La matière organique (MO) des systèmes aquatiques est constituée d’un mélange complexe de macromolécules qui a une grande capacité d’interaction avec les métaux modifiant ainsi leur biodisponibilité. Il existe une grande variété de sites complexants susceptibles de fixer les ions métalliques. L’objectif de ce travail est de mieux appréhender le processus de complexation de certains cations par différents sites chélatants oxygénés et soufrés de la MO. Pour atteindre cet objectif, trois catégories de MO ont été étudiées : la MO disoute (MOD) issue de masse d’eau, la MOD fractionnée et des molécules modèles de la MO. Dans chacune de ces classes, des échantillons soufrés et oxygénés ont été comparés pour permettre d’évaluer l’influence de la présence de sites soufrés sur les propriétés complexantes des métaux par la MO. Les études ont été menées au moyen de méthodes de chimiométrie et de chimie quantique combinées à des techniques de spectroscopie électronique. Les résultats obtenus ont montré que la MOD, caractérisée dans un premier temps, voit ses capacités complexantes augmenter avec la concentration en soufre. Le soufre semble avoir un effet sur le pouvoir complexant, mais aucune information spectrale n’a pu prouver la présence de complexes obtenus à partir de sites soufrés. L’utilisation de molécules modèles a quant à elle mise en évidence, pour un grand nombre de cations et pour deux types de fonctions, le pouvoir complexant supérieur des sites soufrés par rapport aux sites oxygénés. Il a également été montré qu’une fonction dithiol a un pouvoir de fixation des métaux plus important qu’une fonction hydroxy-thiocétone. / Organic matter (OM) of aquatic systems is a complex mixture of macromolecules which has a high capacity for interaction with metals and thus modifies their bioavailability. There is a wide variety of complexing sites available to bind metal ions. The objective of this work is to have a better understanding of the process of complexation of certain cations by different oxygenated and sulfur-containing chelating sites of OM. To achieve this objective, three categories of OM were studied: dissolved OM (DOM) from fresh water, fractionated DOM and model compounds of OM. In each of these classes, sulfur and oxygen samples were compared to evaluate the influence of the presence of sulfur-containing sites on the complexing properties of metals by OM. The studies were conducted using chemometric and quantum chemistry methods combined with electronic spectroscopy techniques. The results obtained showed that the MON, characterized initially, sees its complexing capacities increase with the concentration of sulfur. Sulfur appears to have an effect on the complexing power, but no spectral information has been able to prove the presence of complexes obtained from sulfur-containing sites. The use of model molecules has shown the higher complexing power of the sulfur-containing sites compared to the oxygenated one for a large number of cations and for two types of functions. It has also been shown that a dithiol function has a greater binding power of metals than a hydroxy-thioketone function.

Les particules de suie générées au sein des procédés de combustion ont un impact très important sur l'environnement et la santé. Les réglementations actuelles imposent de ce fait des réductions de plus en plus strictes des émissions particulaires. Afin de limiter les quantités de suies rejetées dans l'atmosphère, il est donc essentiel que des études fondamentales soient entreprises afin de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu lors de la formation de ces particules. L'objectif de ce travail de thèse consiste à évaluer l'impact de la combustion de différents types de carburants sur les caractéristiques physico-chimiques des suies. Un brûleur hybride a donc été conçu spécialement dans le but de générer des flammes d'hydrocarbures liquides ayant des caractéristiques hydrodynamiques identiques quelles que soient les propriétés physiques des carburants étudiés. Des cartographies quantitatives des suies et des précurseurs de suies ont été réalisées dans des flammes de kérosène, de gazole, d'essence, de biocarburants et de divers carburants modèles du kérosène et du gazole en ayant recours pour cela au couplage de l'Incandescence et de la Fluorescence Induite par Laser (LII/LIF). Par comparaison des signaux LII obtenus à différentes longueurs d'onde d'excitation, il nous a été possible de déterminer l'évolution des propriétés optiques des suies en fonction de la longueur d'onde. L'analyse des courbes d'énergie et des décroissances temporelles des signaux LII nous a de plus permis d'obtenir des informations relatives à l'évolution des propriétés physiques des suies (masse volumique, chaleur spécifique, indice de réfraction, diamètre) tout au long du processus de combustion. Enfin, grâce à un système de prélèvement par microsonde, des échantillons de suies ont pu être analysés par désorption laser, photoionisation des espèces désorbées et spectrométrie de masse à temps de vol dans le but de déterminer la nature des espèces chimiques adsorbées à la surface des suies. / Soot particles generated in combustion processes are strongly linked to various environmental and health problems. As a consequence, regulations regarding particulate emissions are becoming more and more stringent. To reduce the quantities of soot emitted into the atmosphere, fundamental studies have to be undertaken in order to better understand the mechanisms involved in the formation of soot particles. The objective of this work is to study the impact of the combustion of different types of fuels on the physical-chemical properties of soot. To this end, a hybrid bumer has been specially designed in order to generate a series of liquid fuel diffusion flames whose hydrodynamic behaviour is similar and independent of the physical properties of the tested fuels. Quantitative mappings of soot and soot precursors have been carried out in flames of kerosene, Diesel, gasoline, biofuels and various kerosene and Diesel surrogates by coupling Laser Induced Incandescence and Laser Induced Fluorescence (Lll/LIF). By comparing the LII signaIs obtained for different excitation wavelengths, it has been possible to determine the evolution of the optical properties of soot as a function of the wavelength. The evolution of the physical properties of soot particles (density, specific heat, refractive index, diameter) during the combustion process have been derived from the analysis of the LII fluence curves and time decays obtained at different heights in the flames. Finally, a microprobe sampling system has been developed in order to obtain soot samples which have then been analysed using laser desorption/laser ionization/time-of- tlight mass spectrometry to determine the nature of the chemicals adsorbed on the soot surface.

