La valorisation du lactosérum par le fractionnement de molécules à hautes valeurs ajoutées est d’autant plus d’actualité au Québec, que ce sous-produit est encore considéré comme une matière résiduelle fertilisante. Bien que les concentrés de protéines sériques possèdent des propriétés nutritionnelles et fonctionnelles intéressantes, la production de protéines sous forme purifiée est davantage désirée pour leur utilisation dans des produits de qualité et très recherchés notamment dans les formulations infantiles. De manière générale, la séparation des protéines est réalisée à l’aide de technologies présentant un impact environnemental et économique non négligeable ainsi qu’une efficacité non optimale voire limitée. Dans le cas des protéines sériques majeures (alpha-lactalbumine – α-la et bêta-lactoglobuline – β-lg), la principale problématique reliée à leur récupération sélective concerne leur poids moléculaire similaire. L’utilisation de technologies émergentes et écoresponsables devient donc un incontournable, de manière à améliorer les procédés déjà existants. Cette thèse avait donc pour but de montrer que la modulation des interactions protéiques par l’utilisation des hautes pressions hydrostatiques (HPH), une technologie considérée comme éco-efficiente et émergente, et l’utilisation d’un ligand, les caséines (CN), permettrait de fractionner ces deux protéines majeures pour la génération de fractions purifiées à des rendements maximaux. Une première étude a permis de déterminer les paramètres optimaux de pressurisation (temps et niveau de pression) ainsi que le type de ligand utilisé (CN isoélectriques – CI ou micellaires – CM). De manière générale, les HPH ont permis de spécifiquement agréger la β-lg et les CN, tout en maintenant l’α-la sous sa forme monomérique. L’acidification subséquente à pH 4,6 a généré une précipitation de ces agrégats de β-lg/CN. L’augmentation du niveau de pression et de temps a permis d’augmenter l’agrégation entre la β-lg et les CN sans impacter significativement l’agrégation de l’α-la. De plus, l’utilisation de CI en comparaison aux CM n’a pas permis d’améliorer le taux de purification de l’α-la alors que le rendement de cette dernière a diminué. Une deuxième étude a porté sur l’évaluation du potentiel concentration-dépendant des CN à agir comme un ligand pour le fractionnement de l’α-la et la β-lg. De manière générale, l’augmentation de la concentration en CN n’a pas permis d’améliorer les taux de purification et les rendements en α-la. Au contraire, pour des concentrations élevées en CN, le taux d’agrégation de la β-lg diminuait, suggérant un effet chaperon des CN sur l’agrégation par les HPH de la β-lg. En outre, la pressurisation des protéines sériques sans CN a permis d’obtenir les meilleurs paramètres de purification en α-la ainsi qu’en β-lg. Finalement, une troisième étude a permis de mettre en avant l’effet chaperon de la β-CN sur l’agrégation de la β-lg en présence d’α-la. Alors que la pressurisation des protéines sériques seules ou combinées entraînait la formation d’agrégats globulaires de faibles poids moléculaires et générait des solutions turbides, l’ajout de β-CN a permis de réduire la turbidité des solutions, et ce, proportionnellement à sa concentration. En parallèle, cette limpidité corrélait avec la présence d’agrégats de types amorphes et de hauts poids moléculaires. Finalement, comme requis pour une protéine chaperonne, il a été démontré que la β-CN n’était pas impliquée dans ces agrégats. Les travaux de cette thèse ont rencontré l’ensemble des objectifs définis et contribuent significativement à l’avancement des connaissances concernant l’extension de l’application des HPH pour le fractionnement de l’α-la et la β-lg présentant ainsi des taux de purification et des rendements d’intérêt majeur pour l’industrie de transformation des produits laitiers. / Whey valorization through the better fractionation of highly valuable molecules is more than ever relevant in Quebec, as it is still used as a fertilizing residual material. Although whey protein concentrates have multiple nutritional and functional properties, the production of highly pure single proteins is more desired for their use in high quality product and in particular for infant formula. Usually, proteins separation is done using technologies with significant environmental and economic impacts as well as non-optimized effectiveness. For the major whey proteins such as alpha-lactalbumin (α-la) and beta-lactoglobulin (β-lg), the main problematic is their similar molecular weight. Consequently, the use of emerging and green technologies is crucial to improve the efficiency and productivity of existing processes. This thesis aims to demonstrate the potential of using a green and emerging technology known as high hydrostatic pressure (HHP) coupled with a ligand, caseins (CN) for the modulation of proteinprotein interactions to improve the fractionation