a provoqué une altération de la structure et du fonctionnement des PSII, plus sensibles à l'As(III), et, une inhibition de l'activité oxygénase et carboxylase de la Rubisco, cible privilégiée de l'As(V). Enfin, ces résultats ont été utilisés dans le cadre de l'expérimentation in situ pour la validation d'un procédé de phytostabilisation sur la friche industrielle d'Auzon. Les effets de la combinaison d'une association d'espèces prairiales et d'un amendement de grenaille de fer zérovalent ou/et de compost ont pu être caractérisés. L'ajout de grenaille de fer au sol complété par un apport de compost a accentué la réduction de la disponibilité de l'As et dans une moindre mesure de Sb. De plus, il a permis d'enrichir le sol en élément minéraux et organiques et a ainsi facilité l'implantation d'un couvert végétal constitué d'espèces végétales à phénotype d'exclusion. Cette expérience in-situ a donc permis de mettre en avant la faisabilité d'un procédé de phytostabilisation dans la dépollution et la revalorisation de sites industriels. / This work aims to the establishment of a phytostabilization process on an old industrial site, "La Vieille Usine" in Auzon (43, France). The pedochemical characterization revealed a polymetallic pollution by As, Pb, Sb, Cd, Cu. The As, by its total content and its bioavailability, is considered as the most concentrated and toxic. A floristic study noted a metallicolous flora dominated by elective pseudometallophyte species such as Agrostis capillaris, the dominant specie, Equisetum arvense, or Euphorbiaceae. Broadly speaking, the majority of species on the industrial site has accumulated very low amounts of pollutants (As, Pb) in these shoots. To better understand the trace element effects on different plants, Agrostis capillaris, Solanum nigrum, Cannabis sativa and Vicia faba were grown on the Auzon’s soil under controlled conditions. These data highlighted (i) the sensitivity of V. faba and the tolerance of S. nigrum to trace element pollution; (ii) for C. sativa, the maintenance of its physiological activity but a slowdown of its growth; (iii) the adaptative tolerance of A. capillaris to soil pollution. In addition, a hydroponics culture of S. nigrum and V. faba in the presence of different concentrations and different oxidation degrees (arsenite and arsenate) of inorganic As allowed to identify two main effects of As at physiological and biochemical level. First, it alters the structure and function of PSII, which seems more sensitive to As(III), and, secondly, it inhibits the carboxylase and oxygenase activities of Rubisco, the main target of As(V). These data were then used to conduct an in-situ experiment based on a phytostabilization process on the industrial wasteland of Auzon. The effects of the combination of an grassland species association with a zerovalent iron shot and/or compost amendment were characterized. The addition of iron shot on the soil completed with compost decreased the available fraction of As and to a lesser extent Sb. Moreover, the amendments allowed to enrich the soil with mineral and organic elements and to facilitate the establishment of vegetal cover composed by tolerant plants with an exclusion phenotype. This in-situ experience enabled to highlight the feasibility of a phytostabilization method in the depollution of industrial sites as in their enhancement.