Cette thèse traite de la vérification des protocoles cryptographiques. Son sujet est la modélisation symbolique de protocoles avec pour objectif la preuve de propriétés de sécurité. La thèse comprend deux parties: La première partie définit quatre modèles symboliques différant par les moyens syntaxiques que les concepteur peuvent utiliser pour représenter les primitives cryptographiques. On a observé que les vérificateurs utilisent des astuces de codage dans des modèles peu riches pour représenter les primitives manquantes. Nous montrons que ces codages sont corrects dans le sens où un protocole qui satisfait une propriété dans un modèle peu expressif la satisfait aussi dans un modèle plus riche. Nous terminons cette partie par la description d'un module que nous avons implémenté pour la plate-forme de vérification AVISPA. Ce module est basé sur des résultats permettant le transfert des propriétés d'un protocole, prouvées dans un modèle symbolique, vers un modèle calculatoire. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous développons un modèle symbolique pour représenter des protocoles récursifs. Ces protocoles sont difficiles à analyser et peu de résultats de décidabilité existent. Nous montrons que notre modèle symbolique permet de retrouver une attaque connue contre une propriété d'un protocole de commerce électronique. Nous proposons ensuite une modification de ce protocole et montrons que le protocole modifié satisfait cette propriété. / This thesis deals with formal verification of cryptographic protocols. It is about symbolic modelling of protocols with the objective to prove security properties. The thesis is split in two parts: The first part defines four symbolic models which differ in the syntactic resources that protocol designers may use do model cryptographic primitives. We found that engineers employ coding dodges in order to model missing cryptographic primitives in simpler models. We showed that these codings are correct in that protocol properties that are proven in lean models also hold in more elaborated models. We finish this part with the description of a module implementation for the verification plate-form AVISPA. The module is based on results that allow to automatically translate protocol properties, proven in symbolic models, to computational models. In the second part of this thesis, we develop a symbolic model in order to represent ecursive protocols. This class of protocols is difficult to analyse and, so far, there are only few decidability results. We show that our symbolic model allows us to retrieve an previously known attack against a special security property of an e-commerce protocol. We then modify this protocol and show that the property holds for the modified protocol.

Les recherches sur les bulles rationnelles ont produit une littérature abondante. Cependant, malgré des avancées remarquables ces dernières années, les questions d’existence, taille, fluctuation et éclatement des bulles avec dividendes positifs en équilibre général n’ont pas été suffisamment traitées.On sait aussi que l’introduction d’altruisme intergénérationnel peut transformer un modèle à générations imbriquées dans un modèle à la Ramsey (Barro, 1974). Il est donc naturel de mesurer les effets de l’altruisme sur les bulles qui apparaissent dans un modèle à générations imbriquées à la Tirole (1985). Cette dissertation explore l’impact de différentes formes d’altruisme sur l’équilibre avec bulles à la Tirole.Le transfert de richesse n’est pas le seul lien entre les générations. La transmission du savoir est aussi un canal important d’interconnexion entre les générations. On analyse la manière dans laquelle les ménages diversifient leur portefeuille entre capital humain et actifs financiers. Dans ce contexte, les conditions d’existence et les propriétés dynamiques des bulles rationnelles sont étudiées. Dans le dernier chapitre, trois modèles de croissance endogène sont étudiés: dans les deux premiers, l’accumulation du capital humain est fondamentale pour la croissance économique, tandis que, dans le dernier, l’investissement en R&D est le ressort de la croissance. / Research on rational bubbles has led to an extensive literature, with numerous significant achievements. However, despite the fact that the literature on rational bubbles has shown powerful results, there has been a lack of research works on economic bubbles of financial assets that yield positive dividends, especially ones that address fundamental questions on their existence, size, fluctuation, and bursting process. Moreover, it is well-known that dynastic altruism in the sense of Barro (1974) could spark the transition from an overlapping generations (OLG) model to an infinite horizon model. Therefore, it is worthwhile to study the impact of different forms of altruism on rational bubbles in an OLG model à la Tirole (1985). Furthermore, bequests and gifts are not the only bridge between generations. Inter-generational knowledge transmission is also an important channel through which different generations could be linked. An open issue remains: what happens if people have to make a portfolio choice between investing in human capital and purchasing bubbled assets, and subsequently, what the implications of this choice on the formation and properties of bubbles are. With the aim of providing answers to these questions, in the last chapter, we study rational bubbles in three OLG models: the first two with human capital accumulation, and the last one considering R&D investment under physical accumulation.

