Le recueil du signal EMG diaphragmatique par voie de surface est une mesure délicate. L'atténuation induite par les différents tissus se situant sur le trajet diaphragme-électrode et la faiblesse de l'amplitude des potentiels générés sont à l'origine d'un rapport signal sur bruit qui rend l'analyse de ce signal particulièrement difficile. Dans ce travail de thèse, nous proposons d'évaluer cette atténuation à deux niveaux d'échelles : Une première échelle appelée " grand volume " consiste à considérer la cage thoracique comme homogène et constituée de tissu pulmonaire et d'évaluer l'atténuation du signal diaphragmatique en fonction de la distance fibre électrode et de la conductivité du tissu pulmonaire. La volonté de confronter les résultats de modélisation avec des mesures expérimentales, nous a conduit à considérer le cas spécifique de la mesure œsophagienne couplée à une stimulation phrénique. Nous avons utilisé un plan d'expériences pour analyser les différents paramètres d'influence. Cette première approche était basée sur un modèle analytique. Une deuxième échelle, consiste à prendre compte l'effet d'inhomogénéités sur le trajet fibre-électrode. Cette étape, conduite à titre prospectif, est ici centrée sur l'analyse de l'influence des cotes sur l'atténuation du signal. A cette échelle, la confrontation avec la mesure devient plus délicate et nous proposons une étude basée sur la seule modélisation. Cette dernière est conduite ici à l'aide des éléments finis.

Cette thèse est une étude de l'applicabilité des profileurs acoustiques Doppler horizontaux (H-ADCP) pour le suivi des flux d'eau et de matières en suspension (MES) dans les rivières. Plus d'un an de données acquises avec des H-ADCP de 300, 600 et 1200 kHz sur quatre sites, sur le Rhône, l'Isère et la Saône, avec des géométries et des conditions de forçage contrastées sont analysées. Les résultats montrent qu'une profondeur de section limitée peut poser problème en raison de la diffusion d'une partie de l'énergie acoustique par la surface libre. De plus, quand l'intensité rétrodiffusée par les particules est trop faible, les mesures de vitesse sont sous-estimées ou plus dispersées par rapport aux mesures de référence. Des relations de vitesse indice sont toutefois établies en fonction de l'intensité et de la concentration afin de corriger les vitesses. La concentration en MES est déterminée à partir de l'atténuation acoustique qui est importante pour des suspensions concentrées de limons (> ~100 mg/L). Les constantes d'atténuation sont obtenues par calage sur des mesures de turbidité~; elles sont proches des valeurs théoriques calculées pour les distributions granulométriques des particules primaires. Les mesures acoustiques de concentration sont en bon accord avec les mesures de référence et reproduisent finement la dynamique temporelle. En outre, l'évolution de la granulométrie est étudiée à partir des mesures multi-fréquences d'atténuation sous l'hypothèse que les distributions granulométriques sont lognormales. Cette étude montre qu'une fois que les conditions limites pour des mesures fiables sont bien établies, le H-ADCP est un outil performant pour le suivi des flux d'eau et de MES dans les rivières, surtout pendant des périodes de fortes concentrations telles que des crues.

Dans cette thèse, les travaux présentés s’appuient sur une démarche expérimentale utilisant, outre les mesures destructives habituellement mises en œuvre pour la caractérisation des matériaux cimentaires, les techniques non destructives exploitant la propagation des ondes ultrasonores à des fréquences comprises entre 50 kHz et 600 kHz. L’objectif est d’étudier les corrélations entre les propriétés hydrauliques et mécaniques de la pâte de ciment et les paramètres linéaires des ondes ultrasonores (vitesse et atténuation). L’étude concerne plus particulièrement les relations entre la porosité et la vitesse ultrasonore des différents types d’onde (ondes de volume et onde de Rayleigh). Les matériaux étudiés sont des pâtes de ciment à porosité variable, confectionnées avec différents rapports E/C et avec différents dosages en entraineur d’air. Afin de prendre en compte l’effet de la teneur en eau, les mesures sont effectuées à différents états de saturation : état saturée, 70% de saturation, 30% de saturation et l’état sec. Les données recueillies permettent la constitution d’une base des données expérimentale regroupant les caractéristiques physiques, mécaniques et ultrasonores de la pâte de ciment. Dans la dernière partie de cette thèse, les relations entre les vitesses ultrasonores et la porosité basées sur deux approches macroscopique et microscopique sont présentées et confrontées aux mesures / In this thesis, we present an experimental study including, besides the destructive measurements usually implemented for the characterization of cementitious materials, non-destructive techniques using ultrasonic wave propagation in a frequency range from 50kHz to 600kHz. The objective is to study the correlations between hydraulic, mechanical properties and linear ultrasonic parameters (velocity and attenuation) of cement paste. This study specifically addresses the relationship between porosity and ultrasonic velocity of the different types of waves (body waves and Rayleigh wave). The studied materials are cement pastes with variable porosity, made up with different water / cement ratios and with different concentrations of air entrainer. To take into account the effect of water content, measurements are made at different states of saturation: saturated state, 70% saturation, 30% saturation and dry state. The data collected allows the creation of a database of experimental data involving physical, mechanical and ultrasonic parameters of cement paste. In the final part of this thesis, relationships between ultrasonic velocity and porosity based on macroscopic and microscopic approaches are presented and compared with measurements