Ce travail vise le développement d’une méthode non destructive permettant de contrôler la qualitémécanique des joints collés aéronautiques, en utilisant les ondes de choc générées par impact laser (projetENCOMB). Des chocs ont été réalisés à l’aide de dispositifs tels que des sources laser ou des canons à gaz.Différents diagnostiques ont été utilisés : le VISAR, la VH, la visualisation transverse, la microscopie optiqueet confocale, la radiographie X, le contrôle ultrasons...Des échantillons de résine et des compositesstratifiés carbone/époxy ont d’abord été étudiés. Des chocs laser instrumentés, couplés à des analysespost-mortem, ont permis une meilleure compréhension des phénomènes de choc dans ces matériaux. Lesrésultats obtenus sur les assemblages composites collés montrent que la technique de choc laser permetde discriminer différents degrés d’adhérence. L’utilisation de modèles numériques, développés grâce auxdonnées expérimentales, a permis d’analyser la propagation du choc dans ces assemblages complexes. Cesrésultats ont démontré la nécessité d’optimiser la technique, afin de tester exclusivement l’adhérence dujoint collé, sans endommager les composites de l’assemblage. Plusieurs solutions d’optimisation sontproposées tels que l’utilisation d’une impulsion variable, ou celle de double chocs. Ces solutions ont étévalidées expérimentalement et l’optimisation numérique a fourni les paramètres de choc pour de futurstests. Finalement, ce travail fournit des résultats originaux sur le comportement dynamique de compositesstratifiés et permet de progresser vers l’adaptation du test d’adhérence par choc laser à différentsassemblages composites. / This work aims the development of a non-destructive technique to control the mechanical quality ofaeronautics adhesive bonds (ENCOMB project). Shocks were realized by use of laser sources or gas gun, anddifferent techniques were used to analyse the shocks such as: VISAR, PDV, Shadowgraphy, optical andconfocal microscopy, X-ray radiography, ultrasound testing…Epoxy resins and carbon/epoxy compositelaminates were first investigated. Monitored laser shocks, in addition to post-mortem analyses, enabled tobetter understand the shock phenomenon on these complex materials. The results obtained on bondedcomposite showed that the laser shock technique can be used to discriminate different adherence levels.The use of numerical models, developed thanks to the experimental data, enabled to analyze the shockpropagation in these complex assemblies. They also evidenced the need for optimization, in order to testonly the bond interface and not to break the composite parts on the assembly. Several optimizationsolutions are formulated such as the use of tuneable pulse duration, or double shock configurations. Someof these solutions have been experimentally validated, and the numerical optimization gives the shockparameters to use for the next experimental campaigns. Finally, this work provides original results on thedynamic behaviour of composite materials under laser shock and leads to the adaptation of the laser shockadhesion test to any kind of bonded composite assemblies.

Majorer la tolérance de l’hôte à l’inflammation est un facteur qui pourrait diminuer l’ampleur des lésions tissulaires au cours des pathologies inflammatoires. Dans ce travail, nous rapportons que la molécule clusterine, une protéine chaperonne extracellulaire très conservée et présente dans la plupart des tissus et fluides biologiques, neutralise les effets cytotoxiques de molécules associées à l’inflammation. Le taux sérique de clusterine est diminué chez les patients atteints de certaines maladies inflammatoires, et les souris déficientes en clusterine ont une sensibilité plus importante à l’inflammation. Clusterine interagit avec certaines molécules associées à l’inflammation et forme des complexes qui sont détectés dans le sérum des patients. In vitro, clusterine inhibe la mort cellulaire induite par les molécules associées à l’inflammation. Bien que l’inflammation induise la libération rapide d’un stock préformé contenu dans les polynucléaires neutrophiles et les plaquettes, les taux de clusterine sérique sont abaissés chez l’homme et la souris en contexte inflammatoire. Démontrant la non redondance et le rôle protecteur de clusterine, l’inflammation est majorée chez la souris déficiente en clusterine.Nous concluons que clusterine augmente la tolérance de l’hôte à l’inflammation. / Increasing host tolerance to inflammation may lower the intensity of tissular injury in inflammatory diseases. We report here that clusterin, a conserved extracellular chaperone, present in most tissues and fluids, neutralizes the in vitro and in vivo cytotoxic properties of inflammation-induced molecules. Serum clusterin levels are decreased in patients with some inflammatory diseases and clusterin deficient mice have higher sensibility to inflammation.Clusterin interacts with some inflammation-associated molecules and form complexes that are detected in human serum and, consequently, prevents in vitro cell death induced by these molecules. Although inflammation triggers the rapid release of preformed clusterin stock by neutrophils and platelets, serum clusterin concentrations get down in inflammatory conditions in human and mice. Inflammation is boosted, in vivo and in vitro, using clusterin-deficient mice, showing the non-redundant and major protective roles of clusterin. We conclude that clusterin enhances host tolerance to inflammation.

