Les procédés à membranes fonctionnant en mode frontal sont limités par le colmatage. La maîtrise et l'anticipation du colmatage, alors indispensables à la bonne gestion de l'opération, font l'objet de cette étude appliquée à la potabilisation d'eau. Un volume filtré critique, caractérisant la transition entre une accumulation réversible de matière (phase dispersée) et un dépôt irréversible (phase condensée), a été mis en évidence expérimentalement et ses variations avec le flux de filtration et le type de dispersion étudiées. L'analyse et la simulation théorique de la filtration, couplées à la modélisation des propriétés colloïdales, ont permis de relier la pression osmotique au volume filtré critique. Ces résultats ont été utilisés pour améliorer la conduite des opérations de filtration d'une eau de surface : des rinçages réalisés après un volume filtré inférieur à la valeur critique ont conduit à une réduction significative du colmatage et de la consommation énergétique associée.

Ph. D. : Computer science : Univ. of California at Berkeley : 1994.

Le projet NEOPHIL a pour ambition d'élaborer une membrane d'ultrafiltration (UF) en fibre creuse de poly(fluorure de vinylidène) (PVdF) possédant une résistance au colmatage stable dans le temps. Cette propriété peut être acquise par l'ajout d'un copolymère à blocs nommé GEN dans la solution de préparation des fibres en plus de l'additif poly(vinyl pyrrolidone) (PVP) classiquement utilisé. Dans ce travail, nous nous sommes attachés à la détermination des additifs en surface, dans la masse et à établir des profils de concentration par ATR-FTIR, T%-FTIR et microscopie Raman. Ces analyses ont montré que la moitié de la PVP est lessivée dans le bain de coagulation alors que GEN reste quantitativement ancré dans la matrice. Dans le cas de la PVP, les paramètres d'élaboration comme la présence de solvant ou de PVP dans le bain de coagulation influent fortement sur le profil de concentration au niveau des interfaces. Par la suite, une analyse multicritère entre l'hydrophilie apportée par les additifs et le colmatage a été effectuée. Cette étude a été réalisée par des mesures d'angle de contact à l'eau, de rétention d'eau et de pression d'intrusion d'eau sur fibres sèches en relation avec la taille et la distribution des pores, la rugosité de surface (AFM) et la perméabilité à l'eau pure. La rétention d'eau et la pression d'intrusion d'eau semblent les deux techniques les plus pertinentes pouvant relier les propriétés physico-chimiques et les performances de filtration. Une étude préliminaire sur le comportement au vieillissement a également été effectuée qui montre que GEN est peu extrait alors que la PVP disparait en partie par extraction et/ou dégradation. Ce phénomène affecte fortement les différents paramètres étudiés dans l'analyse multicritère. / The project NEOPHIL aims to develop an ultrafiltration (UF) membrane hollow fiber from poly (vinylidene fluoride) (PVdF) that resists to fouling amide time. This property can be achieved by adding a block copolymer called GEN in the fiber preparation solution in addition to the classic additive, poly (vinyl pyrrolidone) (PVP). In this work, we focused on the quantification of additives on the surface, in the bulk and establishing the concentration profile by ATR-FTIR, T% -FTIR and Raman microscopy. These analyzes showed that half of the PVP is washed away into the coagulation bath while GEN quantitatively remains anchored in the matrix. In the case of PVP, the formulation parameters such as the presence of solvent or PVP in the coagulation bath greatly affects the concentration profile at the interfaces. In addition a multi-criteria analysis between hydrophilicity provided by the additives and the fouling was established. This study was carried out by measurement of the water contact angle, water retention and water intrusion pressure of dry fibers in relation to the size and distribution of pores, the surface roughness (AFM) and the permeability to pure water. Water retention and water intrusion pressure seem to be the two most relevant techniques that can connect the physicochemical properties and filtration performance. A preliminary study on the aging behavior was also performed showing that GEN is not extracted while the PVP is lost partly by extraction and/or degradation. This phenomenon strongly affects the different parameters studied in the multi-criteria analysis.