Le balayage lidar aéroporté permet la production de modèles numériques de terrain (MNT) précis et à haute résolution. Cette thèse fait partie d'un projet où le DTM est utilisé pour évaluer la hauteur d'eau en crue et estimer le risque qu'elle atteigne les ouvertures inférieures des bâtiments. Ce travail est fait pour aider les décideurs à évaluer les dommages causés par les inondations. Cependant, le DTM est souvent présenté sans estimation de sa précision. La comparaison avec la vérité terrain est une approche courante pour estimer la qualité du DTM. Alors que la fiabilité d'une telle approche dépend de divers facteurs dont la taille de l'échantillon, l'accessibilité sur le terrain, la distribution et une assez grande diversité de vérité terrain, ce qui a un coût et est quelque peu irréalisable à l'échelle de la province de Québec. Par conséquent, l'objectif principal de cette recherche est de concevoir une méthode qui pourrait fournir une estimation locale de l'erreur sans aucune dépendance à des ensembles de données tiers. À cet égard, nous profitons du krigeage géostatistique comme estimateur alternatif de la qualité. Le défi de considérer une variation constante dans l'espace nous amène à proposer une méthode non stationnaire qui aboutit à l'estimation locale de l'erreur d'élévation du MNT. La performance de la méthode présentée a été validée par la comparaison avec l'évaluation de la vérité terrain. Les résultats ont révélé que notre méthode est fiable dans les zones urbaines et semi-urbaines, en particulier dans les zones agricoles et résidentielles sauf dans les forêts qui sont dues à leur plus faible densité. / Airborne lidar scanning allows the production of accurate and high-resolution digital terrain models (DTM). This thesis is part of a project where the DTM is used to assess the water height in flood and estimate the risk it reaches the lower openings in buildings. This work is done to support decision-makers in estimating damages caused by floods. However, DTM is often presented without an estimation of its accuracy. Comparison with ground truth is a common approach to estimating the quality of DTM. Whereas the reliability of such an approach depends on various factors including sample size, accessibility on the field, distribution, and a large enough diversity of ground truth, which comes at a cost and is somewhat unfeasible in the scale of Quebec province. Therefore, the main objective of this research is to design a method that could provide a local estimation of error without any dependency on third-party datasets. In this regard, we take advantage of geostatistical kriging as an alternative quality estimator. The challenge of considering constant variation across the space brings us to propose a non-stationary method that results in the local estimation of DTM elevation error. The performance of the presented method was validated with the comparison with ground truth assessment. The results revealed that our method is reliable in urban and semi-urban areas, especially in farmland and residential areas except in forests which are due to their lowest density.