of the two major whey proteins: α-la and β-lg with higher purity. In the first study, optimal pressurization parameters (duration and level of pressure) as well as ligand type (isoelectric CN – IC or micellar – MC) were determined. Broadly, HHP treatment induced specific aggregation of β-lg and CN, while maintaining α-la in its monomeric form. Subsequent acidification to pH 4.6 caused the precipitation of the β-lg/CN aggregates. Increase of pressure and process duration increased the β-lg/CN aggregation without significantly impacting α-la aggregation. Furthermore, the use of IC in comparison with MC improved the purification rate of α-la while decreasing its recovery rate. As part of a second study, the evaluation of concentration of CN as a ligand for the fractionation of α-la and β-lg was studied. The increase in CN concentration did not improve both the purification and recovery rates of α-la. Rather, at higher CN concentration, β-lg aggregation rate decreased, suggesting a chaperone-like effect of CN on the β-lg pressure-induced aggregation. In addition, pressurization of whey proteins in the absence of CN, resulted in a higher purification rate and recovery degree for both α-la and β-lg in soluble and insoluble fractions, respectively. Lastly, in the third study, the chaperone-like effect of β-CN on the pressure-induced aggregation of β-lg and α-la was investigated. Pressurization of single or combined whey proteins generated small globular aggregates with turbid solutions, whereas, the addition of β-CN decreased the turbidity in a concentration dependent manner. In parallel, limpidity was correlated with the presence of larger but amorphous aggregates with higher molecular weight. Furthermore, it was demonstrated that β-CN was not part of the aggregates formed, which is an important criterion of a chaperone-like protein. The present work has met all the objectives set in this thesis and contributed significantly to the advancement of knowledge concerning the application of HHP for the fractionation of α-la and β-lg with high purification and recovery rates, which is of great interest for the dairy processing industry.

Au cours des dernières décennies, un noyau plutôt mince supporté par des épaulements en enrochement a été le modèle le plus économique et sans danger pour les barrages. Plusieurs rapports d'inspection de tassement et de déformation des barrages en enrochement au cours de la mise en eau et le fonctionnement de ces structures. Les tassements rapides ont été associés à la mise en eau. Cependant, la pression hydrostatique peut également contribuer à des changements considérables dans les déformations volumétriques au début de fonctionnement de barrages en amont. Le premier objectif de cette thèse est de montrer expérimentalement l'influence de la pression hydrostatique sur les matériaux concassés d’enrochement. Les essais de compression unidimensionnelle ont été menés par un grand oedomètre. L'équipement est conçu de manière à modifier la pression hydrostatique lors de l'essai, sans aucune influence sur les contraintes effectives. Premièrement, une étude approfondie est réalisée sur l’influence des dimensions de cellule et aussi l’influence de système de transfert de la charge à l’échantillon. Il a été établi que la hauteur de la cellule a de grandes influences sur la réponse de ces roches concassées en compression. La force de frottement entre la cellule et l'échantillon est la source de comportement varié de l’échantillon avec des hauteurs différentes. Une méthode simple, basée sur un double essai oedométrique peut être utilisée afin de définir la force de frottement dans les échantillons. Trois systèmes sont utilisés pour étudier l'influence de différents systèmes de chargement des échantillons. Ces systèmes transfèrent la charge à l’aide d’une plaque fixe, semi-fixe et rotulé. La plaque fixe transfère la charge d’une manière nonuniforme à l'échantillon, contrairement à d’autres systèmes étudiés. Donc, les résultats obtenus avec la plaque fixe de chargement doivent être utilisés avec une prudence particulière. Le comportement des matériaux d’enrochement dépend de plusieurs paramètres. Basés sur l’utilité de ces matériaux dans le barrage, quatre paramètres sont choisis pour cette étude. Ces paramètres sont la densité, le type de roches concassées, le niveau de contrainte et la taille des roches concassées. L'influence de ces paramètres sur le comportement à court terme de ces matériaux a été définie avec les essais expérimentaux. L’essai de compression unidimensionnelle a été choisi pour les études sur les enrochements avec des roches concassées. Les conditions de matériau ont été à sec, saturé sous la pression atmosphérique ou la pression hydrostatique. Le module oedométrique est utilisé pour représenter l'état de matériau dans l’essai de compression unidimensionnel. Un essai de fluage a été réalisé pour montrer le comportement à