La spermatogenèse est le processus par lequel les cellules germinales se différencient pour former les spermatozoides. Elle se déroule à l’intérieur des tubes séminifères. Pendant la période embryonnaire, les précurseurs des cellules germinales adultes constituent un pool de cellules appelées cellules germinales primordiales (Primordial Germ Cells, PGCs), qui vont migrer pour aller coloniser les gonades (Durcova-Hills and Capel, 2008; Surani et al., 2008). Au cours de leur migration, les PGCs vont subir une reprogrammation épigénétique de l’ensemble de leur génome, qui leur sera nécessaire pour passer de l’état somatique à l’état de totipotence (Ohinata et al., 2005). Durant cette reprogrammation, l’ADN est massivement démethylé, entrainant l’activation de plusieurs gènes qui sont importants pour le développement des PGCs, mais également l’activation des éléments transposables (ETs) (Hajkova et al., 2008; Sasaki and Matsui, 2008; Surani and Hajkova, 2010). Ces derniers constituent environ 50% du génome des mammifères. Ils sont subdivisés en deux classes et sont connus par leur capacité à être mobilisés dans le génome (Zamudio and Bourc'his, 2010). Cette mobilisation se fait au hasard et constitue ainsi un risque considérable de mutations, qui peuvent provoquer des tumeurs, des pathologies de développement et une infertilité (Zamudio and Bourc'his, 2010). Pour cela, leur expression doit être contrôlée pour maintenir l’intégrité du génome de la lignée germinale. Pour toutes ces raisons, les PGCs ainsi que les cellules germinales en cours de méiose ont développé des stratégies de défenses pour contrôler la mobilisation et l’expression des ETs basées entre autre sur la voie des piwi-interacting RNA (piRNA) (Chuma and Pillai, 2009; Pillai and Chuma, 2012b). Dans le laboratoire du Pr. Stéphane Viville, mes travaux de thèse se sont concentrés sur l’étude d’un gène nommé Tex19 pour Testis Expressed gene chez la souris. Nous avons démontré que ce gène est spécifique des mammifères et est dupliqué chez le rat et la souris en deux paralogues nommés Tex19.1 et Tex19.2. Deux domaines hautement conservés ont été identifiés par alignement multiple des protéines TEX19 et nommés MCP et VPTEL. Ces domaines ne présentent aucune homologie avec des domaines déjà caractérisés, prévenant ainsi toute prédiction de leurs fonctions (Kuntz et al., 2008). L’étude du profil d’expression de Tex19.1 et Tex19.2 a montré que ces deux gènes sont exprimés dans l’ectoderme et les PGCs. Ils sont aussi co-exprimés dans le testicule de l’âge embryonnaire à l’âge adulte. Néanmoins, seul Tex19.1 est exprimé dans les ovaires et le précurseur du placenta appelé cône ectoplacentaire (Celebi et al., 2012). Le knockout (KO) de Tex19.1 provoque une infertilité masculine chez la souris avec un arrêt de la spermatogenèse au stade pachytène, accompagnée d’une surexpression d’un rétrotransposon, MMERVK10C (Ollinger et al., 2008). Récemment, il a été démontré que Tex19.1 joue aussi un rôle dans le développement du placenta (Reichmann et al., 2013). Au cours de mes trois années de thèse, nous avons approfondie l’étude du KO de Tex19.1dans le testicule, les cellules embryonnaires souches (Embryonic Stem Cells, ESCs) et le placenta (Tarabay et al., 2013). Nous avons également étudié le phénotype observé suite au double KO de Tex19.1 et Tex19.2. [...] / We recently characterized two new mammalian specific genes, Tex19.1 and its paralog Tex19.2. Both genes are expressed in pachytene spermatocytes in adult testes. In addition, Tex19.1 is expressed in pluripotent cells (ES, EG, iPS and PGC cells), the inner cell mass of the blastocysts and the placenta. In order to decipher Tex19 functions, we generate three types of knockout (KO): i) KO of Tex19.1 ii) KO of Tex19.2 iii) double KO (DKO) of both genes. All Tex19.1-/- KO animals are growth-retarded and half of them die just after birth. This phenotype is probably linked to placenta defects. Surviving adults Tex19.1-/- KO males display a variable spermatogenesis phenotype, associated with an up-regulation of one endogenous retrovirus, MMERVK10C. Tex19.2 KO mice exhibit a subtle phenotype. Few seminiferous epitheliums are degenerated while the rest appear normal. DKO show a fully penetrant phenotype similar to the most severe Tex19.1-/- phenotype. DKO males exhibit