Le cerveau humain est une structure anatomique à symétrie bilatérale : il existe un plan, appelé plan médian sagittal, par rapport auquel il est (approximativement) symétrique. Certaines structures ou aires cérébrales sont pourtant systématiquement asymétriques. L'étude de ces asymétries et de leurs anomalies est d'un intérêt majeur pour la compréhension de certaines pathologies comme la schizophrénie. Dans cette thèse, nous présentons une méthode permettant de quantifier ces déviations locales par rapport à une symétrie bilatérale parfaite et d'en effectuer une analyse statistique dans des populations de sujets. En raison du positionnement arbitraire de la tête dans l'appareil d'acquisition, le plan médian sagittal est rarement situé au centre des images médicales tridimensionnelles anatomiques (IRM, scanner) ou fonctionnelles (TESP, TEP). Nous proposons une définition objective de ce plan, fondée sur un critère mathématique robuste de type moindres carrés tamisés. Ensuite, après calcul et réalignement du plan médian sagittal, nous montrons comment obtenir en chaque point de l'image un vecteur caractéristique de l'asymétrie de la structure anatomique sous-jacente. Ce champ d'asymétrie est obtenu au moyen d'un outil de recalage non-rigide, qui est également utilisé pour fusionner dans un référentiel géométrique commun les champs calculés sur une population d'individus. Des techniques statistiques classiques (de type test de Hotteling) permettent alors d'étudier l'asymétrie d'une population ou de comparer l'asymétrie entre deux populations. Un problème spécifique aux IRM est celui des variations lentes des intensités de l'image, induites par les interactions du sujet avec le champ magnétique, et qui ne reflétent pas les propriétés physiques des tissus sous-jacents. La structure géométrique de ce champ de biais est elle-même asymétrique, et perturbe substantiellement le calcul de l'asymétrie anatomique. Nous proposons différents algorithmes pour corriger ce biais, fondés sur des modélisations mathématiques du processus d'acquisition de l'image.

L'avant-pays de Chartreuse est une zone de transition entre les chaînes subalpines (massif de la Grande-Sure ) , la terminaison méridionale du Jura (chaînon du Ratz) et le bassin molassique du Bas-Dauphiné. La grande diversité des dépôts (calcaire karstique , molasse marneuse et conglomératique, alluvions fluviatiles , glaciaires et interglaciaires ) a justifié l'emploi de méthodes variées dans le but de définir le comportement hydrodynamique des différents aquifères et d'en déterminer les potentialités. La description des particularités lithologiques et hydrogéologiques des différentes formations a permis de préciser les conditions aux limites des réservoirs alluviaux. L'étude du remplissage alluvial, réalisée à partir d'une campagne de prospection géophysique et de nombreux forages , a défini la géométrie de ces réservoirs et a permis l'ébauche d'un schéma de la configuration des dépôts en fonction des phases glaciaires et interglaciaires. Les limites de bassins versants ont été déterminées par l'étude des circulations karstiques dans les massifs calcaires . L'analyse de la structure et de la fracturation, l 'observation des débits et des caractères physico- chimiques des eaux des émergences ont donné un schéma cohérent du fonctionnement des systèmes karstiques qui participent pour une grande part à l 'alimentation des aquifères alluviaux. L'évaluation des volumes d'eau infiltrée à partir des données hydroclimatiques a mis en évidence de remarquables potentialités d'exploitation de la nappe dans la vallée de Saint-Laurent-du-Pont . L'étude hydrodynamique de cette nappe a fait apparaître que l 'effet transitoire des apports est rapidement effacé vers l'aval, la nappe acquérant en permanence un régime de quasi-équilibre entre les effets d ' alimentations amont et le drainage des zones argileuses . L' ensemble des connaissances concernant l'aquifère et ses limites a donc pu être contrôlé par un modèle d'écoulement permanent qui permet de simuler les effets d 'un captage.

A la suite d'une synthèse bibliographique sommaire sur le rôle de la vibration dans le compactage des matériaux granulaires, on examine les bases théoriques relatives à la schématisation du comportement de l'ensemble sol-vibrateur à l'aide des modèles à paramètres concentrés du type masse-ressort-amortisseur ; l'analyse du rôle des caractéristiques mécaniques du matériau dans le comportement vibratoire de l'ensemble sol-rouleau permet d'interpréter plusieurs constatations expérimentales antérieures (essais sur le Vibrex). Cette approche met par ailleurs en évidence l'importance de la variabilité de l'aire de contact sol-rouleau. Les variations de l'aire de contact en fonction des caractéristiques mécaniques du matériau et de la charge statique appliquée fait l'objet d'une étude expérimentale (essais en fosse) et théorique au cours de laquelle la recherche de modèles aux éléments finis élasto-plastiques pouvant expliquer les résultats expérimentaux permet de mieux connaître le rôle des principaux paramètres dont dépend le phénomène réel. La dernière partie est consacrée à l'étude, par la méthode des Eléments Finis, des sollicitations dynamiques induites dans le massif de sol (supposé élastique ou visco-élastique). Afin de simuler les conditions aux limites réelles, on est amené à appliquer la méthode des "bords à amortisseurs visqueux" proposée par Lysmer et Kuhlemeyer.