long-terme des matériaux granulaires grossiers saturés. L’essai a été réalisé sur les roches concassées de granite en plusieurs niveaux de charge et sous une pression hydrostatique constante. Les résultats de l’essai montrent une relation linéaire entre la contrainte et le temps dans une échelle logarithmique. La thèse présente également des informations sur le modèle phénoménologique à trois paramètres de Zhang et al. (Zhang et al.), développé pour simuler le comportement du fluage à plusieurs niveaux du sable saturé en compression. Le même modèle a été utilisé pour décrire pertinemment les résultats de l'essai sur des matériaux granulaires grossiers. Le comportement semblable de matériaux granulaires à particules fines et grossiers confirme l’existence de mécanismes identiques dans la structure des matériaux granulaires sous effet de fluage. Le deuxième essai de fluage a été réalisé sous différents niveaux de pression hydrostatique. Les résultats de l’essai montrent une relation linéaire entre la pression hydrostatique et le temps dans une échelle logarithmique. La thèse présente également un modèle de fluage qui prendre en compte l’effet de la pression hydrostatique sur des matériaux granulaires grossiers. / During the past decades, a rather thin core supported by rockfill shoulders was the most economical and safe design for dams. There are different reports of settlement and deformation inspection of rockfill dams during impounding and operation of these structures. The rapid collapse settlements have been associated with water impoundment. However, hydrostatic pressure may also contribute to significant change in volumetric deformations during the life of dams in upstream. The first aim of this thesis is to show experimentally the influence of hydrostatic pressure on crushed rockfill materials. In this way, the one-dimensional compression tests were conducted using the large oedometer equipment. The equipment is conceived in a manner to change the hydrostatic pressure during the test without any influences on the effective stresses. A comprehensive study is primarily carried out on the equipment effects on the test results. This study provides the impact of cell dimensions, and also the system influences on the loading transfer to sample. It was established that the height of the cell has great influences on the response of the crushed rock in compression. The frictional force between cell and sample is the source of dissimilarity in behaviour of the sample with different heights. A sample method, based on a double oedometer test, can be used to define the frictional force in the samples. Three systems are used to investigate the influence of different techniques of loading the samples. These systems transfer the loading using the fixed, the semi-fixed and the rotational platen. The fixed platen system transfers the loading in a non-uniform manner to the sample in contrast to other studied systems. Thus, the results obtained with the fixed platen of loading, must be used with a special caution. The behaviour of rockfill materials depends on several parameters. Based on the materials utility in dam, four parameters are chosen for this study. These parameters were the bulk density, the rock mineral type, the stress state and the particle size. The influence of these parameters on the short-term mechanical behaviour is defined with the experimental tests. The tests consisted of the one-dimensional compression tests on the uniform crushed rock particles. The materials are tested in the similar conditions which they are in rockfill dams means the air-dry condition, the flooded under atmospheric or hydrostatic pressure. The oedometric modulus is used to represent the mechanical state of materials under one-dimensional compression test. The one-dimensional creep test is also carried out to show the long-term behaviour of saturated coarse granular materials. The test was realised on the granitic crushed rock particles in multiple stage of stress under a constant hydrostatic pressure. The test results show a linear relationship between stress-strain and strain-time in a log-log scale. The thesis also presents the information on the three-parameter phenomenological model of Zhang et al.(2006) developed to reproduce the multiple stage creep behaviour of saturated sand in compression. The same model is used to describe accurately the results of test on coarse crushed rock particles. The similar behaviour of coarse and fine granular materials confirms the occurring of identical mechanisms in the structure of granular materials under creep effect. The second creep test was conducted under different levels of hydrostatic pressure. The test results show a linear relationship between the hydrostatic pressure and time in a logarithmic scale. The thesis also presents a creep model that takes into account the hydrostatic pressure effect in coarse granular materials.