small testes. Despite the presence of spermatogonia and spermatocytes, spermatogenesis is blocked at the pachytene stage. By RNA deep-sequencing on 10 days old DKO and WT testes, prior to histological phenotype, 114 genes are significantly up-regulated and 320 genes significantly down-regulated in the DKO compared to the WT. Gene ontology analyses show that among of these genes, two essential pathways are altered: meiosis and the piRNA pathway. Consistent with that, GST-pulldown and immunoprecipitation experiments demonstrate that MIWI, MILI, MAEL and MVH are partners of TEX19. Considering PIWI proteins function in the silencing of transposable elements through the piRNA pathway, we checked if TEX19 paralogs bind piRNA. By immunoprecipitation using WT and KO testes, we show that both TEX19.1 and TEX19.2 bind small RNA of 30 nucleotides through their VPTEL domain. This study highlights the pivot role of Tex19 paralogs in three essential functions of mammalian life cycle, i.e. pluripotency, placenta-supported in utero growth and fertility. The functional similarities of both paralogs, through the expression control of one endogenous retrovirus and the binding of piRNAs, lead us to propose that Tex19 paralogs are new members of the piRNA pathway.

Le confort des véhicules automobiles est un élément stratégique et économique lors de leurs développements. L’un des enjeux de demain est la personnalisation du confort, qui ne pourra être atteinte qu'avec des modèles numériques originaux de pointe. En effet, il faudrait être capable de prendre en compte la diversité anthropométrique des occupants au niveau mondial. Dans ce contexte, Faurecia, équipementier de sièges d’automobile et leader dans ce domaine, souhaite optimiser son processus de conception, au moyen d’outils numériques permettant d’analyser le confort dès les premières étapes de la conception. Cependant, à l’heure actuelle, aucun outil numérique n’est disponible pour valider le confort du dossier. Le but de cette étude est donc de développer un outil numérique d’évaluation du confort du dos pour la conception des sièges en tenant compte des différences interindividuelles. Cet outil repose sur le développement d’un modèle biomécanique paramétré du tronc. Tout d’abord, une campagne d’essais a permis d'identifier la reproductibilité d’assise d’un volontaire dans une position standardisée (position, répartition de pression). Un modèle paramétré en éléments finis du tronc a été développé et permettra de simuler ces conditions expérimentales. Le modèle a été validé d’un point de vue géométrique et le maillage a été analysé. Pour valider complètement le modèle et pour permettre son utilisation par les équipementiers, des positions assises, dont la courbure du rachis est connue, devront être simulés. Puis, le modèle sera évalué pour l’analyse du confort par comparaison des cartographies de pression à l’interface homme/siège. / The comfort of motor vehicles is a strategic and economic element in their developments. One of the future challenges is the individual comfort, which can only be achieved with original digital models. Indeed, we should be able to take into account the diversity of anthropometric occupants in the worldwide. In this context, Faurecia, automotive seating manufacturer and leader in this field, wishes to optimize its design process through digital tools to analyze comfort in the early design steps. However, at present, no digital tool is available to validate the comfort of the backrest. The purpose of this study is to develop a numerical assessment tool for the comfort of the backrest design taking into account individual differences. This tool is based on the development of a biomechanical trunk model. Firstly, a test campaign allowed identifying the sitting reproducibility of a volunteer in a standardized position (position, pressure distribution). A parametric finite element model of the trunk was developed and will allow simulating these experimental conditions. The model was validated from a geometrical point of view and the mesh was analyzed. To fully validate the model and allow its use by OEMs, sitting positions which the spine curvature is known will be simulated. Then the model will be evaluated for the comfort analysis by comparison of the pressure maps to the human/seat interface.