Les dessableurs font partie du prétraitement de la plupart des stations de récupération des ressources de l'eau (StaRRE). Ces unités de dessablage servent à protéger les équipements et les procédés aval ainsi qu'à maintenir la performance des traitements primaire et secondaire. Même si ces unités jouent un rôle crucial, un manque criant au niveau des connaissances sur les caractéristiques des particules de grit sur leur comportement et sur la modélisation des dessableurs est observé. Ce manque implique une définition incorrecte des particules de grit, l'inexistence d'un protocole standard d'échantillonnage et de caractérisation des particules autour d'un dessableur, et l'utilisation de modèles simples basés sur un % d'enlèvement constant. Le premier objectif de la thèse est de développer une méthode de caractérisation de la vitesse de chute des particules, variable clé du processus de sédimentation. Cet objectif peut être divisé en plusieurs sous-objectifs. Un premier sous objectif est de concevoir un protocole d'échantillonnage spécifique pour les sites expérimentaux échantillonnés. Un deuxième sous objectif est de comparer les méthodes actuellement utilisées pour caractériser les particules de grit de proposer une méthode de caractérisation pour les particules mentionnées autour des unités de dessablage. Le deuxième objectif de la thèse est de développer un modèle dynamique basé sur la distribution de vitesse de chute des particules (DVCP). Le modèle est appliqué à deux différents cas d'études avec différentes conceptions de dessableur (vortex et aéré) et de capacités de traitement. Dans les deux cas, le modèle est calibré et validé avec succès. Il s'agit d'un modèle puissant permettant de prédire la concentration des solides à la sortie des dessableurs et la quantité de solides enlevés (particules de grit ) en fonction de la dynamique des solides et du débit à l'entrée du dessableur. Les résultats obtenus dans le cadre de ce doctorat ont permis de présenter une nouvelle approche expérimentale pour la caractérisation des particules de grit ainsi que, pour la première fois, un modèle dynamique des unités de dessablage basé sur la DVCP. Les deux nouveaux outils ont été testés avec succès. / Grit chambers can be found at the headworks of most water resource recovery facilities (WRRFs) to protect equipment and the processes downstream and maintain the performance of primary and secondary treatments. Even though they play a crucial role, there is a lack of knowledge on grit characteristics and grit chamber behaviour and modelling. This leads to an improper grit de nition, a non-existing standard protocol of sampling and characterization, a non-existing standard protocol to evaluate the performance of the system and only simple models based on a static %-removal. Given the fact that particle settling is the governing process of grit particle removal, that a vast diversity of sampling and characterization methods is existing, and modelling has been limited to very simple static %-removal based equations, two main objectives in the context of this study are pursued. The rst objective aims for a characterization method taking into account the key parameter of the settling process, i.e. particle settling velocity. It is divided in multiple subobjectives. First, the establishment of a site-speci c sampling protocol to obtain representative samples from the water around the studied grit chambers. Then, the currently used methods to characterize grit particles and wastewater are compared and adapted prior to the proposal of a characterization method. The second objective of this study is to present a new dynamic model based on particle settling velocity distributions (PSVD). The model is tested on two di erent case studies with di erent grit chamber designs (vortex and aerated) and treatment capacities. In both cases, the model was successfully calibrated and validated showing a powerful model to predict the solids concentration at the outlet and solids removal at the under ow (i.e. grit particles) of a grit chamber depending on the inlet dynamics. Summarizing, the results of this PhD study are a new experimental characterization and, for the rst time, a dynamic model, based on PSVD. Both new tools have been successfully tested at full-scale.

Les modèles hydrologiques traditionnels n’imposent pas la contrainte de conservation d’énergie à la surface. Lorsque soumis à des températures plus élevées, ils ont le potentiel de surestimer l’évapotranspiration. Le modèle de surface physique CLASS est couplé au modèle de routage RAPID, basé sur la méthode de Muskingum, pour former un modèle hydrologique plus robuste en contexte de réchauffement global. CLASS-RAPID est implanté sur le bassin versant du Haut-Montmorency (47.4°N, 71.1°O). CLASS est calibré et validé à l’aide d’observations hydrométéorologiques à la Forêt Montmorency ; RAPID est optimisé d’après les observations de débits de la Direction d’expertise hydrique du Québec. Des projections climatiques provenant des modèles CanESM2, CNRM-CM5, GFDL-ESM2M et MPI-ESM du Projet d’intercomparaison des modèles couplés et des scénarios climatiques RCP 4.5 et RCP 8.5 sont fournies en entrées à CLASS-RAPID afin de réaliser des simulations