Géosynthétiques bentonitiques (GCLs) sont matériaux synthétiques composées par un noyau de bentonite sodique ou calcique, en poudre ou en granulats, liés à un ou plus couches de géosynthétiques (geotextiles ou geomembranes en générale). Les GCLs peuvent être aiguillettes, cousus, liés par adhésive, entre autres. Lorsque le GCL est confinée et hydratée, il présente de bonnes propriétés d'étanchéité pour accomplir la fonction de barrière. Sa performance dépend, généralement de la conductivité hydraulique de la bentonite. Grâce à leur faible perméabilité, les GCLs sont souvent installés au fond ou couverture des Installations de Stockage de déchets (ISD) associés avec l'argile compactée (CCL) ou avec la geomembrane (GM). Des études précédentes ont investigué les facteurs qui affectent la fuite de gaz/liquide au travers les GCLs ou les étanchéités composites. Malgré la nature de la bentonite soit si importante pour la perméabilité des GCLs, il n'y a pas dans la littérature concernant l'influence de la nature de la bentonite dans la fuite de gaz au travers les GCL ou la fuite de liquide au travers les étanchéités composites. C'est pour quoi cette étude s'intéresse. On propose d'étudier également l'effet du procès de manufacture du GCL dans l'écoulement de liquide et transmissivité de l'interface GM-GCL. Deux études sont été menés : (i) investigation de la perméabilité aux gaz des GCL ; (ii) investigation du transfert de liquide au travers des étanchéités composites GM-GCL-CCL du a un endommagement dans la GM. Pour la première étude un équipement proposé récemment, basée sur la méthode de chute de pression a été utilisé pour mesurer la perméabilité aux gaz des GCLs. Trois GCLs cousus à base de bentonites de différentes natures (sodique naturelle, calcique naturelle et calcique activée) ont été testés. Les résultats indiquent que la teneur en eau gravimétrique nécessaire pour atteindre une certaine valeur de perméabilité dépend de la bentonite. Concernant la teneur en eau volumique, pratiquement la même relation a été obtenue, indépendamment de la bentonite. D'autres facteurs ont affecté plus significativement la perméabilité au gaz des GCLs : la dessiccation du au flux de gaz peut causer l'augmentation de la perméabilité et compromettre la performance du GCL comme barrière étanche. La deuxième étude s'est concentré dans l'investigation de l'influence des caractéristiques du GCL sur l'écoulement de liquide au travers une étanchéité composite.GM-GCL-CCL. Quatre types de GCLs avec deux procès de manufacture (aiguilleté ou cousu) et deux natures de bentonite (sodique naturelle ou calcique naturelle) ont été testés. Les résultats indiquent que la nature de la bentonite n'affecte le flux que pendant le régime transitoire. Les valeurs de transmissivité de l'interface GM-GCL ont été calculées par une solution analytique qui a également possibilité des prédictions du débit de fuite au travers des étanchéités composites en configurations typiques du fond des ISD. Les résultats indiquent une faible influence de la nature de la bentonite dans l'écoulement de liquide au travers les étanchéités composites. Au même temps on a note une certaine influence des chemins préférentielles de flux, notamment pendant le régime transitoire.

L'adhésion cellulaire est un processus biologique fondamental contrôlé par des liaisons moléculaires spécifiques entre ligands et récepteurs attachés à des surfaces. La formation et la rupture de ces liens dépendent de facteurs cinétiques, mécaniques et structurels. Le but de ce travail était d'observer comment l'interaction ICAM-1 (Inter- Cellular Adhesion Molecule 1) - anti ICAM-1 pouvait être modifiée en jouant i) sur la multivalence de molécules impliquées dans la liaison ii) sur la topographie de surface et iii) sur la mobilité des ligands. A cette fin, on a principalement utilisé une chambre à flux laminaire, complété par une détection de molécule unique par fluorescence. L'étude sur les effets de multivalence, utilisant des monomères et dimères d'ICAM-1, a été réalisée en absence ou en présence d'une force mécanique, montrant la plus grande stabilité des liaisons divalentes. En outre, un renforcement avec la force et le temps a été trouvé et décrit avec une fonction à deux paramètres, montrant, pour les liaisons divalentes, un comportement intermédiaire entre rupture parallèles et successives des liaisons monovalentes. La fréquence d'adhésion des liaisons monovalentes et divalentes présente différentes valeurs causées par la différence de longueur de ces molécules. Les expériences d'adhésion ont été effectuées en variant la topographie du substrat à l'échelle nanométrique pour les molécules étudiées. Une comparaison des cinétiques de liaisons sur ces surfaces ne montrent pas de différences soit dans la formation ou dans la rupture. Dans l'écoulement, le temps de contact entre les molécules est contrôlé par la convection de microsphères. Des résultats récents montrent qu'un temps minimum est requis pour former la liaison (Robert et al. 2011). Pour tester cette prédiction, les ligands sont ancrés à une bicouche lipidique (SLB) pour étudier comment la diffusion peut modifier l'adhésion. Expérimentalement, les fréquences d'adhésion des liaisons ont montré un comportement similaire pour les SLB fixes et fluides. Toutefois, une simulation numérique 2D prédit un effet sur la formation de la liaison, même lorsque la diffusion des ligands est faible. Il semblerait que la diffusion joue un rôle dans la dissociation de la liaison, limitant fortement la dissociation de la bicouche fluide. Cet effet peut être expliqué par la présence éventuelle de liaisons multiples dues à l'accumulation des ligands sur la surface de contact. La chambre à flux laminaire et le suivi de particule individuelle a permis de mieux comprendre les mécanismes d'adhésion et le comportement de l'interaction des molécules d'ICAM-1 au niveau de molécule individuelle, lorsque l'environnement moléculaire a été modifiée. Des travaux similaires peuvent être effectuées sur d'autres molécules d'adhésion afin d'atteindre une connaissance beaucoup plus large des mécanismes d'adhésion, ou sur les liaisons entre TCR et pMHC qui sont extrêmement importantes dans la réponse immunitaire.