Les microplasmas correspondent à des décharges confinées sur de faibles échelles spatiales (typiquement quelques 100 µm) offrant ainsi une grande stabilité pour des densités de puissance de l'ordre de 100 kW/cm3. L'étude de ces décharges s'est fortement développée à partir du début des années 2000 tant sur le plan théorique qu'expérimental. Leur intérêt réside dans la possibilité de générer des plasmas à moyenne et haute pression avec de faibles tensions et dans les nombreuses applications potentielles telle que le traitement de surface, les sources de lumière ou bien encore la micro-propulsion spatiale. Les microdécharges à cathode creuse (MHCD) constituent une configuration particulière de microplasmas. La décharge est générée dans l'argon en appliquant une différence de potentiels entre les deux électrodes qui sont assemblées sous forme d'un sandwich électrode-diélectrique-électrode percé sur toute la longueur par un trou de quelques centaines de micromètres. D'un point de vue expérimental, une étude par imagerie et spectroscopie d'émission nous a permis de déterminer les mécanismes d'émission de la lumière, la structure de la décharge, la température du gaz ainsi que la densité électronique. D'un point de vue théorique, nous avons développé des modèles semi-analytiques permettant d'obtenir des lois d'échelle et des comportements macroscopiques, et de vérifier ainsi les interprétations expérimentales. Malgré le nombre important d'hypothèses et d'approximations sur lesquelles reposent les différents modèles développés, la comparaison entre résultats théoriques et expérimentaux nous a permis de capter une partie de la physique impliquée au sein des MHCD.

Le travail de thèse s’inscrit dans la problématique très actuelle des mortalités massives de naissain et de juvéniles d’huîtres creuses, C. gigas, et des questionnements autour de l’implication des pesticides dans ce phénomène. La première partie de la thèse a été consacrée à l’étude des effets de pesticides sur les capacités hémocytaires de l’huître creuse (in vitro et in vivo). L’effet immuno-modulateur des xénobiotiques sélectionnés (seul ou en mélange) a été exploré principalement au travers de la cytométrie en flux. La deuxième partie de la thèse a concerné l’étude des effets d’un mélange de pesticides sélectionnés sur le virus OsHV-1 et l’infection qu’il induit chez l’huître creuse. Les effets des pesticides sur le virus lui-même ont été évalués. Les expériences réalisées n'ont pas permis de mettre en évidence, dans les conditions testées, de dégradation des particules virales en présence des polluants. D’autre part, leurs effets sur les huîtres elles-mêmes ont été explorés après traitement des animaux avec un mélange de pesticides lors d’essais de pathologie expérimentale. Il a ainsi pu être montré que des huîtres préalablement contaminées par un mélange de pesticides à des concentrations retrouvées dans l’environnement semblaient être plus sensibles à l’infection virale. La troisième partie de la thèse a concerné l’étude de l’autophagie chez l’huître creuse, C. gigas. La publication du génome complet de cette espèce en 2012 a ouvert de nouvelles possibilités pour étudier l'immunité innée. L’étude de l’autophagie réalisée pour la première fois chez l’huître creuse a consisté lors d’une première étape en la recherche in silico de gènes impliqués dans cette voie et des protéines correspondantes par western blotting. Puis, le rôle de ce processus important dans l’immunité innée a été exploré au travers d’essais de reproduction d’infections en présence ou non de modulateurs de l’autophagie. Les résultats obtenus semblent montrer que l’autophagie soit un processus important pouvant être impliqué dans les capacités de défense de l’huître creuse vis-à-vis d’infections virales et bactériennes. / The thesis work is part of the very current issue on mass mortality outbreaks affecting Pacific oyster, C. gigas, spat and juveniles and questions about the involvement of pesticides in this phenomenon. The first part of this thesis was devoted to study the effects of pesticides on hemocyte parameters in the Pacific oyster (in vitro and in vivo). The immunomodulator effect of selected pesticides (alone or in mixture) has been explored principally through flow cytometry. The second part concerned the study of the effects of a pesticides mixture on OsHV-1 itself. No direct effects have been reported on the viral particles in presence of the pollutants. Moreover, pesticide effects on Pacific oysters were also explored through experimental pathology assays after treatment of animals with a polluant mixture. Results showed that pesticide treated oysters appeared more susceptible to the viral infection in experimental conditions. The third part concerned the study of autophagy in the Pacific oyster, C. gigas. The publication of the complete genome in 2012 has opened up new possibilities for the study of innate immunity in this species. The study of autophagy for the first time in oysters consisted in a first step in the in silico search for genes involved in this pathway and the corresponding proteins by Western blotting. Then, the role of this important process in innate immunity has been explored through reproduction infections tests with or without modulators of autophagy. Results showed that autophagy appeared as involved in defence mechanisms against viral and bacterial infection in Pacific oysters.