La tolérance des lymphocytes TCD8+ est essentielle pour empêcher l'apparition d'auto-immunité mais représente un obstacle pour le développement de réponses cytotoxiques contre les tumeurs. La lymphodéplétion est utilisée comme adjuvant pour l'immunothérapie par transfert adoptif de cellules T cytotoxiques car elle améliore leur efficacité en favorisant la rupture de la tolérance périphérique. En condition lymphopénique aiguë, les lymphocytes T naïfs prolifèrent en absence apparente de stimulation antigénique et vont acquérir un phénotype et une fonctionnalité semblable aux cellules mémoires (LIP pour Lymphopenia Induced Proliferation). Les cellules mémoires ayant un seuil d'activation inférieur cellules naïves, il a été proposé que la différentiation des cellules TCD8+ potentiellement autoréactives en cellules de type mémoire dans des conditions lymphopéniques pouvait conduire à la rupture de la tolérance. Pendant ma thèse, j'ai étudié si la LIP est nécessaire pour la rupture de la tolérance croisée des cellules TCD8+ chez des souris transgéniques irradiées exprimant un antigène modèle dans les cellules β du pancréas. De manière surprenante, nous avons constaté que le blocage de la LIP ne permet pas d'inhiber l'apparition d'auto-réactivité : les lymphocytes TCD8+ qui ne transitent pas par un stade de différenciation de type mémoire parviennent à se différencier en cellules effectrices suite à la présentation croisée de l'antigène et à migrer vers le pancréas. Néanmoins, la LIP est requise pour induire de l'auto-réactivité lorsque la fréquence de lymphocytes T CD8+ est faible ; non pas à cause du déséquilibre de la population de cellules T régulatrices, mais dû à une nette augmentation du nombre de cellules TCD8+ autoréactives. Ainsi, bien que la LIP améliore les réponses auto- réactives des cellules TCD8+, la différentiation en cellules de type mémoire n'est pas indispensable pour la rupture de la tolérance croisée en condition lymphopénique induite par irradiation. / The immune system has evolved multiple mechanisms of peripheral tolerance to control CD8+ T cell responses and to prevent autoimmunity. However, they also represent a barrier for the development of cytotoxic responses against tumors. Lymphodepleting protocols are currently used as adjuvants for adoptive cytotoxic T cell immunotherapy because they enhance their potency. These protocols are thought to promote the breakdown of peripheral CD8+ T cell tolerance. Under acute lymphopenic conditions, naive T cells proliferate, in the apparent absence of antigenic stimulation at least in part due to a greater availability of the cytokine IL-7. Proliferating CD8+ T cells acquire a phenotype and functionality that is similar to memory cells and are termed memory-like cells. Since memory cells have a lower activation threshold than naïve cells, it has been proposed that differentiation of potentially autoreactive CD8+ T cells into memory-like cells under lymphopenic conditions could drive the breakdown of peripheral tolerance. Here we studied whether lymphopenia induced proliferation and differentiation are required for the breakdown of CD8+ T cell cross-tolerance in irradiated transgenic mice expressing a model antigen in the beta cells of the pancreas. Surprisingly, we found that blocking lymphopenia-induced proliferation and differentiation into memory-like cells did not prevent self-reactivity. CD8+ T cells that did not differentiate into memory-like cells still became effectors upon antigen cross-presentation and migrated to the site of antigen expression. Nonetheless, LIP did enhance CD8+ T cell mediated self-reactivity at low T cell frequencies. This effect could not be explained by a Treg imbalance but by a net increase in autoreactive CD8+ T cell numbers. Thus, although LIP enhances CD8+ T cell anti-self responses, differentiation into memory-like cells is not essential for the breakdown of cross-tolerance under the lymphopenic conditions provided by irradiation.