Titre de l'écran-titre (visionné le 19 juin 2023) / Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La mise en place d'une nutrition adéquate pour les prématurés est un défi majeur pour les services néonataux notamment, car la teneur en protéines du lait maternel n'est pas suffisante pour soutenir la croissance des nourrissons de très faible poids à la naissance (<1 500 g). Ainsi, les isolats protéiques de lait bovin (>85 % sur base sèche) sont généralement utilisés pour répondre aux besoins en protéines. Toutefois, ces produits pourraient causer des intolérances lorsqu'utilisés pour la nutrition de cette population vulnérable. Par conséquent, le but de ce projet était de produire un concentré protéique de lait humain en adaptant les procédés (écrémage, microfiltration, ultrafiltration, diafiltration, pasteurisation thermique et par pression) actuellement utilisés en industrie laitière et d'étudier l'impact de ces technologies sur les phénomènes de dénaturation/agrégation des protéines en ciblant particulièrement celles d'importance biologique. L'objectif final étant d'évaluer la faisabilité d'un concentré de protéines de lait humain afin d'aider à l'atteinte des besoins nutritionnels et physiologiques des prématurés. Une première étude a permis de mettre en évidence l'impact de la composition du lait humain et du seuil de coupure de la membrane de filtration sur l'efficacité de l'ultrafiltration couplée à la diafiltration pour la concentration et la purification des protéines du lait humain. Une teneur protéique de 50% sur une base sèche a été atteinte dans le concentré généré. Le procédé a permis une rétention maximale des protéines et des peptides d'intérêt nutritionnel. Toutefois, la forte teneur en oligosaccharides est vraisemblablement un frein majeur à l'atteinte des performances optimales de l'ultrafiltration et de la diafiltration. Ces résultats ont permis de corréler l'impact des différences de composition des laits bovin et humain sur les performances des procédés baromembranaires. Cependant, d'autres stratégies devront être développées pour augmenter les performances de filtration dans un contexte industriel ou pilote. À partir du concentré protéique de lait humain généré à l'étape précédente, le deuxième objectif de cette thèse visant à étudier l'impact de différents traitements de pasteurisation sur les structures protéiques. Nous avons observé que l'ensemble des traitements de pasteurisation appliqués (haute pression hydrostatique [HPH], pasteurisation haute température/temps court [HTST] et pasteurisation de Holder [ou pasteurisation basse température/temps long]) induisaient une agrégation de diverses protéines, en particulier l'α-lactalbumine et la lactoferrine. Cependant, les traitements thermiques avaient un impact plus important que les HPH puisque 86% de la lactoferrine a été dénaturée et agrégée à la suite d'une pasteurisation HTST et pasteurisation de Holder alors qu'elle a été préservée après HPH à un niveau similaire à celui du concentré de protéines de lait humain non traité. Finalement, les travaux du troisième objectif ont permis de générer des données sur la digestion gastro-intestinale du lait maternel, du concentré protéique non traité et pasteurisé (HPH, HTST ou pasteurisation de Holder) dans un modèle in vitro de nouveau-né prématuré. Il a aussi été démontré que les 3 procédés de pasteurisation ont permis de diminuer significativement la charge microbienne du concentré. Des degrés d'hydrolyse similaires ont été calculés pendant et après la digestion pour l'ensemble des HMPC (non traités, HPH, HTST ou pasteurisation de Holder). Cependant la lactoferrine, ainsi que les protéines laitières de hauts poids moléculaires, étaient plus susceptibles à la digestion dans les concentrés traités thermiquement. Au contraire, l'α-lactalbumine semble être plus résistante à la digestion suite à l'application des traitements (HPH, HTST et pasteurisation de Holder). En résumé, ce projet a permis de générer de nouvelles connaissances sur la transformation du lait humain, pour la production d'un concentré protéique, à l'aide des méthodes conventionnellement appliquées en industrie laitière et alimentaire. D'après l'ensemble des critères de qualité étudiés, la pasteurisation par HPH a engendré des impacts plus faibles sur la structure et la digestibilité des protéines comparativement aux traitements thermiques. Cependant, pour envisager la production d'un concentré protéique de lait humain au sein des banques de lait humain, il sera nécessaire de démontrer la salubrité microbiologique de ce produit fini. En effet, en lien avec la vulnérabilité des prématurés et la périssabilité du lait, la décontamination et la conservation de ces produits représentent des enjeux majeurs. / Adequate nutrition is a challenge for neonatal services, especially when the protein content of human milk is not sufficient to support the growth of very low birth weight infants (VLBW, <1 500 g). Bovine milk-based protein isolates (>85% on a dry basis) are typically used to meet protein requirements. However, these products could cause feeding intolerance for this vulnerable population. Therefore, the purpose of this project was to generate a human milk protein concentrate (HMPC) by adapting process (skimming, microfiltration, ultrafiltration, diafiltration, and pasteurization by thermal and pressure processes) currently used in the dairy industry and to study the impact of this technology on the denaturation and aggregation of proteins, mainly bioactive proteins. The aim was to evaluate the feasibility of producing a human milk protein concentrate to meet the nutritional and physiological needs of premature newborns. A first study highlighted the impact of human milk composition and molecular weight cut-off on the