hydrologiques pour la période future de 2041 à 2070. Des projections climatiques provenant des mêmes modèles pour la période de référence de 1981 à 2005 sont également utilisées par CLASS-RAPID afin de générer une séquence de débits pouvant être comparée à celle de la période future. CLASS-RAPID obtient un score de NSE = 0, 66 au critère de performance de Nash-Sutcliffe. Le modèle reproduit fidèlement la séquence des évènements hydrologiques, mais sous-estime systématiquement les pointes de crue. Les simulations de CLASS-RAPID réalisées en condition de changements climatiques projettent que les crues printanières se produisent plusieurs dizaines de jours à l’avance pour la période future de 2041 à 2070 en comparaison à la période de référence. Pour les quatre modèles à l’étude, les simulations en condition de changements climatiques permettent de prévoir une diminution moyenne des débits d’étiage d’été de 40% pour le scénario climatique RCP 4.5 et de 50% pour le scénario climatique RCP 8.5. Pour les mêmes scénarios climatiques, l’Atlas hydroclimatique du Québec, qui repose sur une modélisation hydrologique traditionnelle, prévoit une diminution des débits de respectivement 37% et 45%. / Typical hydrological models do not impose energy conservation at the surface. Therefore, under higher temperatures they may overestimate evapotranspiration. Physical land surface model CLASS is paired to Muskingum based routing model RAPID in order to create a functional hydrological model under global warming context. CLASS-RAPID is set up on the Haut-Montmorency watershed (47.4°N, 71.1°W). The model is calibrated and validated with the ERA5 reanalysis and the flowrates observations from the Direction d’expertise hydrique du Québec. Climate projections from CanESM2, CNR-CM5, GFDL-ESM2M and MPI-ESM and climate scenarios RCP 4.5 and RCP 8.5 are given as entries to CLASS-RAPID in order to simulate flowrates for 2041 to 2070. Climate projections from the same models and for the benchmark period of 1981 to 2005 are used by CLASS-RAPID in order to obtain hydrological simulations that can be compared to the flowrates of 2041 to 2070. CLASS-RAPID has a Nash-Sutcliffe coefficient of NSE = 0, 66. The model tends to replicate hydrological events sequence correctly but underestimate flood peaks. CLASS-RAPID simulations under climate changes conditions foresee that spring floods will tend to happen sooner in the years for 2041 to 2070 when compared to the benchmark period. For the four climate models, climate changes simulations foresee reductions of summer flowrates of 40% for climate scenario RCP 4.5 and of 50% for climate scenario RCP 8.5. For the same climate scenarios, the Atlas hydroclimatique du Québec foresees a reduction of the flowrates of respectively 37% and 45%.

Titre de l'écran-titre (visionné le 13 novembre 2023) / Ce projet de mémoire met l'emphase sur un problème classique de la littérature qui est le problème de transfert d'inventaire intersite (ITP). L'objectif de ce travail consiste à optimiser les transferts d'inventaire dans un réseau de distribution multisite où les demandes des clients sont connues à l'avance. Ce problème est traité comme un problème de flot à coût minimum (FCM) considérant des contraintes liées aux capacités des sites d'entreposage. Un modèle mathématique a été développé pour minimiser le coût total d'une entreprise spécialisée dans le secteur agricole. Les décisions de transferts d'inventaire entre les différents sites d'entreposage de cette entreprise sont traitées individuellement sans tenir en compte des niveaux d'inventaires dans l'ensemble du réseau. Par conséquent, l'entreprise se trouve confrontée à un problème de multiples transferts d'inventaires qui conduisent à des coûts supplémentaires et par conséquent, à une augmentation des coûts d'opération de l'entreprise en plus de générer une augmentation des émissions de GES. Une analyse a été réalisée sur des données dérivées des données primaires de l'entreprise pour mieux interpréter son état actuel puis le modèle a été résolu sur un ensemble d'instances tests afin d'évaluer son efficacité. / This thesis project focuses on a classic problem known in literature as Inventory Transshipment Problem (ITP). The purpose of this study is to optimize inventory transfer problems within a multi-site distribution network where customer demand is a known in advance. This problem is treated as a minimum cost flow problem (MCF) considering constraints related to the capacities of the different storage sites. A mathematical model has been developed to minimize the total costs of a company that operates in the agricultural sector. At this company, decisions regarding inventory transfer between the different storage sites are treated individually without taking into account the inventory levels across the entire network. As a consequence, the company is facing a numerous inventory transfers issues leading to more inventory transfers costs, which also increases both the companies total expenses and the greenhouse gas emissions. To properly evaluate the current situation, an analysis on a data derived from the companys primary data was performed, and then the model was solved on a set of test instances to assess its effectiveness.

