La technique ICP-AES (Inductively-Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy) est fréquemment appliquée comme méthode de contrôle de la qualité dans l'industrie pharmaceutique pour vérifier le contenu en minéraux de comprimés de multivitamines. C’est une méthode très fiable et éprouvée, mais elle nécessite une longue préparation des échantillons qui réduit l'efficacité du laboratoire. Les techniques XRF (X-Ray Fluorescence) et LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) sont des technologies étudiées afin de déterminer leur potentiel comme une approche alternative à la quantification rapide des minéraux. Leur utilisation permettrait d’économiser sur des consommables dispendieux et nocifs, d’économiser du temps de laboratoire et de quarantaines pour les produits finis. L’objectif de l’étude est de quantifier 10 minéraux dans des comprimés pharmaceutiques avec une précision qui respecte les standards de l’industrie en question. Des méthodes d’analyse appropriées à chacune des technologies évaluées sont proposées pour effectuer une quantification optimale des minéraux. Pour ce faire, une méthodologie adéquate a été développée pour la technologie LIBS permettant de tenir compte de la micro-hétérogénéité des échantillons pharmaceutiques. La méthode permet de déterminer la probabilité d’échantillonnage en fonction des tailles de particules pour chacune des espèces. Ensuite, des modèles quantitatifs multivariés et univariés ont été comparés pour chacune des technologies d’analyse. Il a été démontré que les algorithmes de régression multivariés ne sont pas significativement plus performants que les méthodes traditionnelles pour l’analyse des spectres obtenus. Par contre, en comparant les deux technologies d’analyse, XRF permet d’obtenir des erreurs de prédiction inférieures (MEP = 15 %) à LIBS (MEP = 30 %) ainsi que des courbes de calibration significativement plus linéaires. Toutefois, quoique la technologie LIBS semble obtenir des performances inférieures en général, elle promet certains avantages pour des applications futures telles que les possibilités suivantes : 1- faire du profilage en trois dimensions, 2- échantillonner de très faibles quantités et 3- n’avoir aucune préparation d’échantillon. Au final, LIBS offre davantage de forces pour des applications d’échantillons homogènes ou en profilage alors que XRF serait préférable pour les échantillons hétérogènes. Suite aux efforts de développement de modèles quantitatifs, une analyse des effets de matrice pour la technologie LIBS a permis d’évaluer l’effet de diverses propriétés des matrices en fonction de l’intensité LIBS observée. La concentration volumique élémentaire, la conductivité thermique, la masse volumique des comprimés et la proportion molaire élémentaire dans le plasma sont toutes des propriétés ayant montré des corrélations importantes (R2 ≥ 0.5) avec l’intensité LIBS. En ce qui concerne l’applicabilité au niveau industriel, les erreurs de prédiction obtenues pour les technologies XRF et LIBS ne rencontrent pas les standards pharmaceutiques faisant ainsi que l’application de ces technologies est impossible au moment actuel. Toutefois, d’autres applications simplifiées sont proposées à partir des observations effectuées lors de ces travaux de recherche.