Dans un contexte mondial d’accroissement de la demande en travaux souterrains en sites urbains, l’ingénieur doit disposer d’outils et de méthodes performants pour concevoir des ouvrages sûrs, à risques évalués et maîtrisés. La prévision des tassements provoqués par le creusement de tunnels en site urbain repose largement sur des méthodes empiriques. Dans ce mémoire, on propose une méthode de prévision des tassements pour des tunnels creusés par la méthode conventionnelle avec présoutènements. Cette méthode est basée sur des modèles éléments finis tridimensionnels avec CESAR-LCPC. On s’intéresse d’abord aux spécificités des tunnels urbains, et aux limites des différentes méthodes empiriques et numériques. On introduit ensuite une loi de comportement du sol qui combine une élasticité non-linéaire et une isotropie transverse. Le modèle reproduit le profil, notamment la largeur, des cuvettes de tassements empiriques de référence et facilite les études de sensibilité. Le dimensionnement des présoutènements, boulons en fibre de verre et voûte parapluie, est ensuite décrit pour la maîtrise des tassements. La dernière partie est une étude de cas d’une conception par analyse de risques d’un ouvrage représentatif du contexte du Grand Paris Express / In a context of increasing demand for underground works in urban areas worldwide, the engineers must have efficient tools and methods to design safe structures, with assessed and managed risks. The prediction of settlements due to urban tunnelling is mainly made with empirical methods. In this dissertation, we propose a method of settlements prediction for tunnels built using conventional methods (i.e. without TBM), with reinforcements. This method is based on three dimensional finite element models with CESAR-LCPC. In the first place, we present the specificities of urban tunnels, and the limitations of numerical and empirical methods. Then, we introduce a constitutive model for the soil which combines a non-linear elasticity and a cross-anisotropic behaviour. This model reproduces the shape, and especially the width, of the reference empirical settlement troughs and permits easy sensitivity analysis. The design of reinforcements, fibreglass bolts and umbrella arches, is then described for the purpose of reducing the settlements. The last section is a case study of risk analysis design for a tunnel typical for the context of the Grand Paris Express project

Les TAS (Telomeric Associated Sequences) sont des régions sub-télomériques répétées non codantes formant un locus hétérochromatique chez Drosophila melanogaster. Il existe deux grandes familles de TAS, les TAS-R et les TAS-L possédant une structure et des propriétés différentes. Durant cette thèse, j'ai montré que les TAS dériveraient d'une séquence commune appelée TLL rapprochant ainsi les TAS-R et les TAS-L. Par ailleurs, une étude des populations de drosophiles récoltées récemment dans la nature a permis de montrer qu'il existe une pression de sélection pour la présence du TAS-X dans ces souches alors que celui peut être perdu quand les drosophiles sont maintenues dans les laboratoires pendant plusieurs générations. Le TAS-X pourrait avoir un rôle différent dans la nature. Par ailleurs, j'ai montré que les locus TAS permettent l'établissement de la répression des séquences qui s'y insèrent par la transmission de ses propriétés épigénétiques. Ce type de mécanisme pourrait être généralisé aux autres locus producteurs de piRNA du génome qui assurerait ainsi la répression d'un nouvel élément qui arriverait dans une " trappe génomique ". / TAS (Telomeric Associated Sequences) are heterochromatic subtelomeric region made of non coding repeated sequences in Drosophila melanogaster. There are two TAS families : TAS-R and TAS-L, with different structures and properties. In this study, we are showing that the TAS could have derived from a common sequence called TLL suggesting that TAS-R and TAS-L are more related than previously thought. Moreover, analysis of drosophila populations recently collected from the wild have shown that there is selection pressure for the presence of TAS-X in those lines, while this locus can be lost when flies are maintened in laboratory conditions for several generations. Thus TAS-X could have a special role in the wild. I have also shown that TAS loci transfer their epigenetic properties to the sequences that land in their loci, thereby establishing their repression. This kind of mechanism could be generalized to the other genomic piRNA producing loci that would ensure the repression of a novel element landing in a « genomic trap ».