Le travail essentiel de cette thèse réside dans l'élaboration d'un modèle mathématique permettant de calculer l'écoulement puis les pollutions thermiques ou chimiques en rivière. Les équations résolues sont les équations de Saint-Venant avec une hypothèse supplémentaire de "plafonnage" de la surface ("rivière à plafond"). La résolution utilise une méthode de différences finies avec un algorithme de pas fractionnaires. La discrétisation se fait sur un maillage curviligne à pas variable. Le modèle est conçu pour s'adapter à une géométrie quelconque sans îlot. Il a été testé de façon satisfaisante sur trois cas de figures présentant un degré de difficulté croissante.

Ce travail porte sur l'étude et le développement d'un système innovant de ventilation et de chauffage au bois dans les habitations à basse consommation d'énergie, qui sont appelées à devenir la référence constructive en France dès 2015. Dans ces habitations fortement isolées et particulièrement étanches à l'air, les besoins de chauffage sont très faibles et peuvent être couverts par une source de chaleur d'origine renouvelable, telle que le bois énergie. En outre, l'utilisation d'une ventilation performante s'impose comme étant un critère essentiel pour assurer la bonne qualité de l'air intérieur et peut même devenir l'unique vecteur de chauffage en apportant l'appoint de chaleur sur l'air insufflé dans les différentes pièces de l'habitation. Le système présenté dans cette étude propose ainsi de combiner les avantages d'un appareil de chauffage au bois de petite puissance, ici un poêle à granulés de bois, et ceux d'une ventilation à récupération de chaleur sur l'air extrait, grâce à un conduit échangeur intégré à la cheminée du poêle et relié au réseau de soufflage de la ventilation. Développé en partenariat avec l'industriel POUJOULAT, spécialisé dans la fabrication de conduits de cheminée métalliques, ce conduit échangeur permet de récupérer sur l'air neuf une partie de la chaleur initialement perdue par les fumées et de la distribuer dans toutes des zones de vie de l'habitation, même les plus éloignées de l'appareil au bois. Après avoir défini la configuration de couplage à adopter pour assurer le bon fonctionnement de l'ensemble et garantir à la fois la sécurité et le confort des occupants, les performances de plusieurs prototypes de conduit échangeur sont caractérisées expérimentalement. Les résultats obtenus lors des essais en laboratoire permettent alors d'orienter l'évolution des prochains prototypes et de souligner la nécessité de travailler avec un poêle à granulés de bois dont le cycle de combustion est étanche. Un modèle mathématique est également développé pour prédire les performances du dernier prototype de conduit échangeur à triple paroi non isolé sur sa surface extérieure et sa validation est obtenue suite au bon accord entre les résultats calculés et ceux mesurés lors des essais. L'ensemble du système combiné est ensuite installé dans deux habitations à basse consommation d'énergie situées près de Poitiers. L'exploitation des températures et des consommations recueillies pendant la première saison de chauffe montre la bonne tenue du système combiné, ses limites, ainsi que ses conditions d'appropriation par les occupants, dont le comportement apparaît jouer un rôle prédominant dans la réduction des consommations énergétiques.