Le calcul de logarithmes discrets est un problème central en cryptologie. Lorsqu'un algorithme sous-exponentiel pour résoudre ce problème existe, le cryptosystème concerné n'est pas nécessairement considéré comme disqualifié, et il convient d'actualiser avec soin l'état de l'art de la cryptanalyse. Les travaux de ce mémoire s'inscrivent dans cette optique. Nous décrivons en particulier comment nous avons atteint un record de calculs de logarithmes discrets: \GFn(607).<br /><br />Dans une première partie, nous exposons les différentes améliorations que nous avons apportées à l'algorithme de Coppersmith pour le calcul de logarithmes discrets en caractéristique 2. Ces améliorations ont rendu possible le record que nous avons atteint. La portée de ce calcul dépasse<br />le simple cadre des corps finis, à cause de l'existence de la réduction MOV d'une part, et de la récente introduction des cryptosystèmes fondés sur l'identité.<br /><br />On s'intéresse plus en détail, dans une seconde partie du mémoire, au problème classique de la résolution d'un système linéaire creux défini sur un corps fini, porté aux limites de ce que la technologie (théorique et pratique) permet. Nous montrons comment une amélioration substantielle de l'algorithme de Wiedemann par blocs a rendu celui-ci compétitif pour la résolution d'un grand système linéaire creux sur \GF p.<br /><br />Une partie de ce mémoire est consacrée au point de vue de l'expérimentateur, grand utilisateur de moyens de calcul, de la surcharge de travail humain que cela impose, et des constatations que cette position amène.

Les ordinateurs parallèles offrent une alternative intéressante pour les applications de calcul scientifique, grandes consommatrices de ressources de calcul et de mémoire. Cependant, la programmation efficace de ces machines est souvent difficile et les implantations obtenues sont généralement peu portables. Nous proposons dans cette thèse un modèle de programmation parallèle permettant une programmation simple, portable et efficace des applications parallèles. Ce modèle est basé sur une décomposition explicite de l'application en tâches de calculs qui communiquent entre elles par l'intermédiaire d'objets en mémoire partagée. La sémantique des accès aux données partagées est quasi séquentielle et les précédences entre les tâches sont implicitement définies pour respecter cette sémantique. Nous présentons dans une première partie la mise en oeuvre de ce modèle de programmation dans l'interface applicative C++ Athapascan-1. Une analyse à l'exécution des dépendances de données entre tâches permet d'extraire le flot de données et donc les précédences entre les tâches à exécuter. Des algorithmes d'ordonnancement adaptables à l'application et à la machine cible sont également utilisés. Nous montrons comment, sur architecture distribuée, la connaissance du flot de données entre les tâches peut être utilisée par le système pour réduire les communications et gérer efficacement la mémoire partagée distribuée. Ce modèle de programmation et sa mise en oeuvre dans l'interface applicative Athapascan-1 sont ensuite validés expérimentalement sur différentes architectures et différentes applications d'algèbre linéaire, notamment la factorisation creuse de Cholesky avec partitionnement bidimensionnel. La facilité de programmation de ces applications grâce à cette interface et les résultats obtenus (amélioration des performances par rapport au code de factorisation dense de Cholesky de la bibliothèque ScaLapak sur une machine à 60 processeurs par exemple) confirment l'intérêt du modèle de programmation proposé.

L'huître creuse du Pacifique, Crassostrea gigas a été introduite en France à la fin des années 60 pour remplacer l'huître portugaise, Crassostrea angulata, décimée par des maladies. Ce n'est cependant qu'à partir des années 90 que des populations sauvages se sont établies sur les estrans bretons. La première partie de cette étude a permis de montrer, qu'à l'exception de la zone nord-Finistère et des baies de Douarnenez et Audierne, l'ensemble des côtes bretonnes est actuellement colonisé par C. gigas. Des stocks de 10 000 et 6 420 tonnes ont été recensés en Rade de Brest et dans le Golfe du Morbihan. La seconde partie de cette étude a permis de préciser les facteurs déterminant la dynamique du processus invasif de C. gigas. La responsabilité du changement climatique dans l'établissement de C. gigas en Bretagne a ainsi été confirmée. Aucun recrutement de C. gigas n'a été observé dans la zone subtidale, réfutant ainsi les accusations d'exclusion de l'huître plate, Ostrea edulis. Enfin, l'impact de l'épisode de mortalité estivale massive des huîtres cultivées pendant l'été 2008 a été très faible dans les populations sauvages. L'analyse des conséquences écologiques de la prolifération de C. gigas sur les estrans bretons a été réalisée dans la dernière partie de cette étude. L'impact de C. gigas sur la communauté est net lorsque la colonisation s'intensifie et que de véritables récifs se forment, augmentant alors l'abondance et la diversité de la macrofaune. Les mesures de la production annuelle de carbone de la communauté intertidale rocheuse ont montré qu'elle est multipliée par plus de 20, lorsque C. gigas colonise le substrat en forte densité, atteignant 761,77 g C m-2 an-1.