Le sujet de cette thèse porte sur la reconstruction de formes à partir de coupes planaires. Dans de nombreux domaines d'application, il est nécessaire de reconstruire des formes à partir de sections. L'importance du sujet en imagerie médicale a conduit, depuis les années 1990, à des résultats importants qui sont cependant pour la plupart limités au cas de sections parallèles. Pourtant en échographie, les données obtenues au moyen d'une sonde guidée manuellement, forment une série d'images représentant des coupes de l'organe par des plans non parallèles. Cette application directe motivait le sujet de ma thèse. Dans cette thèse nous considérons le problème de la reconstruction d'une 3-variété à bord plongée dans R^3, à partir de ses intersections avec un ensemble de plans en positions arbitraires, appelées coupes. C'est pour la première fois que ce problème est étudié en toute généralité, dans le but de fournir des garanties théoriques satisfaisantes sur le résultat de la reconstruction. Aucune garantie théorique n'a été obtenue même pour le cas de coupes parallèles avant cette thèse. Dans le premier chapitre de ce manuscrit, nous étudions la méthode de reconstruction proposée par Liu et al. en 2008. Nous prouvons que si certaines conditions d'échantillonnage sont vérifiées, cette méthode permet de reconstruire la topologie de l'objet à partir des coupes données. Nous prouvons également que l'objet reconstruit est homéomorphe (et isotope) à l'objet. Le deuxième chapitre présente une nouvelle méthode de reconstruction en utilisant le diagramme de Voronoi des sections. Cette méthode permet d'établir plus de connections entre les sections par rapport à la première méthode. Favoriser les connections entre les sections est motivé par la reconstruction d'objets fins à partir de sections peu denses. Nous présentons des conditions d'échantillonnage qui sont adaptées aux objets fins et qui permettent de prouver l'équivalence homotopique entre l'objet reconstruit et l'objet de départ. En effet, nous prouvons que si les plans de coupe sont suffisamment transversales à l'objet, notre méthode de reconstruction est topologiquement valide et peut traiter des topologies complexes des sections avec plusieurs branchements. Dans le dernier chapitre de ce manuscrit, nous présentons une autre méthode de reconstruction qui permet d'établir encore plus de connections entre les sections en comparant avec les deux premières méthodes. Notre méthode est basée sur la triangulation de Delaunay et suit une approche duale en considérant le diagramme de Voronoi des sections. L'algorithme correspondant a été implémenté en C++, en utilisant la bibliothèque CGAL. Les résultats de la reconstruction obtenus par cet algorithme sont très satisfaisants pour les topologies complexes des sections. En se basant sur les études que nous avons développées durant cette thèse, nous espérons pouvoir fournir un fondement solide pour le processus d'acquisition et de reconstruction des données échographiques afin d'avoir un logiciel fiable pour les diagnostics.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

De nombreux travaux menés durant les quinze dernières années ont permis de montrer le potentiel de l'altimétrie satellitaire radar pour le suivi du niveau des eaux continentales (mers intérieures, lacs, zones d'inondations et grands

Sous l'effet du réchauffement climatique postérieur au Petit Âge Glaciaire, la fonte des glaciers arctiques a libéré de nouveaux espaces conquis ensuite par la végétation. Le phénomène est bien marqué au Spitsberg où la présente étude est conduite. Celle-ci concerne les marges de cinq glaciers, localisées sur la façade nord occidentale et dans le centre de l'île. Une première analyse a été conduite par relevés floristiques systématiques permettant de mettre en relation les phases successives de retrait glaciaire et de colonisation végétale. Le temps gouverne l'évolution de la végétation tant dans sa physionomie que dans sa composition. Ainsi, la séquence temporelle des cortèges floristiques s'ordonne partout de la même façon, depuis les stades pionniers jusqu'à des stades plus évolués. Cependant, la dynamique végétale n'est pas uniforme et n'opère pas sous la seule commande temporelle. Les configurations environnementales jouent aussi un rôle important qui se décline selon les échelles. C'est ce qui ressort de notre étude où les contextes environnementaux de chaque site sont mis en évidence comme facteur de différenciation de la végétation entre les cinq marges. Une deuxième approche a été conduite à échelle fine, à l'intérieur d'une marge proglaciaire pour préciser les termes de différenciation locale des milieux. Sur ce secteur, nous disposons d'un modèle numérique de terrain (MNT, 2 mètres de résolution) autorisant une étude intégrée de nombreux paramètres stationnels associés à la microtopographie. Cette approche a permis de relier les changements floristiques aux changements de contexte environnemental et d'identifier les conditions locales structurant le couvert végétal. Enfin, cette étude a débouché sur la mise en place d'une nomenclature de faciès paysagers dont la cartographie précise a été réalisée grâce à l'utilisation d'un modèle de probabilités conditionnelles.