Les communications sans fil sont de plus en plus présentes dans notre quotidien, et avec elles, les ondes électromagnétiques qui leurs sont associées. Cela a créé un besoin de produits permettant de contrôler la portée du réseau, pour des raisons de sécurité de données, d'augmentation de débit en cas d'interférences avec d'autres réseaux, ou bien pour des raisons sanitaires. A l'inverse, dans d'autres cas, l'amélioration de la transmission de ces ondes est recherchée. Par exemple, dans les bâtiments de nouvelle construction ou rénovées, l'installation de vitrages à isolation renforcée permet d'avoir des bâtiments plus performantes au niveau thermique. Malheureusement, ces vitrages bloquent également les radiofréquences, dont notamment les signaux de téléphonie mobile. L'objectif de la thèse est la conception et le développement de structures filtrantes imprimées sur substrat souple. Dans un premier temps, des solutions de filtrage sélectif coupe bande sont proposées afin d'empêcher autant que possible la transmission d'ondes électromagnétiques, par exemple celles du WiFi entre les pièces d'un bâtiment. Dans un deuxième temps, une solution permettant d'améliorer la transmission des ondes électromagnétiques au travers des vitrages thermiques est proposée. Outre ces études, un système de caractérisation permettant de caractériser finement ces structures FSS a été développé lors de ces travaux de thèse. / Nowadays wireless communication systems are more and more present in our lives, and with them, electromagnetic waves associated to them. A need of products capable to control the range of the network has appeared, for data security reasons, for data rate increase in case of network interferences or for health reasons. On the opposite, in other cases, improving the transmission of these waves is desired. For instance, in new construction or renovated buildings, energy saving windows allows having more efficient buildings thermal speaking. Unfortunately, those windows also block radiofrequencies, including mobile phone signals. The aim of this thesis is the design and development of filtering structures printed on flexible substrate. First, stop band selective filtering solutions are proposed in order to block as much as possible transmission waves, for instance, WiFi in between different rooms of the same building. Secondly, a solution to improve electromagnetic wave transmission through energy saving windows is proposed. In addition to these studies, a characterization system for testing these FSS structures has been developed during this thesis work.

EDF souhaite utiliser la technologie de mesure de température répartie par capteur à fibre optique utilisant l’effet Raman pour réaliser des cartographies de température de certains composants de centrales nucléaires. Les conditions environnementales auxquelles le capteur à fibre optique est soumis sont particulièrement agressives (température de 350 °C et rayonnements gamma ionisants). Les rayonnements ionisants sont responsables de la création de défauts structurels au cœur de la fibre, qui atténuent sa transmission lumineuse, et dont les effets engendrent une erreur de mesure de température pouvant aller jusqu'à l’interruption totale de la mesure. La haute température, quant à elle, dégrade le revêtement protecteur de la fibre optique, ce qui la fragilise mécaniquement. Des irradiations gamma in situ sur des fibres optiques multimodes commerciales à revêtement or protégées par une gaine en acier inoxydable ont été réalisées, à l’aide de deux sources de rayonnements différentes, pour observer l'atténuation radio-induite du capteur à fibre optique en fonction du débit de dose et de la dose cumulée. Les effets du rayonnement à température ambiante, puis à haute température, ont été observés. Ce travail expérimental démontre que la haute température peut être maîtrisée grâce à une fibre à revêtement or, et que la haute température est bénéfique contre l’atténuation de la fibre engendrée par l’irradiation. La mise en œuvre de capteur de température à fibre optique en environnement sévère devient possible, ainsi que l’estimation des incertitudes sur la mesure associée. / EDF is working on Raman distributed temperature sensing using optical fiber sensors in order to map temperature of nuclear power plants big components. The sensor has to sustain harsh environmental conditions (temperatures up to 350 °C and gamma ionizing radiations). Ionizing radiations can create structural defects inside the fiber’s core, which attenuate the light transmission. This phenomenon can lead to temperature measurements errors until no measurement is possible. As for high temperature, it can affect the fiber coating, which mitigate the fiber mechanical resistance.Gamma rays in situ irradiations have been carried out over commercial off-the-shelf multimode gold coated fibers protected with a stainless steel metal tubing, with two different radiation sources, in order to observe radiation-induced attenuation over dose rate or cumulated dose. Effects of gamma rays over gold coated optical fiber sensors have been observed at both room anhigh temperature.This experimental work enlightens that high temperature can be controlled with gold coated fibers, and that the radiation-induced attenuation downsides can efficiently be balanced with high temperature. Implementation of a Raman distributed temperature optical fiber sensor in such harsh environments becomes possible, as well as the associated estimation of measurement uncertainty.