Le travail porte sur la compréhension de l'influence de la transpiration sur le bilan hydrique d'un système irrigué-drainé. Il est divisé en deux parties : une expérimentale (en laboratoire et sur le terrain) et une de modélisation. En laboratoire nous avons tenté de déterminer si les prélèvements de la canne à sucre, de la variété la plus répandue dans la plaine du Gharb au Maroc (CP 66-345), sont affectés par des conditions d'engorgement du sol. La canne s'est développée pendant six mois en lysimètre avec une nappe maintenue à l'aide d'un vase de Mariotte à 70 cm de profondeur. La nappe a ensuite été successivement remontée à 0,45, 0,2 et 0,05 m de profondeur pendant 21, 31 et 24 jours, respectivement. La transpiration a été mesurée à l'aide de capteurs de flux de sève. Aucune diminution des prélèvements racinaires n'a été observée avec les conditions d'engorgement du sol. In situ sur la station expérimentale du Gharb, nous avons étudié la possibilité de déterminer la transpiration d'un couvert de canne à sucre (de près de 200 000 tiges) à partir de mesures de flux de sève de seize tiges de canne à sucre. Différentes méthodes d'extrapolation des flux de sève de quelques tiges à la transpiration du couvert ont été testées ; elles ont toutes montré une surestimation de 30 à 75 % en moyenne, sur une période de dix jours, par rapport à l'évapotranspiration potentielle calculée à partir du bilan énergétique. La seconde partie du travail a porté sur l'étude du fonctionnement et la comparaison de deux fonctions puits racinaires. La première fonction, nommée fonction α, pondère la transpiration potentielle par un paramètre dépendant de la succion de l'eau du sol et par la densité racinaire. Dans la seconde fonction, nommée fonction Ψ r, les prélèvements sont proportionnels à la différence de succion au niveau du sol et des racines, à la conductivité hydraulique du sol et à la densité racinaire. La fonction α a été étudiée à travers le code commercial Hydrus 2D (Simunek et al., 1996) que nous avons utilisé en l'état alors que nous avons modifié le code SIC (Système Intégré de Conception) (Breitkopf et Touzot, 1992) pour y introduire et ajuster la fonction Ψr. Ces deux fonctions ont été utilisées pour déterminer le profil de distribution des prélèvements racinaires de la canne à sucre développée en laboratoire. Nos simulations ont montré que la fonction Ψr est la mieux adaptée pour rendre compte des prélèvements en présence d'une nappe superficielle dans le profil racinaire. La fonction α s'est en effet révélée inadaptée principalement parce qu'elle ne tient pas compte de la conductivité hydraulique non saturée du sol. Finalement le comportement d'une nappe se tarissant sous l'effet conjugué d'un système de drainage gravitaire souterrain et de la transpiration a été analysé. Le fonctionnement des deux fonctions puits racinaires α et Ψr a été comparé pour des sols caractérisés par des propriétés hydrodynamiques différentes. Les résultats des simulations ont été analysés en terme de proportions relatives d'eau évacuée par drainage gravitaire et par transpiration. Les relations débit au drain-hauteur de nappe à l'interdrain obtenues au cours de nos simulations ont été étudiées via une relation dérivée des approches dites "saturées" du fonctionnement du drainage (Lesaffre, 1989 ; Bouarfa et Zimmer, 1996) tenant compte de la contribution au débit de l'évapotranspiration.