Le processus d'évapotranspiration (ET) est l'une des composantes les plus significatives du cycle de l'eau de la Terre. C'est le plus important consommateur d'énergie, créant le lien entre les cycles de l'eau et de l'énergie. La maîtrise de ce processus est donc indispensable pour mieux appréhender les mécanismes complexes régissant les interactions entre le sol et l'atmosphère en terme de transfert de masse et de chaleur. Compte tenu de son intérêt majeur dans un éventail de disciplines, l'étude d'un tel processus a fait l'objet de plusieurs travaux scientifiques ces dernières années. Ceci a conduit au développement d'une grande variété de méthodes ayant pour objectif de quantifier l'ET et ses principales composantes, comme par exemple l'évaporation et la transpiration. Néanmoins, malgré l'effort scientifique, l'estimation précise de l'ET reste limitée par un certain nombre de problèmes non résolus. Certains de ces problèmes sont liées à la variabilité de l'ET dans l'espace et dans le temps, ainsi que selon les climats et les biomes. D'autres problèmes sont liés au paramétrage et à l'étalonnage des modèles ET proposés et au nombre important des données nécessaires pour exécuter ces modèles. Afin de pallier les difficultés des modèles ET existants, un nouveau modèle, dit modèle MEP (Maximum Entropy Production), a été récemment développé en se basant sur la thermodynamique hors-équilibre et la théorie des probabilités bayésiennes. Ce modèle offre une alternative intéressante pour estimer efficacement l'ET et les flux de chaleur de surface en utilisant moins de variables d'entrée que les modèles existants, tout en respectant la fermeture du bilan énergétique de surface. Il existe trois versions de ce modèle permettant d'estimer séparément l'évaporation, la transpiration et la sublimation. Cependant, jusqu'à présent, les capacités de ce modèle n'ont été évalués que sur des sites et conditions climatiques relativement simples et homogènes. Son applicabilité sur des sites complexes présentant des climats et couvertures végétales variés n'a pas été étudiée. Dans ce contexte, le présent projet de thèse vise à investiguer les capacités du modèle MEP à simuler correctement l'ET pour une large gamme de climats et de couvertures végétales et d'apporter les améliorations nécessaires en cas d'insatisfaction. Pour atteindre ses objectifs, ce travail est divisé en deux parties.La première partie du travail s'est intéressée à l'investigation du modèle MEP dans des conditions climatiques et végétales complexes en l'absence des effets de neige. Pour ce faire, un couplage entre les deux versions du modèle MEP utilisés pour estimer l'évaporation du sol et la transpiration de la végétation a été développé. Le modèle couplé obtenu, désigné par MEP-ET par la suite, repose sur l'introduction d'un coefficient de pondération caractérisant la proportion de la surface végétalisée par rapport à la surface totale du site étudié. Ainsi, l'ET totale dans les sites partiellement végétalisés est calculée comme la somme pondérée de l'évaporation du sol et de la transpiration de la végétation. Pour étudier les performances du modèle MEP-ET, celui-ci a été appliqué sur huit sites FLUXNET sur le continent américain présentant différentes conditions climatiques et végétales. La comparaison entre les estimations obtenues et les observations in situ de l'ET montre la grande aptitude du modèle MEP-ET à estimer l'ET dans les sites caractérisés par une présence abondante à modérément limitée d'eau. Dans les sites caractérisés par des conditions de stress hydrique élevé, les estimations obtenues sont loin d'être réalistes. Ceci est dû au fait que la version originale du modèle MEP-ET ne prend pas en compte les effets du stress hydrique du sol sur les stomates. Pour sur monter ce problème, un nouveau paramètre de régulation permettant de reproduire correctement ces effets a été introduit. L'ajout de ce paramètre a considérablement réduit les biais de la version originale du modèle MEP-ET, notamment dans les conditions de stress hydrique. Le modèle MEP-ET généralisé, impliquant le paramètre de régularisation, se montre beaucoup plus performant que d'autres modèles classiquement utilisés pour estimer l'ET, comme le modèle dePenman–Monteith (PM), la version modifiée de la méthode Priestley–Taylor–Jet (PT-JPL) et le modèle modèle à deux sources basé sur l'humidité relative de l'air (ARTS) dans tous les sites testés. La deuxième partie de ce travail s'est intéressée à la prise en compte des effets de neige sur l'estimation de l'ET pour permettre la simulation des flux de vapeur d'eau de surface (chaleur latente) sur l'ensemble du cycle de vie du manteau neigeux, notamment l'accumulation de neige et la fonte au début de la saison de croissance. Pour ce faire, le modèle MEP-ET généralisé,qui a été proposé dans le première partie du travail, a été couplé avec la version du modèle MEP simulant la sublimation de la neige pour prendre en compte l'effet de la perte d'eau de la neige dans l'atmosphère pendant le cycle de vie du manteau neigeux sur l'ET. Deux hypothèses basées sur des observations pluriannuelles de plusieurs sites on été utilisées pour développer ce couplage : (1) la sublimation devient négligeable pendant la fonte lorsque le manteau neigeux est isotherme (0°C) et (2) la transpiration est progressivement activée en fonction de la température de l'air au réveil de la végétation. L'approche de couplage proposée s'avère efficace pour modéliser les flux de vapeur d'eau de surface totaux au cours du cycle de vie du manteau neigeux. / The process of evapotranspiration (ET) is one of the most significant components of the earth water cycle. It is the most important consumer of energy, creating the link between the cycles of water and energy of the Earth. Therefore, control of this process is essential to better understand the complex mechanisms governing the interactions between the soil and the atmosphere in terms of mass and heat transfer. Given its major interest in various disciplines,the study of such a process has been the subject of several scientific works in recent years.This has led to the development of a wide variety of methods for quantification of ET and its main components, such as evaporation and transpiration. Nevertheless, despite the scientific effort, precise ET estimation remains limited by a number of unresolved problems. Some of these problems are related to the variability of ET in space and time, as well as in climate sand biomes. Other problems are related to the setting and calibration of the proposed ET models and the important number of data needed to run them.To overcome difficulties related to existing ET approaches, a new model, called the Maximum Entropy Production (MEP) model, was recently developed based on out-of-equilibrium thermodynamics and Bayesian probability theory. This model offers an interesting alternative to efficiently estimate ET and the surface heat fluxes, using fewer input variables than the existing models, while respecting the closure of the surface energy balance. There are three MEP versions used to separately estimate evaporation, transpiration and sublimation. However, until now, the capabilities of this model have only been evaluated in relatively simple and homogeneous sites and climatic conditions. Its applicability on complex sites with varied climates and plant covers has not been studied. In this context, the present project aims to investigate the capabilities of the MEP model to accurately predict ET in a wide range of climates and plant covers and to propose improvements in order to enhance such capabilities if necessary. To achieve its objectives, this work is divided into two parts.The first part of the work has focused on the investigation of the MEP model under complex climatic and plant conditions in the absence of snow effects. To this end, a coupling between the two versions of the MEP model used to estimate soil evaporation and vegetation transpiration has been developed. The obtained coupling model, which is referenced to in the followingas MEP-ET model, is based on the introduction of a weighting coefficient characterizing the proportion of the vegetated surface with respect to the total surface of the studied site. Using this model, total ET in partially vegetated sites is calculated as the weighted sum of soil evaporation and vegetation transpiration. To study the performance of the MEP-ET model,it has been applied to eight FLUXNET sites, with different climatic and plant conditions, in the American continent. The comparison between the obtained estimates and the in-situ observations of the ET shows the great ability of the MEP-ET model to estimate the ET in sites characterized by an abundant to moderately limited presence of water. In sites characterizedby conditions of high water stress, the estimates obtained are far from being realistic. This is because the original version of the MEP-ET model does not take into account the effects of soil moisture stress on stomata. To overcome this problem, a new regulation parameter has been introduced to correctly reproduce these effects. The addition of this parameter has significantly minimized biases of the original version of the MEP-ET model, especially underwater stress conditions. The generalized MEP-ET model, involving the regulation parameter,is much more efficient than other models conventionally used to estimate ET at all test sites, such as the Penman–Monteith (PM), modified Priestley–Taylor–Jet Propulsion Laboratory(PT-JPL), and air-relative-humidity-based two-source model (ARTS).The second part of this work has focused on the inclusion of snow effects on the ET estimationin order to allow for simulation of the surface water vapor fluxes (latent heat) over the entire snowpack cycle, including snow accumulation and snow melting at the beginning of the growing season. To do this, the generalized MEP-ET model proposed in the first part of the work has been coupled with the MEP version for snow to consider effects of water loss in the atmosphere during the snowpack life cycle on the ET. Two hypotheses based on multi-year observations of several sites have been used to develop this coupling: (1) effects of sublimation are negligible during melting when the snowpack is isothermal (0°C) and (2) effects of transpiration are progressively activated according to the air temperature when the vegetation awakes. The proposed coupling approach is shown to be very effective in modeling the total surface watervapor fluxes during the snowpack life cycle.