L’interface noyau-graine (ICB) est instable et une zone dendritique se forme sous des conditions très particulières, c’est à dire que la cristallisation est très lente par rapport à la convection très vigoureuse du noyau liquide. Afin de reproduire expérimentalement des conditions semblables, nous avons étudié une zone dendritique sous hyper gravite, dans une centrifugeuse. La hauteur de cette zone diminue quand la gravite augmente alors que la fraction solide augmente fortement : similairement, les études sismologiques suggèrent que la fraction solide dans la graine est proche de l’unité a l’ICB. De plus, la sismologie montre une graine très hétérogène en termes d’anisotropie élastique, d’atténuation ou de vitesse des ondes et met en lumière une forte dichotomie Est-Ouest. Celle-ci pourrait être engendrée par une translation de la graine qui provoquerait de la cristallisation sur une face et de la fusion sur l’autre. Cette hypothèse est testée en conduisant des expériences de cristallisation et de fusion d’une zone dendritique. Nous avons utilisé des ultrasons comme analogues aux ondes sismiques pour quantifier les changements de structure dans la zone dendritique à partir des mesures de l’atténuation et la diffraction. Extrapoles a la graine, nos résultats montrent que l’ICB pourrait fondre sur l’hémisphère Ouest et cristalliser sur l’hémisphère Est. D’autre part, avec du gaz xénon en hyper-gravite, nous avons observé un gradient adiabatique, pour la première fois dans un dispositif expérimental. Cette thèse montre la faisabilité de ces expériences et la possibilité de vérifier expérimentalement les approximations utilisées pour la convection compressible. / The inner core boundary (ICB) is unstable, and a mushy layer forms under very particular conditions in which the crystallization is very slow compared to the very vigorous convection of the liquid core. To mimic these conditions, we have investigated a mushy layer under hyper-gravity in a centrifuge. The thickness of a mushy layer decreases with gravity and the solid fraction increases. This is coherent with seismological studies suggesting that the solid fraction at the ICB is close to unity. Moreover, seismology shows that the inner core is very heterogeneous in terms of elastic anisotropy, attenuation or wave velocity and that there exists a strong East-West dichotomy on the ICB. One hypothesis is that the latter is due to a translation of the inner core that would cause crystallization on one hemisphere and melting on the other one. We have tested that hypothesis with experiments of solidification and melting of a mush. We have used ultrasounds as an analogue to the seismic waves to quantify structural changes in the mush from measurements of attenuation and scattering. From our observations, it is plausible that the ICB on the Western hemisphere s melting while it is solidifying on the Eastern hemisphere. In other experiments, using xenon gas under hyper-gravity, we have observed an adiabatic gradient for the first time. This thesis shows the feasibility of these experiments and the possibility to check experimentally the approximations used for compressible convection.