efficiency of ultrafiltration and diafiltration for the concentration and purification of human milk proteins. The HMPC contained 50% of protein on dry basis. The process allowed a maximal retention of proteins and peptides of interest from a nutritional point of view. However, the presence of oligosaccharides negatively impacted the performance of ultrafiltration and diafiltration. These results allowed us to correlate the impact of compositional differences between bovine and human milk and the performance of pressure-driven membrane processes. However, other strategies should be tested to increase the filtration performance in an industrial or pilot scale context. Starting from the HMPC produced at the previous objective, the second objective of this thesis aimed to evaluate the impact of different pasteurization treatments on the protein structure. We highlighted that both high hydrostatic pressure (HHP) and thermal treatments (high temperature short time pasteurization [HTST] and Holder pasteurization) induced aggregation of human milk proteins, mainly α- lactalbumin and lactoferrin. However, effect of thermal treatments on proteins was largely higher compared to HHP since 86% of the lactoferrin (for the soluble phase) was denatured and aggregated after heat treatment (HTST and Holder pasteurization). The impact of HHP on lactoferrin was non-significant and lactoferrin concentration stayed the same as the non-treated HMPC. Finally, the third study provides information regarding the gastrointestinal digestion of non-treated HMPC and pasteurized HMPC (HHP, HTST or Holder pasteurization) in a premature infant in vitro model. It has also been demonstrated that the three pasteurization processes have significantly reduced the microbial load of the HMPC. Similar hydrolysis degrees were calculated during and after digestion between any HMPC (non-treated, HHP, HTST or Holder pasteurization). However, lactoferrin and other higher molecular weight proteins became more sensitive to digestion after thermal treatments of HMPC. On the contrary, α-lactalbumin was more resistant to digestion after pasteurization treatments (HHP, HTST and Holder pasteurization). In conclusion, this project generated new knowledge on human milk processing, to produce HMPC, using conventional methods currently used in dairy industries. According to the different results generated in the three objectives, HHP represents the best option to maintain the quality of HMPC. However, to consider the production of human milk protein concentrate within human milk banks, the study of the microbiological safety of this concentrate is crucial. Indeed, because of the vulnerability of premature newborns and the perishability of milk, the decontamination and preservation of these products represent major issues.

L’étude se situe dans le cadre de la recherche de gains de performance de structures d’isolations passives pour l’offshore profond. Le travail proposé a pour support des analyses expérimentales et numériques de tubes revêtus par des matériaux isolants utilisés en eau profonde pour transporter du fluide chaud. Le raboutage des tubes en acier, préalablement revêtus en atelier, nécessite un dégagement du revêtement aux extrémités pour réaliser l'opération d'assemblage (généralement par soudure). La partie dégagée est ensuite recouverte par un nouveau matériau pouvant être appliqué sur site. Ainsi l’isolation de cette partie du tube (Field Joint), qui est soumise à des chargements thermomécaniques en service, doit être optimisée pour assurer une durée de vie compatible avec les contraintes de l’exploitation offshore en eau profonde. Le travail comporte principalement quatre parties : - la modélisation du comportement thermique pour analyser l’évolution en temps et en espace de la température du matériau au cours de la fabrication, de la pose et en service sachant que pour les matériaux d’isolation le comportement mécanique est fortement dépendant de la température,- une partie expérimentale pour l’analyse du comportement des matériaux isolants en fonction de la température et en fonction de la pression hydrostatique qui est le principal chargement mécanique de ces structures en service,- la modélisation du comportement mécanique des isolants,- et une partie modélisation et simulation du comportement en service d'assemblages multi-matériaux de type industriel, avec prise en compte du comportement non-linéaire des constituants. / Ultra deep offshore oil exploitation presents new challenges to offshore engineering and operating companies. Such applications require the use of pipelines with an efficient thermal protection. Passive insulation materials are commonly used to guarantee the thermal performance of the pipes, and syntactic foams are now the preferred material for this application. The mechanical behaviour of such insulation materials is quite complex, associating time-dependent behaviour of polymers with damage behaviour of glass microspheres. In order to allow an optimisation of such systems, while ensuring in-service durability, accurate numerical models of insulation materials are thus required. During the service life in deep water, hydrostatic pressure is the most important mechanical loading of the pipeline, so this study aims to describe the mechanical behaviour of the material under such loading. Using a hyperbaric chamber, the analysis of the evolution of the volumetric strain with time, with respect to the temperature, under different time-evolutions of the applied hydrostatic pressure is presented in this paper. Such experimental results associated with the mechanical response of the material under uniaxial tensile creep tests, allow the development of a thermo-mechanical model, so that representative loadings can be analysed.