L’utilisation des opioïdes est à l’origine de phénomènes de tolérance et d’hyperalgésie induite (HIO) aussi bien chez l’animal qu’en utilisation clinique. Ces phénomènes surviennent avec tous les opioïdes de manière dose-dépendante. Les mécanismes qui les sous-tendent sont complexes et imparfaitement connus. Le rémifentanil et le sufentanil sont les opioïdes les plus utilisés en France en anesthésie-réanimation. Leur utilisation s’accompagne d’une HIO qui majore la douleur postopératoire et peut être responsable de la persistance de la douleur à long terme. La perception des stimuli nociceptifs chez un patient sous anesthésie générale n’est pas aisée et repose encore sur des signes cliniques indirects d’activation du système sympathique. Ces signes peu sensibles et peu spécifiques conduisent à sous doser ou sur-doser les patients en opioïdes. Récemment, un nouvel outil de monitorage de la nociception est apparu, l’analgesia nociception index (ANI). L’ANI reflète le tonus parasympathique et de ce fait permettrait aux anesthésistes de mieux adapter le dosage des opioïdes. Dans cette thèse, nous avons d’abord évalué la sensibilité et la spécificité de l’ANI à détecter les stimuli nociceptifs, puis montré qu’elles étaient supérieures à celles des signes cliniques, et supérieures à d’autres indices de monitorage proposés. Ensuite nous avons validé la capacité de l’ANI à guider l’analgésie peropératoire du rémifentanil dans différentes situations.Sur le plan expérimental, nous avons exploré, après une exposition courte ou prolongée à différentes doses de rémifentanil et de sufentanil, les mécanismes associés à l’hyperalgésie thermique in vivo, chez la souris, et ex vivo, sur la voie des MAP kinases ERK1/2 et sur le trafic membranaire des récepteurs opioïdes de type µ (MOR) dans différentes cultures cellulaires. Chez la souris, nous avons mis en évidence une hyperalgésie précoce au saut sur plaque chaude, après exposition aux doses les plus élevées de rémifentanil, mais pas avec le sufentanil. De plus, nous n’avons pas observé d’HIO sur le léchage des pattes.Sur les cultures cellulaires, le rémifentanil comme le sufentanil activent la voie des MAPK ERK1/2 lors d’une exposition courte, avec apparition d’une désensibilisation lorsque l’exposition se prolonge. Le rémifentanil comme le sufentanil induisent une internalisation précoce et progressive des récepteurs MOR. / The use of opioids is associated with tolerance and induced hyperalgesia (OIH). Tolerance and OIH occur with all opioids and have been demonstrated both, in animals and in humans and are likely to be dose-dependent. The underlying mechanisms are complex and partially known. Remifentanil and sufentanil are the most used opioids in France in anesthesia and intensive care. Their use is associated with OIH that increases postoperative pain and may be responsible for persistent pain. In anesthetized patients, nociceptive stimuli are still detected according to clinical signs of sympathetic activation. These signs lack sensitivity and specificity and lead to underdosing or overdosing opioids. Recently, the analgesia nociception index (ANI), has been proposed as surrogate marker of nociception. The ANI reflects the parasympathetic tone and thus may allow anesthetists to better adapt the opioid dosage. In this thesis, we first evaluated the sensitivity and specificity of ANI to detect nociceptive stimuli, and showed that it better detects them than do clinical signs or than other currently available monitoring tools. Subsequently, we validated the ability of the ANI to adequately guide the intraoperative dosing of remifentanil in different clinical setting.After acute and sustained exposure to different doses of remifentanil and sufentanil we investigated, in vivo, the mechanisms associated with thermal hyperalgesia in mice, and ex vivo, the effect on the MAP kinase ERK1/2 pathway and the μ-type opioid receptor (MOR) membrane trafficking in human neuroblastoma and embryonic kidney cell cultures. In mice, high-dose remifentanil induced early hyperalgesia assessed by the jumping latency in a hot-plate test, but not the sufentanil. We did not observe OIH for the hind paw licking test. On cell cultures, after short exposure, both remifentanil and sufentanil produced activation of the MAP kinase ERK1/2 pathway, and rapid desensitization and internalization of the MOR.

