Simulation models play an important role in decision making and developement of new scientific theories. In view of their critical role, everyone can expect complete and relevant information about the confidence level that are associated with them. To achieve this goal, we must perform validation and verification (V&V) operations. This represents an important challenge in Earth Faculté des sciences where modelized systems are complex and open. An anthropic night-sky radiance model was studied to establish a V&V strategy that might be applied to Earth Faculté des sciences models in general. This strategy include qualification (are we modeling the right phenomenon?), verification (does implemantation respect the specifications?), and validation (does software simulate the phenomenon correctly?). Qualification and verification show the relevance of the selected governing equations and allow us to identify paths to improve software management maturity. Effects of distance and angle of view on anthropic night-sky radiance were studied in validation. Comparison of simulations and measurements show interesting similarities.

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

La pollution lumineuse, résultat de l'éclairage nocturne anthropique, est un problème répandu dans le monde. Elle affecte une grande variété d'êtres vivants dans les milieux où elle est présente. Les effets exacts qu'elle peut avoir sur les organismes n'ont pas été beaucoup explorés . À ce sujet, rien n'est connu de son influence sur le phytoplancton. En l'occurrence, les cyanobactéries sont des organismes unicellulaires du phytoplancton. Dans cette étude, une cyanobactérie, Microcystis aeruginosa , a été cultivée en turbidostat en absence et en présence d'éclairage nocturne tel qu'observé à la surface d'un lac urbain éclairé. Plusieurs mesures ont été réalisées des intervalles de deux heures sur trois périodes de 48h afin d'observer les changements sur l'écophysiologie des cyanobactéries en présence de pollution lumineuse. Certaines de ces mesures montrent un effet de la pollution lumineuse,. comme le rendement quantique de photosynthèse, la quantité de chlorophylle a et de protéines photosynthétiques par cellule, démontrant ainsi l'effet de la pollution lumineuse sur M. aeruginosa . D'autres mesures n'ont pas été affectées par la pollution lumineuse. Celles-ci comprennent la quantité de certaines protéines photosynthétiques, la mesure d'efficacité photosynthétique par 14 [degrés Celsius] et la microcystine intracellulaire. Une hypothèse permettant d'expliquer les résultats a été émise. En conclusion, l'étude a permis de montrer qu'un éclairage d'une intensité lumineuse semblable à ce qui est retrouvé dans nos villes peut causer des changements dans l'écophysiologie de Microcystis aeruginosa en laboratoire.

Les particules cométaires sont des témoins de l’évolution du système solaire, dont les caractéristiques peuvent être estimées à partir de la lumière qu’elles diffusent et émettent. Je montre qu’un modèle de diffusion lumineuse par un nuage d’agrégats fractals et de sphéroïdes permet d’interpréter, en fonction de la distribution en taille et des matériaux constitutifs, des observations polarimétriques en angle de phase et longueur d'onde. Le modèle est en particulier appliqué à la comète Hale-Bopp, et au milieu interplanétaire en modélisant aussi les observations thermiques. Je développe des outils de diffusion lumineuse (numériques et expérimentaux) pour analyser des agrégats analogues aux particules protoplanétaires qui seront formés avec ICAPS à bord de l’ISS. De façon complémentaire, une simulation expérimentale en vol parabolique avec PROGRA2 me permet de déterminer les propriétés physiques de microparticules d’intérêt astrophysique par des mesures polarimétriques.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Les particules cométaires sont des témoins de l'évolution du système solaire, dont les caractéristiques peuvent être estimées à partir de la lumière qu'elles diffusent et émettent.<br>Je montre qu'un modèle de diffusion lumineuse par un nuage d'agrégats fractals et de sphéroïdes permet d'interpréter, en fonction de la distribution en taille et des matériaux constitutifs, des observations polarimétriques en angle de phase et longueur d'onde. Le modèle est en particulier appliqué à la comète Hale-Bopp, et au milieu interplanétaire en modélisant aussi les observations thermiques.<br>Je développe des outils de diffusion lumineuse (numériques et expérimentaux) pour analyser des agrégats analogues aux particules protoplanétaires qui seront formés avec ICAPS à bord de l'ISS. De façon complémentaire, une simulation expérimentale en vol parabolique avec PROGRA2 me permet de déterminer les propriétés physiques de microparticules d'intérêt astrophysique par des mesures polarimétriques.