L'application des problèmes inverses de diffraction à la détection de fissures via l'utilisation d'ondes acoustiques, électromagnétiques ou élastiques s'élargit dans de nombreux domaines. Des exemples d'application incluent le contrôle non destructif, la prospection géophysique... Cette thèse a pour objectif d'identifier des fissures en utilisant des méthodes d'échantillonnage bien connues. Dans ce travail, nous utilisons la Linear Sampling Method et la méthode de Factorisation pour reconstruire la géométrie de fissures à partir de plusieurs données statiques de champs lointains dans le cas de conditions d'impédance sur les deux bords de la fissure se trouvant dans un domaine homogène. Par ailleurs, une application de la méthode de la Reciprocity Gap Linear Sampling Method est proposée pour la reconstruction de la géométrie de fissures dans un domaine hétérogène avec les mêmes conditions au bord. Dans le but d'élargir l'application de cette dernière méthode, une méthode de complétion de données pour le problème de Cauchy associé à l'équation de Helmholtz a été proposée. La performance des méthodes proposées est montrée à travers de tests numériques pour différentes formes de fissures et pour différentes valeurs de l'impédance.

Les composés organiques volatils (COV) sont une catégorie de polluants de l'air dont les techniques d'analyse et méthodes d'échantillonnage peuvent être affectées par l'humidité. Deux voies ont été explorées pour éliminer l'humidité des échantillons de COV avant leur analyse. D'une part, l'élimination de l'humidité par diffusion à travers les parois des sacs d'échantillonnage en film polymère, méthode appelée Sample Water Removal. En plaçant des sacs en Tedlar et Nalophan dans un caisson balayé d'air sec, des échantillons humides de 10 L ont été séchés en respectivement 7 h et 3,5 h. Aucune perte significative de COV jusqu'à 500 ppbv n'a été constatée avec les sacs en Tedlar et 10 µg/m3 avec le sac en Nalophan. D'autre part, l'utilisation de nouveaux adsorbants hydrophobes à base de nanostructures de carbone élaborés au laboratoire ont été testés. Durant les essais d'échantillonnage d'un mélange de COV à 500 ppbv en air humide, ces adsorbants n'ont pas donné les résultats espérés.

L'application des problèmes inverses de diffraction à la détection de fissures via l'utilisation d'ondes acoustiques, électromagnétiques ou élastiques s'élargit dans de nombreux domaines. Des exemples d'application incluent le contrôle non destructif, la prospection géophysique... Cette thèse a pour objectif d'identifier des fissures en utilisant des méthodes d'échantillonnage bien connues. Dans ce travail, nous utilisons la Linear Sampling Method et la méthode de Factorisation pour reconstruire la géométrie de fissures à partir de plusieurs données statiques de champs lointains dans le cas de conditions d'impédance sur les deux bords de la fissure se trouvant dans un domaine homogène. Par ailleurs, une application de la méthode de la Reciprocity Gap Linear Sampling Method est proposée pour la reconstruction de la géométrie de fissures dans un domaine hétérogène avec les mêmes conditions au bord. Dans le but d'élargir l'application de cette dernière méthode, une méthode de complétion de données pour le problème de Cauchy associé à l'équation de Helmholtz a été proposée. La performance des méthodes proposées est montrée à travers de tests numériques pour différentes formes de fissures et pour différentes valeurs de l'impédance.