Les bactéries sont des microorganismes capables de se développer et de proliférer indépendamment les uns des autres en milieu liquide. Mais dès qu’une surface se présente, biotique ou abiotique, les bactéries privilégient un « mode de vie en communauté » pour se protéger des agressions externes et survivre aux environnements hostiles. Ces biostructures, appelées biofilms, sont présentes dans tous les environnements naturels, y compris chez l’Homme où elles peuvent être à l’origine d’infections chroniques lorsqu’elles hébergent des germes pathogènes. Il est aujourd’hui admis que de tels édifices biologiques perdurent sous l’action des antibiotiques. Outre le très médiatique phénomène de résistance qui trouve son origine dans des mutations génétiques bactériennes, la tolérance, quant à elle, provient des spécificités de la structure et de la physiologie des bactéries organisées en biofilms. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail de thèse qui vise à mieux comprendre les mécanismes sous-jacents au manque d’efficacité d’antibiotiques (vancomycine,daptomycine, rifampicine) vis-à-vis des biofilms de S. aureus, en s’appuyant notamment sur des techniques innovantes d’imagerie à résolution micro-nanométrique. Nous avons mis au point un modèle d’infections sur prothèse vasculaire implantable chez la souris qui a permis une toute première visualisation par imagerie de fluorescence de biofilms formés in vivo et soumis à l’action des antibiotiques mais aussi de montrer leur activité limitée. Nous nous sommes ensuite attachés à une meilleure compréhension de la tolérance aux antibiotiques de biofilms bactériens de S. aureus. Pour ce faire, nos études ont porté, d’une part, sur le rôle de la matrice extracellulaire et, d’autre part, sur le rôle de la physiologie des bactéries incluses en biofilm. Il a ainsi été mis en évidence le rôle crucial de la fluidité membranaire. Ces travaux nous ont alors permis de dégager des pistes pour améliorer l’antibiothérapie disponible mais aussi développer des alternatives à ce type de traitement. / Bacteria are microorganisms capable of growing independently in liquid media. However, as soon as they encounter a surface, either biotic or abiotic, bacteria favour a "community living" to protect themselves from external aggressions and survive in hostile environments. These bacterial communities, named biofilms, are present in all natural environments, including humans where they can cause severe infections when hosting pathogenic germs. It is now accepted that such biological edifices persist under antibiotics action. In addition to antibiotic 'resistance', which is associated with genetic mutations of bacteria, 'tolerance' is related with the specific structure and physiology of bacteria organized in biofilms. In this context, we took benefit from innovative high-resolution imaging techniques to better understand the mechanisms underlying antibiotics (vancomycin, daptomycin, rifampicin) (in)efficacy within S. aureus biofilms. In addition, we developed a model for prosthetic vascular graft infections in mice that allowed the visualization by fluorescence imaging of biofilms formed in vivo and subjected to the action of antibiotics. Considering the very limited antibiotics efficacy observed, we then focused on a better understanding of S. aureus bacterial biofilms tolerance towards antibiotics. To this purpose, our work was focused on the role of both the extracellular matrix and the physiology of bacteria included in biofilms. The crucial role of membrane fluidity was then demonstrated. This work allowed us to identify paths for the improvement of antibiotic therapy and to develop alternatives to this type of treatment.