Dans le domaine de la chimie pharmaceutique la cristallisation des principes actifs ou intermédiaires est une étape importante, c'est elle qui va contrôler les propriétés physico-chimiques du solide obtenu. La première étape de la cristallisation, la nucléation, peut être lente, difficile ou perturbée par l'apparition d'une autre phase, solide ou liquide, indésirable. L'obtention du premier cristal et la recherche de nouveaux polymorphes nécessitent de longues et onéreuses études. Avec pour objectif de rationaliser ces recherches de conditions de cristallisation nous proposons, dans le cadre de cette thèse, l'étude et le développement de nouvelles techniques de cristallisation sur de faibles volumes (du µL au mL) en présence d'un champ externe. Par champ externe, on entend en présence d'un champ électrique, d'un faisceau lumineux ou d'ultrasons. Il s'agira d'être capable de provoquer la nucléation de manière localisée dans le temps et l'espace au sein de solutions métastables, afin de pouvoir l'observer et de mieux comprendre le mécanisme d'apparition du premier cristal.

En synthèse d'images réaliste, nous simulons fidèlement les lois physiques pour créer une image. Les sources lumineuses sont alors un élément essentiel car ce sont elles qui produisent l'énergie répartie dans la scène. Ce document caractérise les modèles de sources actuels et propose des méthodes pour accélérer leur traitement. Après une étude détaillée du domaine au chapitre 2, nous recensons au chapitre 3 les solutions les plus efficaces pour modéliser une source lumineuse. Dans le chapitre 4, nous proposons une solution innovante pour traiter les sources en champ lointain. Le chapitre 5 est consacré au cas du champ proche. Nous introduisons une nouvelle structure de données, dite lumigraphe sphérique, réduisant par 100 les temps de calcul de traitement des rayons d'ombre. Une source de lumière moderne peut être composée d'objets complémentaires tels que des miroirs. L'ensemble des rayons en sortie de cet objet peut être vu comme une source à part entière. Le chapitre 6 traite de telles sources, dites virtuelles.

La création d 'un microsystème d'analyse biochimique, capable de livrer des diagnostics préliminaires sur la quantification d'éléments pathogènes, est un défi multidisciplinaire ayant un impact potentiel important sur la majorité des activités humaines en santé et sécurité. En effet, un dispositif intégré, peu dispendieux et livrant des résultats facilement interprétables, permettrait une vulgarisation des capacités de biodétection à travers différents domaines d'applications sociétaires et industriels. Le présent document se concentre sur l'intégration monolithique d'une méthode de biocaractérisation dans le but de générer un transducteur miniaturisé et efficace, élément central d'un microsystème de détection. Le projet de recherche ici présenté vise l'étude de l'applicabilité d'un capteur plasmonique intégré par l'entremise de nanostructures semi-conductrices aux propriétés quantiques et luminescentes. L'approche présentée est globale; c'est-à-dire qu'on vise à répondre aux questions fondamentales impliquant la compréhension des phénomènes photoniques, le développement et la fabrication des dispositifs, les méthodes de caractérisations possibles ainsi que l'application d'un transducteur SPR intégré à la biodétection. En d'autres termes : dans quelles circonstances et comment un transducteur plasmonique intégré doit-il être réalisé pour l'application à la détection délocalisée d'éléments pathogènes? Dans le but d'engendrer un instrument simple à l'échelle de l'usager, l'intégration de la connaissance à l'échelle du design est donc effectuée. Ainsi, des capteurs plasmoniques monolithiques sont conçus à l'aide de modèles théoriques ici présentés. Un instrument de mesure hyperspectrale conjuguée permettant de cartographier directement la relation de dispersion des plasmons diffractés a été construit et testé. Cet instrument est employé à la cartographie d'éléments de diffusion. Finalement, une démonstration du fonctionnement du dispositif, appliquée à la biocaractérisation d'événements simples, tels que l'albumine de sérum bovin et la détection d'une souche spécifique d'influenza A est livrée. Ceci répond donc à la question de faisabilité d'un nanosystème plasmonique applicable à la détection de pathogènes.