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L'immobilisation assise chronique provoque de nombreuses adaptations des systèmes musculaire, cardiorespiratoire et ostéoarticulaire. Cette situation entraîne la personne dans « la spirale du déconditionnement». La stase sanguine liée à la position assise augmente les risques de développer des maladies cardiovasculaires d'origine périphérique. Les dispositifs médicaux accessibles aux personnes dépendantes d'un fauteuil roulant sont rares et souvent inadaptés à une utilisation autonome au domicile. La première partie de ce travail, menée en collaboration avec la société DCO Engineering, a permis la mise au point d'un ergocycle motorisé (R-go dom) à la suite du développement d'un modèle théorique et d'une analyse cinématique. Ce dispositif est accessible depuis un fauteuil roulant et compatible avec les possibilités articulaires de cette population. La deuxième partie de ce travail a consisté à évaluer l'intérêt thérapeutique de l'exercice de pédalage passif sur le système cardiovasculaire périphérique. Une première étude a montré chez des sujets paraplégiques dépendant d'un fauteuil roulant (n=15) qu'un exercice de pédalage passif aigu entraîne une augmentation du flux sanguin (+30%) et une diminution des résistances au niveau de l'artère fémorale. Une seconde étude a mis en évidence la faisabilité et les adaptations cardiovasculaires périphériques, induites par 6 semaines d'entraînement en pédalage passif réalisées au domicile de sujets paraplégiques (n=14). Enfin, les sujets neurologiques représentant une part importante de la population dépendante d'un fauteuil roulant, nous avons évalué l'impact de cet exercice sur la spasticité musculaire par l'intermédiaire d'une méthode biomécanique: le pendulum test. En conclusion, cette technique de mobilisation peut s'inscrire dans le cadre d'une auto-rééducation au domicile en complément des soins habituellement prodigués.

Les effluents industriels, agricoles et urbains, chargés en polluants divers, soumettent les écosystèmes marins côtiers à un risque écotoxicologique chronique. Depuis une vingtaine d'années, les effets toxiques des polluants sur le système immunitaire ont été étudiés chez tous les groupes écologiques, notamment chez les bivalves pour caractériser ce risque dans les écosystèmes aquatiques. Pour définir un cadre opérationnel de ces outils immunotoxicologiques, il a fallu d'abord étudier plusieurs questions méthodologiques. Ensuite, il convenait d'étudier l'impact des facteurs endogènes et environnementaux naturels sur le signal immunotoxique généré par un polluant. Dans le cadre d'une collaboration franco-québécoise, un suivi bisannuel, en France (Rade de Brest), chez la moule bleue, Mytilus edulis, et chez l'huître creuse, Crassostrea gigas, a permis de mettre en évidence le rôle critique du sexe et du cycle reproducteur sur les variations saisonnières des paramètres immunitaires, au détriment des paramètres naturels de la colonne d'eau. En parallèle, des séries d'expositions « in tubo » de moules bleues, au Québec, à deux saisons différentes a également mis en évidence le rôle critique du sexe et du cycle reproducteur dans la mesure du signal immunotoxique des xénobiotiques, mais surtout dans la sensibilité immunotoxique. En conclusion, cette recherche a permis de créer un cadre opérationnel d'utilisation des biomarqueurs immunotoxicologiques, pour l'évaluation du risque chimique dans les milieux marins côtiers. Mais ils ont également démontré l'importance capitale des facteurs confondants étudiés pour évaluer, au plus juste, le danger des substances chimiques.