L'archet, élément indispensable à la production sonore des instruments à cordes frottées, a jusqu'à présent fait l'objet de peu d'études scientifiques. Le travail présenté a pour objectif de mieux comprendre son comportement mécanique en situation de jeu. À cette fin, des modèles numériques sont développés. La baguette, précontrainte par la tension du crin, est modélisée par des éléments finis de poutre en formulation corotationnelle, afin de prendre en compte la non-linéarité géométrique inhérente au problème. Un premier modèle (2D) rend compte du comportement de l'archet dans le plan. Il donne lieu à une étude numérique sur une géométrie standard, visant à mettre en évidence l'influence des paramètres de fabrication et de réglage sur le comportement de l'archet sous tension. Un second modèle (3D) intègre le caractère tridimensionnel des sollicitations rencontrées en situation de jeu, prenant en compte la flexion latérale de la baguette. Une procédure non destructive de détermination des propriétés mécaniques du bois et de la mèche, basée sur une méthode inverse utilisant le modèle 2D, est proposée. À titre de validation expérimentale, des résultats numériques obtenus avec le modèle 3D sont confrontés aux résultats de mesures sur deux archets, pour différents réglages du cambre et de la tension. L'effet de la précontrainte sur la raideur de flexion latérale de la baguette est mis en exergue. Le bon accord observé confère au modèle un caractère prédictif, offrant des perspectives d'utilisation en tant qu'outil d'aide à la facture. Par ailleurs, la stabilité de l'archet est un problème que les facteurs doivent prendre en considération. Un modèle phénoménologique basé sur un système mécanique simple est présenté. Il vise à donner certaines tendances sur les conditions d'apparition d'une instabilité par bifurcation ou par point limite, en faisant une analogie avec les propriétés de l'archet. Le calcul numérique du comportement pré- et post-critique de l'archet permet d'identifier des cas d'instabilité similaires, dont on discute les conséquences possibles sur le jeu et la facture. Dans une dernière partie, des essais en jeu axés sur les réglages du cambre et de la tension sont effectués par des musiciens. Les résultats de ces tests subjectifs tendent à montrer l'influence des paramètres de réglage examinés dans l'appréciation des qualités de jeu. / The bow, which is essential to produce the sound of bowed string instruments, has been little studied. The present work aims to better understand its mechanical behavior in playing situation. To this end, numerical models are developped. The stick, which is prestressed due to hair tension, is modelized by beam finite elements. A corotational formulation is adopted to take into account geometric nonlinearity. A first model (2D) concerns the in-plane behavior of the bow. It is used within a numerical study aiming at showing the influence of making and adjusting parameters on the tightened bow. A second model (3D) takes into account out-of-plane loading that makes the stick bend laterally. A non-destructive procedure to determine mechanical properties of wood and hair is proposed. It is based on an inverse method using the 2D model. As an experimental validation, numerical results obtained with the 3D model are confronted to measurement on two bows, for different settings of camber and hair tension. The effect of prestress on lateral bending stiffness is highlighted. A good agreement is observed. Thus, the model can be considered as predictive and might be used as an aid to bow making. Furthermore, the stability of a bow is a problem considered by bow makers. A phenomenological model based on a simple mechanical system is presented. It aims to give tendancies on conditions at which bifurcation or limit point instability can occur, by drawing an analogy with the bow. The numerical computation of pre- and post-critical behavior of the bow shows similar instability cases. Their possible consequences on playing and making are discussed. Finally, playing tests with musicians are carried out, focusing on the adjustment of camber and hair tension. The results tend to show the influence of the considered adjustment parameters on the assessment of playing qualities.

Les années 2000 sont marquées par l’émergence et la diffusion de souches résistantes aux antibiotiques en particulier chez les entérobactéries. Un des principaux mécanismes de résistance concerne les bêta-lactamines, ce sont les bêta-lactamases. Certains mécanismes de résistances ont connus ou connaissent actuellement un certain succès comme les bêta-lactamase à spectre étendu (BLSE) de type CTX-M puis récemment les carbapénèmases. La transmission de plasmides porteurs de ces enzymes joue un rôle prépondérant ainsi que certaines espèces comme Klebsiella pneumoniae et Escherichia coli qui est l’entérobactérie prépondérante dans le tube digestif de l’homme et des animaux et également la principale cause d’infection. Dans ce travail, nous avons étudié le transfert par transposition qui est le mécanisme clé de cette diffusion via différents plasmides parmi les plus prépondérants chez les entérobactéries dont essentiellement E. coli et K. pneumoniae. Nous avons également recherché une éventuelle relation avec le groupe phylogénétique, les gènes de résistance, type de plasmides et systèmes d’addiction plasmidique. Ce travail montre que les plasmides IncF ayant acquis TEM-1 ont de multiples systèmes d’addiction avec une fréquence plus élevée que les souches sensibles. Ce qui contribuerait à leur maintenance dans l’hôte. Les plasmides à large spectre d’hôte sont très rares chez ces souches de manière générale. Il ne semble pas y avoir de relation entre le groupe phylogénétique et les gènes de résistances dans cette étude. Quant au phénomène de transposition, il suscite la mise au point de conditions opératoires qui le régisse. Une détermination des conditions de stress a été réalisée et il reste à tracer le phénomène à proprement dit. / The last years are characterized by the spread of antibiotics resistant strains particularly in Enterobacteriacae. Various mechanisms of resistances were acquired and transmitted by species like K. pneumoniae. Bacterial plasmids play an important role in the horizontal transfer of antimicrobial drug resistance genes like: CTX-M enzymes witch become the most prevalent family of ESBLs and recently carbapenemases. In this work, we studied the transfer by transposition, the key mechanism of resistance genes diffusion, between different plasmids. We also sought a possible relation between the genetic background and the frequency of transposition, by testing various types of plasmids among the most prevalent E. coli and K. pneumoniae. This work shows that IncF plasmids having acquired TEM-1 have multiple addiction systems with a frequency higher than the sensitive strains. It would contribute to their maintenance in the host. By the way, broad range plasmids are very rare at these strains. In addition, it does not seem to be a relation between the phylo-group and the genes of resistances in this study. For the transposition event, we start to settle the operating conditions which govern this phenomenon. A determination of the stress conditions was established and it remains to be completed.