Notre travail porte sur l'étude du Problème de Routage et d'Allocation de Longueur d'Onde (Routing and Wavelength Allocation - RWA) dans des réseaux optiques WDM, indépendamment de la topologie physique sous-jacente. Le problème a été idntifié comme étant NP-difficile et plusieurs approches, tant exactes qu'approchées, existent. Nous fournissons d'abord une revue de littérature dans laquelle nous présentons quelques formulations mathématiques pour le problème ainsi que plusieurs manières d'obtenir des bornes inférieures et des heuristiques. Nous considérons le problème min-RWA dans lequel on doit satisfaire un certain nombre de requêtes avec le moins de longueurs d'onde possible. Nous présentons une méthodologie reposant sur une recherche locale de type Descente à Voisinage Variable (Variable Neighborhood Descent - VND) que l'on appelle VND-BFD. Son objectif principal est de supprimer des longueurs d'onde. Nous présentons également une méthode hybride VND-BT. Ensuite, nous proposons une nouvelle approche, elle-aussi reposant sur la VND. Elle consiste à ré-arranger les requêtes entre les longueurs d'onde disponibles. Lorsqu'elle atteint un optimum local, une procédure de perturbation est appliquée et le schéma est similaire à la Recherche Locale Itérée (Iterated Local Search - ILS). Quatre variantes sont définies selon les stratégies appliquées dans VND et ILS : VNDr-ILSp, VNDe-ILSp, VNDr-ILS5p et VNDe-ILS5p. Les résultats expérimentaux montrent que cette nouvelle approche est plus performante, en particulier la version VNDe-ILS5p. La méthode est compétitive avec les meilleures méthodes de la littérature puisque VNDe-ILS5p a permis d'améliorer une grande partie des meilleures solutions connues sur les instances standard du min-RWA. Enfin, nous considérons aussi le problème max-RWA dans lequel on doit maximiser le nombre de requêtes traitées avec un nombre donné de longueurs d'onde. Nous proposons des modèles compacts ainsi que des améliorations destinées à accélérer la résolution par des solveurs en nombre entiers. Après avoir décrit des modèles existants utilisant la génération de colonnes, nous proposons un nouveau modèle, PG-MAX-IS-IRC, utilisant lui-aussi la génération de colonnes. Il permet d'obtenir des bornes supérieures de même qualité en un temps très fortement réduit.

La thèse porte sur la proposition de méthodes d'optimisation (modèles mathématiques et métaheuristique) et leur couplage avec un modèle de simulation pour la résolution de problèmes de livraison collecte incluant la planification des horaires des chauffeurs. L'originalité de ces travaux porte sur la diversité des ressources (véhicule, chauffeur, quai de chargement, de déchargement, contenant, ligne de production, aire de nettoyage) et des contraintes (incompatibilité véhicule/contenant, date de début au plus tôt, date de fin souhaitée, planning...) à prendre en compte. L'objectif est de proposer une organisation permettant de réaliser l'ensemble des transports tout en minimisant les retards et les heures supplémentaires. La première partie s'intéresse au transport d'un seul type de produit. Le problème est modélisé comme un RCPSP avec profil de demande en ressources variable. Les transports à vide sont modélisés comme des temps de montage dépendant de la séquence. Deux programmes linéaires en nombres entiers sont proposés. La seconde partie concerne le transport de plusieurs types de produit. Le problème présente une double complexité qui est résolue par le couplage d'une recherche locale itérée avec un modèle de simulation. Le modèle de simulation permet de répondre à la complexité structurelle et fonctionnelle, notamment en raison de la diversité des ressources. La troisième partie intègre la définition des horaires de travail des chauffeurs. Une approche itérative incluant un modèle de simulation, un programme linéaire en nombres entiers et le couplage précédemment présenté est proposée. Ce problème est traité dans un contexte hospitalier pour le transport de contenants propres ou sales (repas, linge, médicaments) entre sites de consommation et sites de production. Chaque partie fait l'objet d'une expérimentation avec des données réelles.

Ce travail de thèse est consacré à la modélisation du procédé de réduction directe du minerai de fer, un procédé alternatif intéressant dans le contexte de la réduction des émissions de CO2 de la sidérurgie. Le four à cuve, réacteur central du procédé, est divisé en trois zones (réduction, transition et refroidissement). Le modèle mathématique mis au point pour simuler l’ensemble repose sur une description détaillée et fidèle des principaux phénomènes physico-chimiques et thermiques intervenant. C’est un modèle bidimensionnel, en régime permanent et multi-échelle. Le lit mobile est constitué de boulettes, elles-mêmes supposées composées de grains et de cristallites. Huit réactions chimiques hétérogènes et deux réactions chimiques homogènes sont prises en compte. Les équations de conservation locales de la masse, l'énergie et de la quantité de mouvement ont été résolues numériquement en utilisant la méthode des volumes finis. Ce modèle a été appliqué avec succès pour simuler le four à cuve de deux usines de réduction directe de capacités différentes. Les résultats obtenus renseignent sur le fonctionnement interne du four et mettent en évidence des zones aux performances inégales. Le modèle a ensuite été exploité, après l’ajout et le couplage d’un modèle du reformeur, pour des calculs paramétriques, en particulier lorsque les caractéristiques des gaz réducteurs sont modifiées. Enfin des pistes sont présentées pour optimiser une installation de réduction directe en augmentant la capacité de production et le degré de métallisation du produit / This thesis is dedicated to the modelling of the iron ore direct reduction process, an attractive alternative process for making steel in the context of the reduction in CO2 emissions. The shaft furnace, the core reactor of the process, is divided into three sections (reduction, transition and cooling). The mathematical model developed to simulate this reactor is based on a detailed and faithful description of the main physical-chemical and thermal phenomena involved. The model is a two-dimensional, steady state and multi-scale. The moving bed is comprised of pellets of grains and crystallites. Eight heterogeneous chemical reactions and two homogeneous chemical reactions were taken into account. The local mass, energy and momentum balances were solved numerically using the finite volume method. The model was successfully applied to simulate the shaft furnace of two direct reduction plants of different capacities. The results obtained provide new insights on the internal behaviour of the furnace and highlight zones of uneven performance. After the addition and coupling of a reformer model, the shaft furnace model was used for parametric calculations, in particular when considering changes in the composition of the reducing gases. Finally, new possibilities are presented for optimizing the direct reduction process, e.g. for increasing the production capacity and the degree of metallization of the produced iron