L'atténuation d'ondes à basse et haute fréquences dans les verres n'est pas encore bien comprise en grande partie car les phénomènes à l'origine de cette dissipation varient grandement en fonction de la fréquence. L’existence de structures complexes et organisation multi échelle dans les verres favorise l'apparition de temps de relaxation allant de la seconde à la femtoseconde et de corrélation prenant place de l’Angström à la centaine de nanomètre. A basse fréquence, une meilleur compréhension de ces phénomènes de dissipation serait bénéfique à de nombreux domaines. Par exemple, les multi-couches recouvrants les miroirs des interféromètres servant à détecter les ondes gravitationnelles sont réalisées à partir de verres d'oxyde (SiO2 et Ta2O5) qui sont une source majeur de dissipation. A haute fréquence, l'étude de la dissipation pose des questions théoriques sur le lien entre asymétrie locale et atténuation acoustique.Durant cette étude, nous avons réalisé une analyse approfondie de l'interaction entre ondes mécaniques et structure des verres en utilisant des techniques de simulations telle que la dynamique moléculaire. En partant de la synthèse de verres de SiO2 et Ta2O5, nous nous sommes appliqués à trouver l'origine structurelle de la dissipation aux différentes échelles de fréquence. A basse fréquence nous avons été capable de catégoriser les déplacements atomiques à l'origine de la dissipation en utilisant la théorie des états à deux niveaux. A haute fréquence, nous avons utilisé une technique de spectroscopie mécanique appuyé par un développement analytique pour montrer l'importance du désordre local dans l’existence de dissipation / The origin of sound attenuation at low and high frequency in glasses stays elusive mainly because of the complex temperature and frequency dependence of the phenomena at its root. Indeed, the presence of complex structures and multi-scale organizations in glasses induce the existence of relaxation time ranging from the second to the femto-second and of spatial correlation ranging from the Angström to a hundred nanometers. At low-frequency, a better understanding of the phenomena at the origin of dissipation would be beneficial to several applications. For example, the multi-layers coating the mirrors of gravitational waves detectors consists of a superposition of two oxide glasses: silicate (SiO2) and tantalum pentoxide (Ta2O5), are an important source of dissipation. At high frequency, the study of dissipation raises theoretical questions about the link between attenuation and dissipation as well as between loclt asymmetry and dissipation. In the present study, we conducted an analysis of the interaction between mechanical waves and the structure of two oxide glasses using simulation techniques such as non-equilibrium molecular dynamics. At high-frequencies, we implemented and used mechanical spectroscopy to measure dissipation numerically and performed in parallel an analytical development based on the projection of the atomic motion on the vibrational eigenmodes. At low-frequencies, we used molecular dynamics to gather sets of thermally activated events that we classed in three categories based on topologically distinct atomic motions and from which we predicted dissipation numerically using a refreshed TLS model

L’atténuation des bruits gênants dans une automobile est classiquement réalisée par ajustement des caractéristiques mécaniques du véhicule : masse, raideur et amortissement. C’est une approche dite passive. Malheureusement, elle induit un ajout de masse important pour traiter les basses fréquences. Le contrôle actif de bruit (atténuation d’un bruit par superposition d’un contrebruit) est actuellement envisagé comme une solution possible à ce problème. L’objectif de cette thèse est d’évaluer les performances atteignables par cette solution. Un système acoustique étant par essence fortement résonant, sa modélisation sur une large plage de fréquence conduit à des modèles d’ordre élevé, pour l’obtention desquels une méthode d’identification appropriée doit être utilisée. C’est la méthode dessous espaces par approche fréquentielle dans le domaine continu qui a été retenue.La traduction du cahier des charges conduit à un problème de régulation multivariable H1 multi-objectif et multi-modèle avec contrainte de stabilité forte. Par ailleurs, actionneurs et capteurs ne sont pas colocalisés et on ne mesure pas la perturbation à rejeter. La volonté d’évaluer au plus près les performances atteignables justifie la résolution du problème par optimisation non lisse. Cette approche évite tout pessimisme, mais nécessite de par son caractère local une bonne initialisation et une structuration du régulateur parcimonieuse.La méthodologie proposée a été validée en simulation et expérimentalement. Elle permet une évaluation et une comparaison précises des performances atteignables en fonction des contraintes sur les mesures et les moyens d’action disponibles. / Classical methods used for noise reduction in cars are based on adjusting the mechanical properties: mass, stiffness and damping. They are qualified as passive and induce significative addition of weight for reducing low frequency noises. Active noise control is seen as a possible solution to achieve low frequency noise attenuation and weight reduction.The goal of this work is to evaluate achievable performances with such solution.Acoustic enclosures are known to be resonant systems of highorder. Obtaining a model of it, therefore requires a suitable identification method. The approach chosen is based on subspace methods. It processes data in the frequency domain for obtaining a continuous time model.The control problem derived from the specifications is a MIMO H1, multi-objective and multi-model problem with a strong stability constraint. Futhermore, actuators and sensors are not-colocated, and no measure of the disturbance is available. In order to precisely evaluate the achievable performances, this problem is solved using non smooth optimization.Such approach ensures the absence of pessimism, but requires an appropriate initialization and a parsimonious controller structure, because it does not ensure convergence toward the global optimum. The proposed methodology was validated in simulation and experimentally. It allows a precise evaluation and comparison of achievable performances according to the constraints on available measures and means of action.