La gestion des sites et sols pollués repose sur l’évaluation des expositions aux contaminants. Le retour d’expérience montre que les voies d’exposition directe, et notamment l’ingestion de terre pour les enfants, engendrent les niveaux de risque les plus élevés. Actuellement, en se basant sur la concentration totale d’un polluant dans le sol, l’évaluation des risques tend à être surprotectrice dans la mesure où seule une fraction de la substance peut pénétrer à l’intérieur de l’organisme. L’objectif de l’étude est de mettre en évidence que le test in vitro UBM (Unified Barge Method) de bioaccessibilité est pertinent pour estimer la fraction biodisponible des ETM dans les sols. Pour cela, il est nécessaire de démontrer que la solubilisation des contaminants dans le tractus gastro-intestinal est une étape limitante dans le processus de biodisponibilité et d’autre part que les mesures de bioaccessibilité sont corrélées aux mesures de biodisponibilité. Pour 15 sols sélectionnés sur trois sites contaminés différents, l’étude montre que la biodisponibilité est très variable pour le plomb (8% à 82%), le cadmium (12% à 91%) et l’arsenic (3% à 78%). Pour l’antimoine, les valeurs de biodisponibilité relative et de bioaccessibilité sont très faibles indépendamment des caractéristiques contrastées des sols (valeurs < 20%). De ce fait, ces conditions ne permettent pas de valider le test in vitro pour l’antimoine. Les résultats des corrélations, pour les trois autres contaminants, démontrent que la bioaccessibilité est l’étape limitante de la biodisponibilité et que le test UBM est pertinent pour estimer la bioaccessibilité de ces éléments dans les sols. Notre étude met également en évidence l’impact de la matrice sol sur les variations des valeurs de bioaccessibilité. Ainsi, il a été montré que la distribution des contaminants sur les différentes phases porteuses du sol est un paramètre majeur et robuste pour expliquer les variations de la bioaccessibilité pour l’ensemble des sols étudiés. Les résultats de l’étude mettent en lumière que le test in vitro UBM peut fournir une alternative possible aux investigations in vivo afin d’affiner les niveaux d’exposition des ETM suite à l’ingestion de sol / The management of contaminated soil is based on the assessment of exposure of pollutants. The review shows that the direct routes of exposure, including soil ingestion for children, generate the highest risk levels. Currently, based on the total pollutant concentration in soil, risk assessment tends to be overestimate because only a fraction of the substance may penetrate into the body. The aim of the study is to demonstrate that in vitro UBM test (Unified Method Barge) is relevant to estimate the bioavailable fraction of metals in the soil by estimating the bioaccessible fraction. For this, it is necessary to show that the solubilization of contaminants in the gastrointestinal tract is a limiting step in oral bioavailability process and that bioaccessibility is correlated to bioavailability. For 15 soils selected on three different sites, the study shows that bioavailability is highly variable for lead (8% to 82%), cadmium (12% to 91%) and arsenic (3 % to 78%). For antimony, the relative bioavailability and bioaccessibility values are very low independently of the different soil characteristics (values <20%). Thus, these conditions do not allow to validate in vitro test for antimony. The results of correlations, for the three other contaminants, show that bioaccessibility is the limiting step in the bioavailability process and that UBM test is relevant to estimate the bioaccessibility. Our study also highlights the impact of the soil matrix on the variation of bioaccessibility values. Thus, it was shown that the distribution of contaminants in the different bearing phases of soil is a major and robust parameter to explain the variations of bioaccessibility for all soils studied. The results of the study highlight that the in vitro UBM test is a promising alternative to in vivo investigations to measure the exposure levels of metals after soil ingestion