L’avènement du concept d’Open Innovation a été perçu par les industriels comme une formidable opportunité pour améliorer leur processus d’innovation et augmenter leur marge. En effet, ce concept prônant la large distribution des connaissances, suggère que les entreprises doivent solliciter leur environnement pour acquérir de nouvelles technologies par le biais de collaborations et que la valorisation des technologies internes à l’entreprise peut se faire de divers manières, comme le licensing. Alors les frontières de l’entreprise deviennent poreuses pour permettre une forte interaction avec des partenaires externes. Malgré toutes les promesses de ce concept, celui-ci a apporté un certain nombre de problématiques allant de la propriété intellectuelle à la culture d’entreprise en passant par les freins cognitifs. En accord avec le partenaire industriel de cette thèse, notre observation terrain et les constats bibliographiques, nous nous sommes concentrés sur les aspects organisationnels à mettre en œuvre pour mener une politique d’Open Innovation. Ainsi, cette thèse propose un premier modèle conceptuel pour ancrer une organisation dans son environnement et prendre pleinement en compte le paradigme d’Open Innovation. Ce modèle se base sur l’hypothèse que l’environnement est composé de facteurs d’influence qui ont un impact sur les projets de l’entreprise et que ceux-ci doivent posséder un capital compétence adéquate pour maitriser ces facteurs et atteindre les objectifs. Fort de ce cadre conceptuel, nous avons modélisé mathématiquement une organisation avec une approche coût/bénéfice pour comprendre le fonctionnement d’une organisation en mode « open ». Cela nous a permis de mettre en évidence le rôle de la structure organisationnelle et de la stratégie pour une politique d’Open Innovation. Enfin, en accord avec notre posture épistémologique d’action-recherche, nous avons développé un outil d’aide à l’orientation de l’action, RO²I (Relevant Organization for Open Innovation). L’objectif de cet outil est de proposé aux porteurs de projets, à t=0 du projet, une aide pour prendre en compte les aspects collaboratifs afin de mener leurs projets à bien et de choisir le bon modèle organisationnel pour inclure les compétences des partenaires. Nous avons pu tester la pertinence de notre proposition sur plusieurs projets passés d’une équipe d’innovation de rupture. Une fois validé, nous avons souhaité vérifier que notre outil était utilisable par les porteurs de projet, eux-mêmes, donc nous avons effectué une expérimentation sur deux projets en phase de démarrage dans les services supports de Solvay. Ce travail conclue sur la nécessité de posséder une organisation adaptée aux activités de collaboration et sur la nécessité d’un outil permettant de prendre en compte l’Open Innovation. Nous proposons, en perspective, d’utiliser cet outil pour mesurer la capacité à Open Innover d’une entreprise / Companies showed the arising of the Open Innovation concept as an amazing opportunity to improve their innovation process and increase profitability. Indeed, Open Innovation proposes to solicit external environment to acquire new technologies thanks to collaborations and, also, to add value to internal technologies by different path, like licensing-out, for instance. Then, firm boundaries become porous to allow strong interactions with external stakeholders. Despite to promises of this concept, it brings a lot of specific issues as intellectual property, firm culture or cognitive brakes. According to our industrial partner, our field observation and our state of art, we focused this work on organizational issues to perform an Open Innovation policy. To solve these issues, first, this these proposes a conceptual model to anchor an organization into it environment and to fully encompass the Open Innovation paradigm. We base our model on the next assumption: environment is composed by influence factors which impact projects of organization and these projects have to own an appropriate capital competence to master the factors and reach the purposes. Thanks to this conceptual framework, we modeled an organization with a mathematic cost/benefits approach to understand the functioning of an organization with « open » policy. Then, we highlighted the role of organizational structure and strategy to perform Open Innovation. Finally, we developed a decision-making tool, RO²I (Relevant Organization for Open Innovation). The objective of this tool is to help project manager to take into account the collaborations to lead his project at t=0 and to choose a suitable organization to anchor his project and acquire external competences. We tested our proposal on past project in an innovation team. After the validation, we verified the usability of our tool in industrial context. We experiment our tool on two projects into shared services of Solvay. We conclude this work on the necessity to anchor a project into a suitable organization for collaboration and on the necessity of a decision-making tool to take into account Open Innovation. For further researches based of our work, we propose to use RO²I to measure the capacity to Open Innovate of a firm