La génétique inverse est devenue une méthode clé pour la production de virus à ARN génétiquement modifiés et pour comprendre les propriétés cellulaires et biologiques des virus. Cependant les méthodes les plus fréquemment utilisées, basées sur le clonage de génomes viraux complets dans des plasmides, sont laborieuses et imprévisibles. La première partie de cette thèse présente des études sur la mise au point d'un nouveau système de génétique inverse, appelé méthode ISA (Amplicons-Sous génomique-Infectieux), qui permet la génération, en quelques jours, de virus infectieux sauvages et génétiquement modifiés appartenant à trois familles différentes de virus à ARN simple brin de polarité positive, avec une grande maîtrise des séquences virales. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons appliqué pour la première fois à un arbovirus (CHIKV), le ré-encodage des codons - une méthode développée récemment et très excitante pour le développement de vaccins vivants atténués. En utilisant une approche aléatoire de ré-encodage des codons qui attribue au hasard des codons sur la base de la séquence en acides aminés correspondante, nous avons mis en évidence des pertes importantes de fitness réplicatif sur des cellules de primates et d'arthropodes. La diminution du fitness réplicatif est en corrélation avec le degré de ré-encodage, une observation qui peut aider à la modulation de l'atténuation virale. En utilisant l'expérience acquise avec le CHIKV, nous avons transposé avec succès ce mécanisme d'atténuation au JEV et amélioré notre maîtrise du processus d'atténuation en utilisant une combinaison de la synthèse de novo et de la méthode ISA. / Reverse genetics has become a key methodology for producing genetically modified RNA viruses and deciphering cellular and viral biological properties, but the most commonly used methods, based on the preparation of plasmid-based complete viral genomes, are laborious and unpredictable. The first part of this thesis presents studies relating to the development of a new reverse genetics system, designated the ISA (Infectious-Subgenomic-Amplicons) method, which enabled the generation of both wild-type and genetically modified infectious viruses belonging to three different families of positive, single stranded RNA viruses within days with great control of the viral sequences. In the second part of this thesis, we applied for the first time to an arbovirus (CHIKV), codon re-encoding - a recently developed and very exciting method for the development of live attenuated vaccines. Using a random codon re-encoding approach which randomly attributed nucleotide codons based on their corresponding amino acid sequence, we identified major fitness losses of CHIKV in both primate and arthropod cells. The decrease of replicative fitness correlated with the extent of re-encoding, an observation that may assist in the modulation of viral attenuation. Detailed analysis of these observed replicative fitness losses indicated that they are the consequence of several independent re-encoding induced events. Using the experience acquired on the CHIKV, we successfully transposed this attenuation mechanism to JEV and improved our control of the attenuation process by using a combination of de novo synthesis and the ISA method.

Le ré-encodage aléatoire des codons à grande échelle est une nouvelle méthode d'atténuation virale qui consiste en l'insertion d'un grand nombre de mutations synonymes, individuellement peu délétères, de façon aléatoire dans une ou plusieurs régions codantes d'un virus. Cette approche permet de diminuer de façon significative et modulable le fitness réplicatif des virus in cellulo et in vivo, ainsi que la pathogénicité du virus chez la souris, tout en induisant une protection immunitaire spécifique et efficace lors d'une nouvelle infection par le virus sauvage. Les virus ré-encodés présentent également une grande stabilité et une absence de réversion ce qui en font des candidats vaccins très prometteurs en termes d'efficacité et de fiabilité pour la conception de candidats vaccins vivants atténués contre une grande variété de virus à ARN. La combinaison du ré-encodage aléatoire et d'une nouvelle méthode de génétique inverse permettant de générer de nouveaux virus en quelques jours: ISA (Amplicon Subgenomique Infectieux), est une approche prometteuse qui pourrait aider au développement de vaccins vivants atténués de nouvelle génération en un temps record. / Large-scale random codon re-encoding is a new method of viral attenuation consisting in the insertion of a high number of slightly deleterious synonymous mutations, randomly, in one or several coding regions of a virus. This approach significantly reduces the replicative fitness of re-encoded viruses in cellulo and in vivo, as viral pathogenicity, while inducing a specific and effective immune response in mice against a new infection with wild-type viruses. Re-encoded viruses also present a high stability and an absence of reversion, making them promising vaccine candidates in term of reliability and efficiency for the conception of new vaccine candidates against a wide variety of RNA viruses. Combination of random re-encoding with a new method of revers genetics allowing to generate new viruses in days : ISA (Infectious Subgenomic Amplicons) would be very helpful to develop new-generation vaccine candidates.