La ligne directrice de nos expériences a été l'hypothèse que l'apparition et/ou la persistance des fluctuations de longue durée entre les états silencieux et actifs dans les réseaux néocorticaux et une excitabilité neuronale modifiée sont les facteurs principaux de l'épileptogenèse, menant aux crises d’épilepsie avec expression comportementale. Nous avons testé cette hypothèse dans deux modèles expérimentaux différents. La déafférentation corticale chronique a essayé de répliquer la déafférentation physiologique du neocortex observée pendant le sommeil à ondes lentes. Dans ces conditions, caractérisées par une diminution de la pression synaptique et par une incidence augmentée de périodes silencieuses dans le système cortico-thalamique, le processus de plasticité homéostatique augmente l’excitabilité neuronale. Par conséquent, le cortex a oscillé entre des périodes actives et silencieuses et, également, a développé des activités hyper-synchrones, s'étendant de l’hyperexcitabilité cellulaire à l'épileptogenèse focale et à des crises épileptiques généralisées. Le modèle de stimulation sous-liminale chronique (« kindling ») du cortex cérébral a été employé afin d'imposer au réseau cortical une charge synaptique supérieure à celle existante pendant les états actifs naturels - état de veille ou sommeil paradoxal (REM). Dans ces conditions un mécanisme différent de plasticité qui s’est exprimé dans le système thalamo-corticale a imposé pour des longues périodes de temps des oscillations continuelles entre les époques actives et silencieuses, que nous avons appelées des activités paroxysmiques persistantes. Indépendamment du mécanisme sous-jacent de l'épileptogenèse les crises d’épilepsie ont montré certaines caractéristiques similaires : une altération dans l’excitabilité neuronale mise en évidence par une incidence accrue des décharges neuronales de type bouffée, une tendance constante vers la généralisation, une propagation de plus en plus rapide, une synchronie augmentée au cours du temps, et une modulation par les états de vigilance (facilitation pendant le sommeil à ondes lentes et barrage pendant le sommeil REM). Les états silencieux, hyper-polarisés, de neurones corticaux favorisent l'apparition des bouffées de potentiels d’action en réponse aux événements synaptiques, et l'influence post-synaptique d'une bouffée de potentiels d’action est beaucoup plus importante par rapport à l’impacte d’un seul potentiel d’action. Nous avons également apporté des évidences que les neurones néocorticaux de type FRB sont capables à répondre avec des bouffées de potentiels d’action pendant les phases hyper-polarisées de l'oscillation lente, propriété qui peut jouer un rôle très important dans l’analyse de l’information dans le cerveau normal et dans l'épileptogenèse. Finalement, nous avons rapporté un troisième mécanisme de plasticité dans les réseaux corticaux après les crises d’épilepsie - une diminution d’amplitude des potentiels post-synaptiques excitatrices évoquées par la stimulation corticale après les crises - qui peut être un des facteurs responsables des déficits comportementaux observés chez les patients épileptiques. Nous concluons que la transition incessante entre des états actifs et silencieux dans les circuits cortico-thalamiques induits par disfacilitation (sommeil à ondes lentes), déafférentation corticale (épisodes ictales à 4-Hz) ou par une stimulation sous-liminale chronique (activités paroxysmiques persistantes) crée des circonstances favorables pour le développement de l'épileptogenèse. En plus, l'augmentation de l’incidence des bouffées de potentiels d’actions induisant une excitation post-synaptique anormalement forte, change l'équilibre entre l'excitation et l'inhibition vers une supra-excitation menant a l’apparition des crises d’épilepsie. / The guiding line in our experiments was the hypothesis that the occurrence and / or the persistence of long-lasting fluctuations between silent and active states in the neocortical networks, together with a modified neuronal excitability are the key factors of epileptogenesis, leading to behavioral seizures. We addressed this hypothesis in two different experimental models. The chronic cortical deafferentation replicated the physiological deafferentation of the neocortex observed during slow-wave sleep (SWS). Under these conditions of decreased synaptic input and increased incidence of silent periods in the corticothalamic system the process of homeostatic plasticity up-regulated cortical cellular and network mechanisms and leaded to an increased excitability. Therefore, the deafferented cortex was able to oscillate between active and silent epochs for long periods of time and, furthermore, to develop highly synchronized activities, ranging from cellular hyperexcitability to focal epileptogenesis and generalized seizures. The kindling model was used in order to impose to the cortical network a synaptic drive superior to the one naturally occurring during the active states - wake or rapid eye movements (REM) sleep. Under these conditions a different plasticity mechanism occurring in the thalamo-cortical system imposed long-lasting oscillatory pattern between active and silent epochs, which we called outlasting activities. Independently of the mechanism of epileptogenesis seizures showed some analogous characteristics: alteration of the neuronal firing pattern with increased bursts probability, a constant tendency toward generalization, faster propagation and increased synchrony over the time, and modulation by the state of vigilance (overt during SWS and completely abolished during REM sleep). Silent, hyperpolarized, states of cortical neurons favor the induction of burst firing in response to depolarizing inputs, and the postsynaptic influence of a burst is much stronger as compared to a single spike. Furthermore, we brought evidences that a particular type of neocortical neurons - fast rhythmic bursting (FRB) class - is capable to consistently respond with bursts during the hyperpolarized phase of the slow oscillation, fact that may play a very important role in both normal brain processing and in epileptogenesis. Finally, we reported a third plastic mechanism in the cortical network following seizures - a decreasing amplitude of cortically evoked excitatory post-synaptic potentials (EPSP) following seizures - which may be one of the factors responsible for the behavioral deficits observed in patients with epilepsy. We conclude that incessant transitions between active and silent states in cortico-thalamic circuits induced either by disfacilitation (sleep), cortical deafferentation (4-Hz ictal episodes) and by kindling (outlasting activities) create favorable circumstances for epileptogenesis. The increase in burst-firing, which further induce abnormally strong postsynaptic excitation, shifts the balance of excitation and inhibition toward overexcitation leading to the onset of seizures.