Cette thèse décrit la conception et la réalisation d'une plateforme expérimentale pour le refroidissement par laser et le guidage d’atomes de Rb dans les fibres à cristal photonique à cœur creux (HC-PCF). Cette plateforme a pour but de fournir un système polyvalent pour explorer le refroidissement par laser à l’intérieur des fibres avec l'objectif à plus long terme de réaliser une fibre optique constituée d’un cœur rempli d’atomes froids (micro-cellule photonique). La plateforme a été conçue pour héberger plusieurs expériences sur le guidage d'atomes froids et thermiques ainsi que la spectroscopie dans les HC-PCFs pour répondre à plusieurs questions ouvertes liées par exemple à l'effet de la surface interne des HC-PCFs sur la structure énergétique des atomes ainsi que le piégeage et le refroidissement des atomes. La plateforme comprend une chambre spécifique à vide ultra-élevée (UHV) et un ensemble de lasers pour le refroidissement et le guidage des atomes à l'intérieur du HC-PCF hautement adapté. La chambre UHV a été conçue pour accueillir plusieurs HC-PCFs et deux pièges magnéto-optiques (MOT). Les HC-PCFs ont été conçus et fabriqués avec différents diamètres de cœur, contenu modal et post-traités avec des matériaux différents pour la surface interne du cœur. Par exemple, les diamètres du cœur varient de ~ 30 μm à ~ 80 μm traités avec une couche d'aluminosilicate ou une couche de PDMS afin de fournir un grand espace de paramètres pour évaluer l'effet de la surface sur les atomes confinés dans les fibres. Ainsi, le système a été construit et caractérisé. Le laser de refroidissement/repompage a été stabilisé en fréquence, avec une variance d'Allan de σ(τ)=3,8×10^(-11)/√τ. Avec ce système nous avons généré un MOT avec les deux isotopes du Rb, avec une température de refroidissement faible de l’ordre de 7 μK. La plateforme est maintenant opérationnelle pour entreprendre le premier guidage atomique et explorer la faisabilité du refroidissement des atomes à l'intérieur des HC-PCFs. / This thesis reports on the design and fabrication of an experimental platform for in-fibre laser cooling of Rb and atom optics. By in-fibre laser cooling, we mean the long term aim of laser cooling thermal Rb atoms of a Photonic MicroCell (PMC), and subsequently developing what would be cold-atom photonic crystal fibre (PCF). The platform was designed to harbor several experiments on cold and thermal atom guidance and in-fibre spectroscopy so to address several open questions related for example to the effect of the core inner-wall surface on the atom energy structure and on selective fibre mode excitation for atom trapping and cooling. The completed platform comprises a specific and large ultra-high vacuum (UHV) chamber and a set of lasers for both atom cooling and atom guiding inside highly tailored hollow-core PCF (HC-PCF). The UHV chamber was designed to accommodate several HC-PCFs and two magneto-optical traps (MOT). The HC-PCF were designed, fabricated and post-processed to exhibit different core diameter, modal content and core inner surface material. For example, the mode field diameters range from ~30 µm to ~80 µm for the fundamental Gaussian-like core mode, and the surface materials include pure silica, a layer of Aluminosilicate or a layer of PDMS so to provide a large parameter space in assessing the effect of surface on the fibre-confined atoms. The system has been constructed and characterized. The cooling/repumping laser was frequency-stabilized, with measured Allan variance deviation of σ(τ)=3.8×10^(-11)/√τ. With the system we generated MOT with both isotopes of the Rb atom, with a cooling temperature as low as 7 µK. The platform is now operational to undertake the first atom guidance and explore the feasibility of atom cooling inside a HC-PCF.