<p>This thesis is focused on studies of substituted Hg-based superconducting copper oxides ((Hg_1-x<i>M</i>_x)Ba₂Ca_n-1Cu_nO2_n+2+δ). These compounds are promising objects of investigation, not only from a fundamental point of view but also because of their high values of superconducting transition temperature (<i>T</i>_c) and irreversibility field (<i>H</i>_irr).</p><p>The first part of the thesis is devoted to optimization of the synthesis procedure for Hg-based cuprates. The influence of different parameters (<i>T</i>,<i> t</i>, <i>p</i>(Hg),<i> p</i>(O₂)) on the synthesis of these compounds in sealed silica tubes was studied. Optimal conditions yielded samples containing up to 95% of HgBa₂Ca₂Cu₃O_8+δ (Hg-1223). The formation of solid solutions with the formula (Hg_1-xCu_x)Ba₂Ca₂Cu₃O_8+δ (where x <= 0.5) was also established. Another technique was developed, using LiF as a flux, for synthesis of samples containing up to 90% of the HgBa₂CaCu₂O_6+δ (Hg-1212) phase.</p><p>The second part concerns synthesis and studies of oxyfluorides using Hg-1212 and Hg-1223 as starting materials together with XeF₂ as a fluorinating agent. It was found that oxyfluorides of both phases have a parabolic dependence of T_c vs. <i>a</i> parameter as well as enhanced <i>T</i>_c values (Δ<i>T</i> ≈ 3-4 K) in comparison with optimally doped non-fluorinated analogues. The crystal structure of Hg-1223 oxyfluoride was studied by X-ray powder and neutron diffraction methods. It is suggested that chemical modification of the crystal structure leads to a decrease in Cu-O distance without noticeable change in Cu-O-Cu angle (in the (CuO₂) layers), which may be the significant factors influencing this <i>T</i>_c increase. Hg-1223 oxyfluoride was also studied under high pressure for first time. It was found that this compound has a record-high <i>T</i>_c value (≈ 166 K) at <i>P</i> ≈ 23 GPa.</p><p>The last part describes the investigation of substituted Hg-based superconductors in the series (Hg_0.9M_0.1)Ba₂CuO_4+δ {(Hg,<i>M</i>)-1201}, where <i>M</i> = Tl, Pb, W, Mo, Nb and V. A comprehensive study of these compounds by various methods (X-ray powder diffraction, EDX, IR-, EXAFS- and XANES -spectroscopy) indicated that the change of charge carrier doping level is a crucial factor determining the irreversibility line. (Hg_0.9Mo_0.1)Ba₂CuO_4+δ showed the most improved irreversibility line position among the (Hg,<i>M</i>)-1201 compounds studied in this series.</p>

Fire spread between objects within a compartment is primarily due to the impingement of thermal radiation from the fire source. In order to estimate if or when a remote object from the fire will ignite, one must be able to quantify the radiative heat flux being received by the target. There are a variety of methods presented in the literature that attempt to calculate the thermal radiation to a target; each one based on assumptions about the fire. The performance of six of these methods, of varying complexity, is investigated in this research. This includes the common point source model, three different cylindrical models, a basic correlation and a planar model. In order to determine the performance of each method, the predictions made by the models were compared with actual measurements of radiant heat flux. This involved taking heat flux readings at numerous locations surrounding a propane gas burner. Different fire scenarios were represented by varying the burner geometry and heat release rate. Video recordings of the experiments were used to determine the mean flame heights using video image analysis software. After comparing the measured data with predictions made by the theoretical radiation methods, the point source model was found to be the best performing method on average. This was unexpected given the relative simplicity of the model in comparison to some of its counterparts. Additionally, the point source model proved to be the most robust of the six methods investigated, being least affected by the experimental variables. The Dayan and Tien method, one of the cylindrical models, was the second most accurate over the range of conditions tested in this work. Based on these findings, recommendations are made as to the most appropriate method for use in a radiation sub-model within an existing zone model software. The accuracy shown by the point source model, coupled with its ease of implementation, means that it should be suitable for such a use.

The Waiwhero wetland (16 ha) is one of the largest wetlands in the Rosedale Hills, 35 km north-west of Nelson, New Zealand. It has an extensive cover of Salix fragilis L. (crack willow) and has been hypothesised to be a source of groundwater recharge for the Moutere aquifers, an important local groundwater system. However the wetland could also be a groundwater discharge zone, because of the geological boundary that it straddles. The overall aim of this study was to determine the direction of groundwater flux of the wetland by measuring the water balance, with particular emphasis on the transpiration rates from the crack willow trees. The average daily transpiration (measurement was for 230 days) of crack willows in the wetland (6.4 mm/day) was close to twice the potential evapotranspiration (PET) for grassland (3.9 mm/day). The highest measured willow transpiration rate was 12.4 mm/day and the lowest was 0.8 mm/day. High transpiration from crack willows was due to the horizontal energy fluxes (advective energy), tree physiological characters and high soil water content. The study established that the wetland is a groundwater discharge zone with, on average for the two summer periods (2008 and 2009), the net groundwater discharge being 4.8 mm/day. The daily water balance results between two major rainfall events showed that the initial discharge source was from the surrounding hills and later stabilized at around 6 to 14 mm/day. It was believed to be a contribution from the shallow and deep aquifers or a combination of local region inflow and aquifers. The water balance showed that the main loss of water through the hydrological system of the wetland during summer was from the high transpiration of willows (7.7 mm/day). The extent of water savings estimated for the 16 ha wetland through a hypothetical situation of willow removal, and the assumption that it is filled with open water without any canopy cover, was 688 m3/day. However this water savings rate if applied to a large area of crack willow stands would be quite high. On similar lines it is important to understand the transpiration rates of other wetland tree species in New Zealand. This information would help in preparing regional council plans for the introduction of tree species in the wetland for better management of the water resources and sustainable ecosystem management.

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