Notre travail porte sur l'étude du Problème de Routage et d'Allocation de Longueur d'Onde (Routing and Wavelength Allocation - RWA) dans des réseaux optiques WDM, indépendamment de la topologie physique sous-jacente. Le problème a été idntifié comme étant NP-difficile et plusieurs approches, tant exactes qu'approchées, existent. Nous fournissons d'abord une revue de littérature dans laquelle nous présentons quelques formulations mathématiques pour le problème ainsi que plusieurs manières d'obtenir des bornes inférieures et des heuristiques. Nous considérons le problème min-RWA dans lequel on doit satisfaire un certain nombre de requêtes avec le moins de longueurs d'onde possible. Nous présentons une méthodologie reposant sur une recherche locale de type Descente à Voisinage Variable (Variable Neighborhood Descent - VND) que l'on appelle VND-BFD. Son objectif principal est de supprimer des longueurs d'onde. Nous présentons également une méthode hybride VND-BT. Ensuite, nous proposons une nouvelle approche, elle-aussi reposant sur la VND. Elle consiste à ré-arranger les requêtes entre les longueurs d'onde disponibles. Lorsqu'elle atteint un optimum local, une procédure de perturbation est appliquée et le schéma est similaire à la Recherche Locale Itérée (Iterated Local Search - ILS). Quatre variantes sont définies selon les stratégies appliquées dans VND et ILS : VNDr-ILSp, VNDe-ILSp, VNDr-ILS5p et VNDe-ILS5p. Les résultats expérimentaux montrent que cette nouvelle approche est plus performante, en particulier la version VNDe-ILS5p. La méthode est compétitive avec les meilleures méthodes de la littérature puisque VNDe-ILS5p a permis d'améliorer une grande partie des meilleures solutions connues sur les instances standard du min-RWA. Enfin, nous considérons aussi le problème max-RWA dans lequel on doit maximiser le nombre de requêtes traitées avec un nombre donné de longueurs d'onde. Nous proposons des modèles compacts ainsi que des améliorations destinées à accélérer la résolution par des solveurs en nombre entiers. Après avoir décrit des modèles existants utilisant la génération de colonnes, nous proposons un nouveau modèle, PG-MAX-IS-IRC, utilisant lui-aussi la génération de colonnes. Il permet d'obtenir des bornes supérieures de même qualité en un temps très fortement réduit. / This work deals with the routing and Wavelength assignment (RWA) in optical WDM networks independently on the underlying physical topology. We begin with a review of the literature presented some mathematical models formulated to solve theproblem, are also reviewed methods for setting lower bounds and heuristic methods. This problem has been shown to be NP-hard and several heuristic algorithms have been developed to solve it. We present in this work a methodology based on metaheuristic Variable Neighborhood Descent (VND), which we call VND-BFD, primarily with the focus on the elimination of wavelengths and a hybrid method VND-BT to solve the problem. Then we introduce a new approach also based on VND, but this time with the focus on the rearrangement of the requests, when this new version of the VND fails the procedure activates a disturbance, as the metaheuristic Iterated Local Search. We define four variants to this method, which we call VNDr-ILSp, VNDe-ILSp, VNDr-ILS5p and VNDe-ILS5p. The computational experiments show that the approach with the focus on requestsproved more efficient, especially the version VNDe-ILS5p. The proposed method is competitive with respect to the best methods in the literature. Finally, we present compact models aimed at maximizing the number of requests accepted and some simplifications are proposed in order to speed up the resolution of problems. Although we present some models of literature based on column generation and a new methodology is proposed. The new methodology, which we call PG-MAX-IS-IRC, was able to solve all instances faster than the method of the literature and always found the same upper bound.