Le Système National des Données de Santé comprend des données portant sur l’ensemble des activités de soins en France (soins de ville, séjour hospitalier, prestations sociales en lien avec la maladie), auxquelles doivent être notamment associées des données de mortalité (causes de décès, en cours) et sur le handicap (à terme). De multiples travaux ont déjà montré l’intérêt de l’analyse de ces données à des fins de recherche, dans des domaines variés (études épidémiologiques de pathologies ou de groupes de patients, évaluation de produits de santé ou études médico-économiques). L’application à des fins de recherche en orthopédie est assez récente. Cette discipline chirurgicale présente des spécificités en termes de données que nous avons développées dans la première partie de ce travail, en particulier concernant les dispositifs médicaux utilisés. La connaissance de ces données a permis de réaliser une évaluation du fardeau national engendré par les fractures en France. Plus de 562 000 évènements ont été identifiés en 2016 concernant 1 % de la population adulte et près de 12 000 (2%) étaient suivis de décès précoce. L’analyse détaillée a montré des spécificités par site fracturaire et par sexe avec pour tous les groupes une importante augmentation de l’incidence avec l’âge. La troisième partie de cette thèse est consacrée à l’analyse du risque thrombo-embolique après chirurgie rachidienne. L’analyse de données individuelles détaillées a permis de montrer que le risque (de près 1% en population générale) était largement modulé par des facteurs liés aux patients et aux actes réalisés.Le Système National des Données de Santé offre comme nous le montrons dans cette thèse de vastes opportunités pour la recherche en orthopédie. Des travaux préparatoires, notamment dans le domaine de la fiabilisation des mesures d’efficacité, sont encore nécessaires pour répondre à certaines questions. / The National Health Data System includes data on all health care activities in France (outpatient care, hospital stay and social benefits related to diseases), which should be associated with mortality (causes of deaths, ongoing) and disability data (in the middle term). Many studies have already shown the interest of the analysis of these data for research purposes, in various fields (epidemiological studies of pathologies or groups of patients, evaluation of health products or medico-economic studies). The application for orthopedic research purposes is fairly recent. This surgical discipline has specificities in terms of data that we have exposed in the first part of this work; especially with regard to medical devices. The knowledge of these data made it possible to carry out an assessment of the national burden caused by fractures in France. More than 562,000 events were identified in 2016 for 1% of the adult population and nearly 12,000 (2%) were followed by early deaths. The detailed analysis showed specificities by fracture site and by sex with a significant increase of incidence with age for all groups. The third part of this work is devoted to the analysis of thromboembolic risk after spinal surgery. Analysis of detailed individual data has shown an intermediate risk (close to 1% in the general population) largely modulated by factors related to patients and surgical procedures performed.The National System of Health Data offers as we show in this thesis vast opportunities for research in orthopedics. Preparatory works, particularly in the field of the reliability of measures of efficacity of treatments are still needed to answer certain questions.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Cette étude de maîtrise (M$.$Sc.) examine la mise en œuvre pratique de stratégies de commande tolérantes aux fautes (FTC) pour optimiser la commande des stations de récupération des ressources de l'eau (StaRRE). Elle couvre les étapes clés de la chaine de traitement de données, notamment la collecte efficace des données, leur traitement et validation, ainsi que l'extraction des connaissances et la mise en œuvre d'actions de commande fiables. À mesure que les stations d'épuration des eaux usées sont transformées en StaRRE, le besoin de systèmes de commande fiables devient de plus en plus crucial. Cependant, atteindre une commande fiable est un défi en raison de la nature variable des eaux usées et des dysfonctionnements fréquents des capteurs dans les conditions de mesure difficiles des StaRRE. La stratégie FTC aborde ces problèmes en intégrant des méthodes de détection de fautes qui identifient les défaillances des capteurs et ajustent les actions de commande, garantissant que le système reste dans des niveaux de performance acceptables, même lorsque les données des capteurs sont compromises. L'étude adopte une approche systématique, en commençant par la collecte et la validation de