L’objectif de ce travail est le développement d’un modèle et d’une méthode numérique adaptés à la simulation duruissellement d’eau de pluie sur des surfaces agricoles. Pour cela, nous utilisons un système d’équations aux dérivéespartielles pour les eaux peu profondes : le système de Saint Venant. La pluie et l’infiltration y sont pris en compte parl’ajout de termes source et le couplage avec un modèle d’infiltration. Le système étant hyperbolique et conservatifnous choisissons d’utiliser un schéma aux volumes finis avec reconstruction hydrostatique. Avec cette reconstructionnous obtenons un schéma permettant de traiter les équilibres stationnaires et les interfaces sec/mouillé dues auxévénements pluvieux. Tout d’abord, nous effectuons une comparaison systématique de différents flux numériques,de différentes reconstructions d’ordre deux (MUSCL et ENO modifiées) et de différentes méthodes de traitementdes frottements sur des solutions analytiques unidimensionnelles. Ces comparaisons nous permettent de choisirune méthode numérique adaptée à la simulation du ruissellement qui en outre capture les phénomènes de typeroll-waves. Ensuite nous nous intéressons au traitement de la pluie et de l’infiltration à l’aide du modèle de Green-Ampt. Cette méthode généralisée en dimension deux est validée sur des résultats expérimentaux obtenus à l’INRAd’Orléans et à l’IRD. La méthode numérique choisie et validée a été implémentée dans FullSWOF_2D un logiciellibre écrit en C++ pour la simulation de ruissellement d’eau de pluie sur des surfaces agricoles. / In this work, we aim at developping both a model and a numerical method adapted to the simulation of rainfallrunoff on agricultural fields. The model used is a system of partial differential equations for shallow water flows :namely the system of Saint Venant. Rain and infiltration are treated as source terms and with a coupled model ofinfiltration. Because of the hyperbolicity and conservativity properties, we are using a finite volume scheme with thehydrostatic reconstruction. This reconstruction allows us to deal with stationary equilibria and wet/dry transitionsdu to rainfall events. First, a systematic comparison on analytic solutions is achieved between various numericalfluxes, two second order reconstructions (a MUSCL and a modified ENO reconstructions) and different numericaltreatment of the friction term. This allows us to choose a numerical method adapted to runoff simulation. Moreoverit is able to catch roll waves phenomenons. Then we are interested in the rain and infiltration treatment. Infiltrationis modeled thanks to the Green Ampt model. This method is thereafter generalized to two dimensions and validatedon experimental results obtained by the INRA of Orléans and the IRD. The chosen numerical method has beenimplemented in an C++ open-source software for rainfall runoff on agricultural fields simulations : FullSWOF_2D.

Certaines études ont démontré que la réponse hémodynamique en immersion lors d'efforts à la marche ou à la course permettait, dans certaines circonstances, de réduire le coût métabolique lorsque celui-ci est comparé au même travail sur terrain sec. En fait, lorsque le corps est en position verticale, la pression hydrostatique agit en fonction de l'importance de la colonne d'eau par une augmentation de la pression externe, ce qui induit un déplacement des gaz et des fluides vers des aires de pression inférieure, laquelle contribue, entre autres, à l'augmentation du retour veineux, du volume d'éjection systolique et du débit cardiaque alors que la résistance périphérique et la fréquence cardiaque sont diminuées produisant ainsi un coût énergétique moindre. La quantification précise de l'effort dans l'eau est souvent problématique, due principalement aux variations du coût énergétique interindividuel durant la marche et/ou la course ainsi que des difficultés pour les participants à maintenir l'équilibre dans l'eau lors de déplacements et de l'utilisation des bras comme moyen de propulsion. Tenant compte qu'en utilisant le vélo aquatique on peut mieux standardiser l'intensité de l'effort relativement à la marche et/ou à la course, la présente étude vise à trouver les équivalences de coût énergétique de pédalage sur ergocycle aquatique (lE) et sur ergocycle conventionnel sur terrain sec (DE). Trente six sujets sains volontaires (26 hommes et 10 femmes, âgés entre 18 et 50 ans) ont réalisé un test progressif maximal sur IE (Hydrorider®) en immersion jusqu'au mollet et sur DE (Excalibur®). L'intensité de l'effort sur IE fut contrôlée en augmentant la cadence de pédalage de 10 révolutions par minute (RPM) tous les deux minutes (40 jusqu'à épuisement, ~90-105 RPM). Sur DE, le test fut effectué à une cadence de pédalage de 60 RPM avec une charge initiale de 0.5 kp (25 W) et augmentée de 0.5 kp chaque 2 minutes jusqu'à épuisement. L'équation de régression VO₂ (L*min-1) en fonction de la puissance (Watts) atteinte par chaque sujet sur DE, fut utilisé pour estimer la puissance sur IE à partir du VO₂ mesuré sur IE. Les résultats ont permis d'établir des équations afin de calculer la puissance et la VO₂ sur IE, respectivement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Immersion, Puissance, Cadence de pédalage, VO₂.