Les sols sont définis comme étant caillouteux à partir d’une proportion supérieure à 35 % d’éléments grossiers. Les sols caillouteux - dont certains supportent des zones de grandes cultures - couvrent environ 30% de la superficie de l’Europe occidentale. Outre le fait qu’ils sont plus contraignants pour la production agricole car les opérations culturales y sont plus délicates, les sols caillouteux sont souvent des sols peu épais ; ils contribuent ainsi de façon significative à la recharge des nappes mais sont a priori très sensibles au lessivage hivernal du nitrate et des produits phytosanitaires. Malgré leur grande étendue géographique et leurs propriétés spécifiques, les sols caillouteux ont été peu étudiés. Devant ce déficit de connaissances et devant les problèmes spécifiques posés par les sols caillouteux (variabilité de la phase caillouteuse, échanges entre la phase caillouteuse et la fraction fine des sols), tant en termes de production végétale qu’en termes de protection de l’environnement, ce projet de thèse a eu pour objectifs de : i) déterminer la réserve utile des éléments grossiers de sols caillouteux d’origine sédimentaire ; ii) d’évaluer qualitativement et quantitativement la pierrosité de sols caillouteux à l’échelle parcellaire ; et iii) d’estimer la réserve utile effective de sols caillouteux et leur fonctionnement hydrique sur de grands territoires agricoles. Grâce à des analyses au laboratoire, nous avons montré que les cailloux étaient saturés en eau à -100 hPa et que les teneurs en eau à la capacité au champ et au point de flétrissement pouvaient s’exprimer simplement en fonction de la masse volumique, ce qui a permis de définir des fonctions de pédotransfert robustes et opérationnelles pour le calcul de l’humidité utile des éléments grossiers. Grâce à l’analyse du bruit du signal de la résistivité électrique, mesurée in situ par prospections géophysiques, il a été possible d’évaluer leur pierrosité volumique à l’échelle d’une parcelle. Enfin, à l’échelle régionale, nous avons montré que la non-prise en compte du volume de la phase caillouteuse et/ou de ses propriétés conduisait à des sous-estimations de 20 % de la réserve utile, ce qui avait pour conséquence une surestimation du déficit hydrique de 20 mm par an en moyenne, avec une grande variabilité spatiale. Ces travaux permettront, à terme, une meilleure gestion spatialisée des agrosystèmes, aux échelles locales et régionales. En effet, les nouvelles propriétés hydriques calculées permettront d’améliorer la compréhension du fonctionnement environnemental spatialisé des sols afin de mieux estimer certains risques (lessivage de nitrate, émissions de gaz à effet de serre par les sols, etc.). / Stony soils are soils containing a proportion of rock fragments larger than 35%. These soils - including intensive agricultural areas - cover about 30% of the surface of Western Europe. Stony soils are not only more stringent for agricultural production because the farming operations are usually more difficult, but also they are often thin; they then significantly contribute to the groundwater recharge, but are they are very sensitive to winter leaching of nitrate and pesticides. Despite their geographical spread and their specific properties, the stony soils have not been largely studied whereas they present specific scientific problems (variability of phase stony, exchanges between the stony phase and the fine fraction of soil). In that context, this thesis aimed at: i) determining the available water content of rock fragments from rock fragments of sedimentary origin; ii) assessing qualitatively and quantitatively the stoniness of stony soils at field scale; and iii) estimating the effective available water content of stony soils and their hydric functioning for large agricultural areas. From laboratory experiments, we demonstrated that rock fragments were saturated for a water potential of -100 hPa and that their water content at field capacity and at permanent wilting point could be easily estimated from their bulk density, which enable to define robust and operational pedotransfer functions for the estimation of the available water content of rock fragments. Thanks to the analysis of the signal noise of the electrical resistivity, measured in situ by geophysical prospectings, it was possible to assess the stoniness of stony soils at the plot scale. Finally, at the regional scale, we demonstrated that the available water content could be underestimated of about 20 % when the volume and/or properties of rock fragments were not taken into account, which induced overestimations of the hydric deficit of about 20 mm as a mean, with high spatial variability. This work will ultimately be used for a better spatial management of agricultural soils, at local and regional scales. Indeed, the new hydric properties will help in improving our knowledge of the environmental spatial soil functioning in order to better estimate some risks (nitrate leaching, greenhouse gas emissions from soils).