données fiables grâce à l'utilisation de cartes de contrôle. Elle passe ensuite au prétraitement des données, en proposant un algorithme d'imputation basé sur des modèles de prévision de séries temporelles pour traiter les valeurs manquantes dans les données des capteurs. Les résultats ont montré que le modèle de prévision à lissage exponentiel de Holt-Winters a comblé efficacement les lacunes du jeu de données en capturant la saisonnalité des séries temporelles. Pour raffiner davantage les données, une méthode intégrée de détection des valeurs aberrantes, de lissage du bruit, et de détection univariée des fautes est employée. Ces techniques ont été développées jusqu'à leur application dans la mise en œuvre réussie d'actions de commande tolérantes aux fautes dans une station pilote de récupération des ressources en eau à l'échelle industrielle (pil*EAU*te) traitant deux types de fautes courantes, le biais et la dérive. De plus, l'étude souligne l'importance de stratégies de commande avancées, telles que la commande Ammonium *versus* NOx-N (AvN), pour atteindre une élimination efficace de l'azote par raccourci dans la gestion des eaux usées riches en nutriments. / This M$.$Sc. study investigates the practical implementation of Fault-Tolerant Control (FTC) strategies to optimize control of Water Resource Recovery Facilities (WRRFs). It covers key stages of the data pipeline, including effective data collection, treatment, and validation, as well as knowledge extraction and the implementation of reliable control actions. As wastewater treatment plants evolve into WRRFs, the need for dependable control systems becomes increasingly critical. However, achieving reliable control is challenging due to the variable nature of wastewater and the frequent malfunction of sensors in the harsh measurement conditions of WRRFs. The FTC strategy tackles these issues by integrating fault detection methods that identify sensor faults and adjust control actions, ensuring the system remains within acceptable performance levels, even when sensor data is compromised. The study adopts a systematic approach, beginning with the collection and validation of reliable data through the use of control charts. It then moves to data pre-processing, proposing a gap-filling algorithm based on time series forecasting models to address missing values in sensor data. Results showed that the Holt-Winters exponentially smoothing forecasting model filled the gaps in the dataset effectively by capturing the seasonality in the time series. To further refine the data, an integrated method for outlier detection, noise smoothing, and univariate fault detection is employed. These techniques were developed, building up to their application in successfully implementing fault-tolerant control actions in an industrial-scale water resource recovery pilot plant (pil*EAU*te) addressing two types of common faults, bias and drift. Additionally, the research emphasizes the importance of advanced control strategies, such as Ammonium versus NOx-N (AvN) control, in achieving efficient short-cut nitrogen removal for managing nutrient-rich wastewater.

La connexion de systèmes critiques à Internet pose de sérieux problèmes de sécurité. En effet, les techniques classiques de protection sont souvent inefficaces, dans ce nouveau contexte. Dans cette thèse, nous proposons une architecture générique tolérant les intrusions pour serveurs Internet. Cette architecture est basée sur les principes de redondance avec diversification afin de renforcer les capacités du système à faire face aux attaques. En effet, une attaque vise généralement une application particulière sur une plateforme particulière et s'avère très souvent inefficace sur les autres. L'architecture comprend plusieurs serveurs Web (COTS) redondants et diversifiés, et un ou plusieurs mandataires mettant en Suvre la politique de tolérance aux intrusions. L'originalité de cette architecture réside dans son adaptabilité. En effet, elle utilise un niveau de redondance variable qui s'adapte au niveau d'alerte. Nous présentons deux variantes de cette architecture destinées à différents systèmes cibles. La première architecture est destinée à des systèmes complètement statiques où les mises à jours sont effectuées hors-ligne. La deuxième architecture est plus générique, elle considère les systèmes complètement dynamiques où les mises à jours sont effectuées en temps réel. Elle propose une solution basée sur un mandataire particulier chargé de gérer les accès à la base de données. Nous avons montré la faisabilité de notre architecture, en implémentant un prototype dans le cadre d'un exemple d'une agence de voyages sur Internet. Les premiers tests de performances ont été satisfaisants, les temps de traitements des requêtes sont acceptables ainsi que le temps de réponse aux incidents.