L'état solide a longtemps été considéré comme un état parfaitement régi par la loi des combinaisons définies de Dalton. Les récents perfectionnements des techniques, en particulier celle des rayons X, ont rapidement amené les chimistes à mettre en échec cette loi dans le cas de nombreux solides, qui prirent alors le nom de "berthollides", par opposition aux "daltonides" régis par la loi précédente. <br />Ces berthollides étaient caractérisés par une non-stoechiométrie de leur réseau cristallin, soit par la suite de la formation de lacunes en nombre variable, soit par l'insertion d'atomes en positions interstitielles...

L'objectif principal de cette thèse est d'identifier expérimentalement la pression interstitielle d'un béton très humide sous haute pression de confinement. Ce travail fait partie d'un projet plus général visant à comprendre le comportement des structures en béton soumises à un impact au cours duquel, un état de contraintes triaxiales élevées se produit au sein du matériau. Ces structures en béton, souvent massives, gardent un taux de saturation assez élevé durant leur durée de vie. La quantité d'eau libre dans les pores du béton a un rôle prépondérant sur son comportement sous confinement élevé par rapport à d'autres paramètres du matériau (par exemple: rapport eau / ciment ou porosité du béton). Sous une telle charge, la fermeture de la porosité se produit et provoque une augmentation de la pression interstitielle qui n'a été jamais mesurée.Une nouvelle technique de mesure de pression interstitielle en utilisant la presse triaxiale Giga est proposée dans la première partie de cette étude. Elle consiste à remplacer l'échantillon de béton (14 cm en longueur) par un autre plus petit (8 cm de longueur) et une enclume de collecte d'eau (6 cm de longueur) placé en dessous. Cette enclume est composée de deux parties: un bouchon mobile équipé d'un joint d'étanchéité torique permettant l'accès à l'espace libre de la cellule et d’une cellule équipée des micro-trous en contact avec l'échantillon de béton. Deux types de capteurs de pression ont été développés durant cette thèse, un capteur type Hydrostatique et un de type Membrane. Chacun des deux capteurs de pression est placé dans l'espace libre de l’enclume avant chaque essai. Lorsque l'échantillon est sous compression triaxial à fort confinement, l’eau libre de l’échantillon est drainée dans la cavité par le biais des micro- trous. La conception de chaque capteur, la protection de l’ensemble et les essais d'étalonnage des capteurs de pression sont discutés. La deuxième partie de cette thèse est dédiée aux analyses des résultats de mesure de la pression interstitielle effectuées sur des échantillons de béton de référence (R30A7). Les résultats révèlent que la pression interstitielle peut atteindre une valeur comprise entre 200 et 400 MPa sous une pression de confinement égale à 500 MPa. Une modélisation analytique, dans le cadre poro-mécanique, est développée afin d'estimer la pression interstitielle et le comportement volumétrique du béton sous confinement élevé. La comparaison des résultats de mesure et de modélisation est satisfaisante. / The main objective of this PhD thesis is to identify experimentally the interstitial pore pressure of a very wet concrete under high confining pressure. This work is a part of a more general project aiming to understand the concrete behavior under impact during which, a high triaxial stress states occurs. Besides, massive concrete structures keep a saturation ratio strongly depth dependent almost their life time. The quantity of free water contained in concrete pores has a preponderant role on its behavior under high confinement compare to other material parameters (e.g: water/cement ratio or the concrete porosity). Under such loading, porosity closure occurs and causes an increase of interstitial pore pressure which is never measured.In order to perform interstitial pore pressure measurement, two configurations issued from a new testing technic have been developed using the Giga press of 3SR Lab. The technic, detailed in the first two chapters, consists in replacing the 14 cm R30A7 reference concrete sample by a smaller one with a water collect cap below it. The latter is composed of two parts: a movable plug equipped by a sealing joint permitting the access into the cap free space, and a micro-holed cap which is accosted on the concrete sample. A deformable sensor is placed into the free space of the water collect cap. Thus, when the sample is pressurized at high confinement, the interstitial water inside the concrete is transmitted to the sensor through cap micro-holes. The design, protection and calibration of each sensor are discussed.The second part of this thesis is dedicated for pore pressure analysis results. This latter seems to reach high values ranging from 250 till 400 MPa for 500 MPa of confinement. The concrete volumetric behavior under drained condition is lower than the saturated concrete under undrained condition. The collected data reveals that pore pressure increases linearly with the confining pressure within a slope of 0.7.An analytical modeling, within the poro-mechanical framework, is developed in order to estimate the pore pressure and concrete volumetric behavior under high confinement. The model shows promising results while comparing it to the experimental values