Cette thèse porte sur le problème de la diffration acoustique par un obstacle et sa résolution numérique par la méthode des éléments finis de frontière. Dans les trois premiers chapitres, on s'intéresse au cas où l'obstacle possède des singularités géométriques. Nous traitons le cas particulier des singularités de bord, courbes ouvertes en dimension 2, et surfaces ouvertes en dimension 3. Nous introduisons un formalisme qui permet de retrouver les bonnes propriétés de la méthode pour des objets réguliers. Une fonction de poids est définie sur les objets diffractant, et les opérateurs intégraux usuels (simple-couche et hypersingulier) sont renormalisés de manière adéquate par ce poids. Des préconditioneurs sont proposés sous la forme de racines carrées d'opérateurs locaux. En dimension 2, nous proposons une analyse théorique et numérique complète du problème. Nous montrons en particulier que les opérateurs intégraux renormalisés font partie d'une classe d'opérateurs pseudo-différentiels sur des courbes ouvertes, que nous introduisons et étudions ici. Le calcul pseudo-différentiel ainsi développé nous permet de calculer des paramétrices des les opérateurs intégraux qui correspondent aux versions continues de nos préconditionneurs. En dimension 3, nous montrons comment ces idées se généralisent théoriquement et numériquement dans le cas pour des surfaces ouvertes. Dans le dernier chapitre, nous introduisons une nouvelle méthode de calcul rapide des convolutions par des fonctions radiales en dimension 2, l'une des tâches les plus coûteuses en temps dans la méthode des éléments finis de frontière. Notre algorithme repose sur l'algorithme de transformée de Fourier rapide non uniforme, et est la généralisation un algorithme analogue disponible en dimension 3, la décomposition creuse en sinus cardinal. / In this thesis, we are concerned with the numerical resolution of the problem of acoustic waves scattering by an obstacle in dimensions 2 and 3, with the boundary element method. In the first three chapters, we consider objects with singular geometries. We focus on the case of objects with edge singularities, first open curves in the plane, and then open surfaces in dimension 3. We present a formalism that allows to restore the good properties that held for smooth objects. A weight function is defined on the scattering object, and the usual layer potentials (single-layer and hypersingular) are adequately rescaled by this weight function. Suitable preconditioners are proposed, that take the form of square roots of local operators. In dimension 2, we give a complete theoretical and numerical analysis of the problem. We show in particular that the weighted layer potentials belong to a class of pseudo-differential operators on open curves that we define and analyze here. The pseudo-differential calculus thus developed allows us to compute parametrices for the weighted layer potentials, which correspond to the continuous versions of our preconditioners. In dimension 3, we show how those ideas can be extended theoretically and numerically, for the particular case of the scattering by an infinitely thin disk. In the last chapter, we present a new method for the rapid evaluation of discrete convolutions by radial functions in dimension 2. Such convolutions represent a computational bottleneck in the boundary element methods. Our algorithm relies on the non-uniform fast Fourier transform and generalizes to dimension 2 an analogous algorithm available in dimension 3, namely the sparse cardinal sine decomposition.