En contexte tempéré, les études sur l'instabilité spatio-temporelle de la sensibilité des essences forestières au climat sont rares et souvent conduites à des échelles locales et régionales ; de telles approches ne permettant pas d'obtenir une vision globale de la réponse à l'environnement et à ses variations. La fusion de jeux de données dendrochronologiques (plus de 4500 arbres carottés) a permis d'analyser le comportement de croissance de sept essences européennes tempérées majeures (Quercus petraea, Fagus sylvatica, Abies alba, Picea abies, Pinus sylvestris, Pinus nigra, Pinus uncinata) dans des contextes climatiques variés (océanique à subalpin) et sur l'ensemble du 20ème siècle. Ce travail a également permis de préciser dans quelles mesures les conditions écologiques locales modulaient cette sensibilité au climat. Les relations cerne-climat ont été évaluées par le calcul de fonctions de corrélation. Quelque soit l'essence et le contexte écologique, la sécheresse estivale est le principal facteur limitant la croissance radiale (mais non l'unique), suivie par la sécheresse de l'automne précédent et enfin le froid hivernal. La variabilité spatiale de la réponse dépend plus fortement de la pluviométrie que des températures, une pluviométrie faible conduisant à une sensibilité plus forte au froid hivernal et aux sécheresses estivale et automnale. Ce comportement général est modulé par les conditions écologiques locales, avec une sensibilité à la sécheresse moindre sur sol profond. Les différences interspécifiques s'expriment principalement hors saison de végétation (novembre à mars), même si les corrélations sont rarement significatives. La croissance des résineux est généralement stimulée par des fins d'hiver chauds (février à avril), alors que celle des feuillus est corrélée négativement aux températures et positivement aux précipitations en décembre et janvier. Ces différences entre essences s'avèrent plutôt stables le long des gradients climatiques. Enfin, l'analyse temporelle révèle de fortes instabilités des relations cerne-climat au cours du siècle dernier. Le sens et l'ampleur de ces variations sont homogènes le long des gradients écologiques, mais en revanche peu synchrones avec les instabilités climatiques (automne, hiver, printemps) ou écophysiologiquement peu logiques (été). Cette faible cohérence entre tendances climatiques et instabilité de la sensibilité au climat pourrait s'expliquer par l'absence d'une contrainte climatique de croissance unique en contexte tempéré, où la largeur de cerne est sous le double contrôle du froid hivernal et du stress hydrique estival (et automnal). Elle pourrait également provenir de phénomènes non climatiques, tels que l'effet biologique lié au vieillissement ou l'évolution progressive des pratiques de gestion forestière. Les analyses des variations spatio-temporelles de sensibilité au climat questionnent également sur la précision des relations cerne-climat, estimée le plus souvent au travers du calcul des fonctions de corrélation. En effet, les comparaisons inter-région, inter-site et inter-période des réponses révèlent souvent des variations de corrélations dont les grandeurs pourraient être de l'ordre de la précision liée à l'échantillon considéré. Nous proposons ici de quantifier l'effet de la taille (nombre d'arbres carottés) et des caractéristiques de l'échantillon (nombre de placettes, nombre d'arbres par placette, statuts sociaux couverts) sur la qualité de l'estimation du signal environnemental contenu dans la chronologie moyenne et des fonctions de corrélation. Cette analyse a permis également de préciser dans quelles mesures les différences (1) de traits fonctionnels entre espèces et (2) de contextes climatiques (plus ou moins limitants) modulent cet effet " échantillon ". [...] Suite et fin du résumé dans la thèse.

Un protocole d'échantillonnage des macroinvertébrés benthiques indicateurs de la qualité des cours d'eau a été mis en place sur le site atelier Allier et un linéaire de la Loire amont. Celui-ci a permis de désigner les unités géomorphologiques seuil comme meilleur lieu d'échantillonnage. Comparativement aux méthodes existant dans divers pays, le protocole MMS-GUR (Macroinvertebrates living in the Mineral Substrates of the Geomorphological Unit Rifle) présente les avantages suivants : 1) Facilité de repérage des seuils et meilleure accessibilité que les autres géoformes. 2) Aire d'échantillonnage réduite. 3) Echantillonnage de surfaces identiques grâce à l'utilisation du filet Surber. 4) Protocole applicable de la source à la disparition des seuils. 5) Gain de temps répercuté sur le coût tant sur le terrain qu'en laboratoire (détermination au genre, mais réduction possible aux EPT) . 6) Possibilité de comparer un ensemble de rivières dans des conditions analogues.