Ce travail de thèse est consacré à l'étude numérique de la forme instationnaire des équations de Navier--Stokes incompressibles en dimension trois d'espace. Ces équations sont étudiées dans leur formulation classique mais aussi dans leur formulation hydrostatique. Le schéma en temps est résolu à l'aide d'une méthode de projection, la méthode de projection incrémentale standard qui sert de référence à l'étude numérique des nouvelles méthodes proposées: la méthode de projection hydrostatique et la méthode de projection dynamique étendue. Ces méthodes sont combinées à la méthode de pénalisation de volume qui permet de tenir compte de la présence d'obstacles de forme quelconque dans le domaine de simulation en utilisant un maillage cartésien. Une nouvelle expression des équations de Navier--Stokes hydrostatiques issue de l'application de la méthode de pénalisation de volume est obtenue et étudiée. La discrétisation en espace s'effectue en utilisant la méthode des volumes finis sur une maillage décalé de type MAC. Un nouveau code de calcul baptisé VivAn'O a été conçu et validé durant ce travail. Il a permis l'étude numérique des différentes méthodes proposées et a également permis de réaliser des simulations dans la zone portuaire de Pointe-à-Pitre à partir de données bathymétriques réelles. / The present work is about the numerical study of the three dimensional form of the unstationnary Navier--Stokesequations. These equations are studied under their classical form but also under their hydrostatic one. Thetime--dependent problem is solved using a projection method called the standard incremental projection method which isused as the reference to the numerical study of the new projection methods we proposed : the hydrostatic projectionmethod and the extended dynamical projection method. These methods are combined with a volume penalization methodto take into account obstacles of any shape in the simulation domain using cartesian meshes. A new formulation of the hydrostatic Navier--Stokes equations is obtained from the use of the penalization method and studied. The space isdiscretized using the finite volume method on a staggered MAC mesh.A new computational fluid dynamic code nammed VivAn'O have been developped during this work. It had permitted thenumerical study of the proposed methods. It was also used to carry out simulations in the harbour area of Pointe--à--Pitre usine real bathvmetric data.

Les bactéries sulfato-réductrices sont largement présentes dans les environnements marins profonds. Ces écosystèmes sont caractérisés par un paramètre physique très important, la pression hydrostatique. Afin de mieux comprendre l'adaptation des bactéries sulfatoréductrices à la pression hydrostatique, la technique RNAseq ainsi que des analyses métaboliques ont été utilisées pour étudier la réponse à différentes pressions de croissance chez deux bactéries piézophiles du genre Desulfovibrio, D. hydrothermalis et D. piezophilus. L’analyse transcriptomique révèle que le métabolisme et le transport des acides aminés, le métabolisme énergétique et la transduction du signal jouent un rôle important dans l'adaptation à la pression hydrostatique chez les souches étudiées. Le dosage du glutamate intracellulaire a montré son accumulation à haute pression hydrostatique, suggérant son rôle de piézolyte chez les espèces du genre Desulfovibrio. Les analyses métaboliques ont montré que la production d'énergie chez ces bactéries est optimisée pour la vie en profondeur et qu’elle est plus efficace à la pression optimale de croissance de chacune des souches. De plus, ces analyses nous ont fourni des informations sur les mécanismes adoptés par la souche D. piezophilus pour modifier son métabolisme énergétique afin de s’adapter à des conditions de haute pression hydrostatique. L’analyse de gènes co-régulés à haute pression chez la souche D. piezophilus nous a permis d'identifier un motif de régulation en amont de gènes essentiellement impliqués dans la production d’énergie et qui serait impliquée dans l'adaptation à des pressions hydrostatiques élevées chez D. piezophilus. / Sulfate-reducing bacteria are widely distributed in deep marine environments These biotopes are characterized by a very important physical parameter, the hydrostatic pressure, which increases by 1 MPa each 100 m depth. To better understand adaptation of sulfate-reducing bacteria to high pressure, RNAseq and metabolic analyses were used to study the response of the piezophilic strains of the genus Desulfovibrio, D. hydrothermalis and D. piezophilus to various hydrostatic pressure growth conditions. The transcriptomic datasets obtained revealed that amino acids metabolisms and transport, energy metabolism and signal transduction are important for adaptation to hydrostatic pressure. Glutamate quantification showed its accumulation at high hydrostatic pressure in both strains, suggesting its role as piezolyte in Desulfovibrio species. Metabolic analyses showed that energy production of those bacteria is optimized for deep-sea life conditions and more efficient at the optimum pressure growth of each strain. Moreover, these analyses provide new insights into mechanism of metabolism pathway modification in response to hight hydrostatic pressure in the strain D. piezophilus. Analysis of hight pressure co-regulated genes in the strain D. piezophilus, allowed us to identify a regulatory motif in the upstream of genes essentially involved in energy production. This motif could be a binding site for a regulatory protein involved in the adaptation to high hydrostatic pressure in D. piezophilus that need to be identified.