Les zones côtières sont soumises à des pressions anthropiques multiples notamment de nature chimique qui peuvent faire peser un risque réel pour la pérennité des espèces aquatiques. Le bassin d’Arcachon, lagune macrotidale située sur la façade atlantique, est aussi le siège d’une activité ostréicole importante. Cependant depuis plusieurs années, les exploitations ostréicoles sont confrontées à une baisse de recrutement et une forte mortalité des naissains d’huître. La contamination chimique du milieu comme facteur pouvant contribuer aux effets observés sur les huîtres n’a pour l’instant pas été vérifiée. L’étude présentée ici porte sur l’évaluation, à travers différentes approches, de la toxicité potentielle de métaux et pesticides sur les stades précoces de développement de l’huître creuse C. gigas. Les réponses embryotoxiques, génotoxiques et l’expression de gènes d’intérêt ont été étudiés. Les différents pesticides (S-métolachlore, irgarol et diuron) et métaux (cuivre et cadmium) ont tout d’abord été testés séparément pour déterminer leur spectre d’effets et leur mode d’action. Il a été montré qu’une exposition des gamètes ou des embryons d’huître aux pesticides étudiés et au cuivre conduit à une augmentation des malformations larvaires et des dommages à l’ADN, une diminution du succès de fécondation et un impact sur la qualité de la descendance à des teneurs environnementales. Le cadmium, quant à lui, ne présente pas d’effet embryotoxique et génotoxique aux concentrations présentes dans le milieu aquatique. Les métabolites du métolachlore, ESA métolachlore et OA métolachlore sont retrouvés dans le bassin d’Arcachon à de plus fortes concentrations que le composé parent, cependant rien n’est actuellement connu sur les effets toxiques de ces métabolites. Il a été montré que ces métabolites sont moins embryotoxiques et génotoxiques sur les embryons et sur les spermatozoïdes d’huître que le métolachlore. Des variations dans l’expression des gènes impliqués dans les défenses antioxydantes sont observées pour les larves d’huître exposées au métolachlore et au métolachlore ESA. La toxicité d’un mélange de pesticides représentatifs de la contamination du bassin d’Arcachon en présence ou non de cuivre a ensuite été évaluée. L’exposition des embryons d’huître à ces mélanges conduit à des défauts de développement, des dommages à l’ADN et des modifications de l’expression des gènes impliqués majoritairement dans le stress oxydant. Finalement, une cartographie de la toxicité des sédiments du bassin d’Arcachon a été réalisée au cours des 4 saisons de l’année 2011 à l’aide du test embryolarvaire huître. Les sédiments d’Arguin présentent une faible toxicité quelle que soit la saison considérée. En revanche, les sédiments du Tès montrent un effet embryotoxique plus important au printemps et en été par rapport à la saison hivernale. L’ensemble de ce travail permet d’émettre l’hypothèse d’un risque chimique accru pour le développement des premiers stades de vie de huître creuse dans le bassin d’Arcachon. / The coastal areas are subject to multiple anthropogenic pressures including chemical pollution that can pose a real risk to the sustainability of aquatic species. The Arcachon Bay, macrotidal lagoon located on the French Atlantic coast, is the important ecosystem for oyster farming. But for several years, the oyster farms face lower recruitment and high mortality of oyster spat. Chemical contamination of the environment as a factor that may contribute to the observed effects on oysters has so far not been investigated.The present thesis aimed at evaluating through different approaches, of the potential toxicity of heavy metals and pesticides representative of the Arcachon Bay contamination on the early life stages of the Pacific oyster, Crassostrea gigas. Embryotoxicity, genotoxicity and expression levels of eleven targeted genes were studied. Firstly, different pesticides (S-metolachlor, irgarol, and diuron) and metals (copper and cadmium) were separately tested to determine their spectrum of effects. It were shown that exposure of gametes and embryos of oyster to environmental concentrations of pesticides and copper increased developmental abnormalities and DNA damage, and reduced fertilization success and affected offpring quality. Cadmium, meanwhile, showed no embryotoxic and genotoxic effects at the concentrations found in the Arcachon Bay. Metabolites of metolachlor, metolachlor ESA and metolachlor OA, are found in the Arcachon Bay at higher concentrations than their parent compound. The results showed that these metabolites were less embryotoxic and genotoxic on oyster embryos and spermatozoa than metolachor. Significant changes in expression of genes involved in antioxidant defense were observed for oyster larvae exposed to metolachlor and metolachlor ESA. Toxicity of mixtures of pesticides representative of the Arcachon Bay contamination with and without copper was then evaluated. Exposures of oyster embryos to these mixtures lead to development defects, DNA damage and changes in the expression of genes involved mainly in oxidative stress responses. Finally, mapping of toxicity of sediments from the Arcachon Bay was conducted for four seasons of 2011 with the oyster embryo-larvae assay. Sediments collected from Arguin exhibited low toxicity, regardless any season. In contrast, sediments from Le Tès showed higher toxicity in spring and summer seasons compared to winter season.From this work, it can be hypothesized that chemical contamination of the Arcachon Bay represents a threat for oyster reproduction and development.