La fabrication de grandes pièces structurelles aéronautiques en alliage d’aluminium nécessite la réalisation de multiples étapes de mise en forme (laminage, matriçage, forgeage…), de traitements thermiques et usinage. Pendant ces étapes de fabrication, les différents chargements thermomécaniques subis par la pièce avant son usinage induisent des déformations plastiques ainsi que des modifications de la microstructure qui sont sources de contraintes résiduelles. A ces contraintes résiduelles issues de l’histoire thermomécanique de la pièce, viennent s’ajouter celles issues directement de l'étape d'usinage. En effet lors de cette étape jusqu’à 90% de la matière initiale d'une pièce peut être retirée en utilisant des conditions de coupe parfois sévères. Les pièces aéronautiques présentent parfois des géométries complexes avec des parois minces. Ainsi, pendant et à l’issue de l’usinage, la géométrie de la pièce usinée se trouve fortement modifiée et une redistribution des contraintes résiduelle est alors à l’œuvre. Ces contraintes résiduelles qu’elles soient héritées ou induites par le procédé, influencent fortement la géométrie finale obtenue et sont une des causes principales de non-conformité des pièces avec les tolérances dimensionnelles du produit fini. Engendrant une perte conséquente pour les industries manufacturières. Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes concentrés sur la prise en compte de ces deux types de contraintes résiduelles dans un modèle numérique de prédiction des distorsions. Nous nous sommes uniquement focalisés sur les pièces en aluminium issues de l’aéronautique. Nous avons ainsi couplé des modèles numériques avancés d’immersion et de remaillage avec un logiciel industriel existant afin de proposer une nouvelle solution numérique, rapide et robuste. En se basant sur les hypothèses de la littérature nous avons décidé de simuler l’usinage comme un enlèvement de matière massif où la trajectoire de l’outil et les machine seront négligées. L’objectif numérique est donc de proposer une méthode qui puisse rendre compte de la redistribution des contraintes résiduelles au sein de la pièce. Chaque étape de la gamme d’usinage est ainsi représentée par une étape de remaillage où le « volume usiné » sera supprimé du maillage pour céder ensuite sa place à un calcul mécanique permettant de rendre compte de la réorganisation des contraintes et les déformations qu’elle induisent. Ce processus itératif, réalisé dans un environnement parallèle a nécessité de nombreux développements numériques. Ainsi une nouvelle stratégie de remaillage et de repartitionnement a été proposée pour pouvoir obtenir un maillage à même de capturer les contraintes résiduelles issues de l’usinage en proche surface ainsi que pour réduire de manière significative les temps de calcul liés aux modifications de la géométrie par la découpe. Un modèle d’élasticité linéaire simplifié a aussi été ajouté au programme pour réduire le coût numérique des calculs mécaniques et permettre de traiter des problèmes de taille plus conséquente sur des ordinateurs de puissance raisonnable. Afin de confirmer les résultats obtenus par ces calculs, les simulations ont été comparées à des résultats expérimentaux tirés de la littérature et réalisés spécifiquement pour ce travail de thèse. / The manufacture of large aeronautical structural parts made of aluminium alloys requires multiple forming steps (rolling, die forging, forging, etc.), heat treatment and machining. During these manufacturing steps, the various thermomechanical loads suffered by the part before its machining induce plastic deformations as well as modifications of the microstructure which are sources of residual stresses. In addition to these residual stresses resulting from the thermomechanical history of the part, others result directly from the machining step. Indeed, during this step, up to 90% of the raw material of a part can be removed using sometimes severe cutting conditions. Aeronautical parts sometimes have complex geometries with thin walls. Thus, during and after machining, the geometry of the machined part is significantly modified by the redistribution of residual stresses at work. These residual stresses, whether inherited or induced by the process, strongly influence the final geometry obtained and are one of the main causes of non-conformity of the parts with the dimensional tolerances of the finished product. This results in a significant loss for manufacturing industries. In this thesis work, we focused on considering these two types of residual stresses in a numerical model predicting distortions. We focused only on aluminium parts from the aeronautics industry. We have thus coupled advanced numerical fitting and remeshing models with existing industrial software to provide a new numerical solution, fast and efficient. Based on the assumptions in the literature, we decided to model machining as a massive material removal where tool path and interaction with the machine will be neglected. The numerical objective is therefore to propose a method that can account for the redistribution of residual stresses within the part. Each step of the machining plan is thus represented by a remeshing step where the "machined volume" will be removed from the mesh followed by a mechanical computation to account for the reorganization of stresses and the deformations they induce. This iterative process, carried out in a parallel environment, required many numerical developments. Thus, a new remeshing and repartitioning strategy has been proposed to obtain a mesh capable of capturing the residual stresses resulting from near-surface machining and to significantly reduce the calculation times associated with changes in geometry through cutting. A simplified linear elasticity model has also been added to the approach to reduce the numerical cost of mechanical computation and allow for larger problems to be addressed on computers of reasonable power. In order to confirm the results obtained by these computations, the simulations were compared with experimental results from the literature and carried out specifically for this thesis work.