Cette recherche porte sur l'exploration et la qualification des dispositifs évolutionnaires appliquées à la conception architecturale. Ici, ce sont les qualités environnementales et plus particulièrement les qualités solaires passives de l'enveloppe de l'édifice qui guideront le processus évolutionnaire. Nous nous attachons plus particulièrement aux phases initiales de la conception, et nous cherchons à spécifier un outil d'assistance favorisant et stimulant une conception créative. Après avoir établi et structuré une connaissance sur les processus de conception, sur la créativité, sur les qualités thermiques et sur les méthodes évolutionnaires, nous proposons un outil prototypal, fondé sur un algorithme génétique et implanté dans un logiciel de type modeleur. Celui-ci a été expérimenté dans le milieu pédagogique, et nous a conduit à caractériser les modalités de création et de conceptualisation de la forme architecturale dans le cadre d'une instrumentation évolutionnaire. Ainsi nous notons le basculement cognitif d'une pensée implicite vers une pensée explicite comme caractéristique fondamentalement de l'instrumentation générative. De plus nous insistons sur l'importance de l'indétermination signifiante comme composante essentielle de la création. Enfin nous proposons la notion de « trans-forme » comme élément caractéristique d'une pensée du processus et de la multiplicité. Cette « meta-forme » serait issue de la description des conditions de mise en forme à travers la paramétrisation des comportements aux limites et des modalités d'émergence.

Les paramètres des Algorithmes Evolutionnaires (AEs) ont une forte influence sur leur capacité à produire de bons résultats. Ces paramètres définissent les aspects structuraux et comportementaux de l'AE, comme la définition des composants qui seront inclus (e.g., l'ensemble d'opérateurs à utiliser, le codage, le schéma de sélection) ou la façon dont ces composants seront employés (e.g., le taux d'application des opérateurs). La paramétrisation des AEs a ´et´e longtemps un domaine de spécialistes, et même si de nombreuses études ont abordé le problème de la paramétrisation, il existe un déficit d'approches génériques qui puissent être appliquées à une grande variété d'AEs d'une manière simple. Cette thèse traite le problème de la conception d'un contrôleur générique, qui puisse être inclus dans n'importe quel AE avec un minimum d'efforts. Ceci est accompli en incorporant un composant d'apprentissage adaptatif, qui surveille l'état de la recherche et modifie les valeurs des paramètres. Le contrôleur se focalise sur les objectifs communs à tout EA, i.e., la maximisation de la diversité de la population et de la qualité des individus, afin de maintenir un équilibre convenable entre l'exploration et l'exploitation. Des nombreuses configurations des mécanismes d'apprentissage et d'ajustement ont ´et´e essayées et analysées, en utilisant AEs différents qui résolvent des problèmes combinatoires connus. Les bons résultats obtenus suggèrent que notre objectif de construire un contrôleur générique et facile à utiliser constitue une approche encourageante.

L'3He est un liquide de Fermi modèle, isotrope, pur, de température de Fermi accessible, et dont les interactions sont aisément contrôlées en faisant varier la pression du liquide. Ce manuscrit présente des mesures précises de susceptibilité magnétique nucléaire par RMN continue de l'3He liquide en fonction de la température et de la pression. Les principaux efforts expérimentaux sont portés sur la thermométrie, la mesure de la pression de l'3He in situ pour étendre les mesures jusqu'à la pression de solidification, ainsi qu'une caractérisation soigneuse du spectromètre RMN. <br /><br />Nos mesures remettent en cause d'environ 5% les résultats de référence pour la température de Fermi effective en fonction des interactions. L'extraction du paramètre de Landau F0a dépend aussi de la masse effective déterminée par des mesures de chaleur spécifique, et par conséquent de l'échelle de température. La ré-analyse des mesures de chaleur spécifique dans l'échelle PLTS-2000 implique une augmentation de la masse effective de 4,5%. F0a est donc déterminé dans ce manuscrit pour deux échelles de température (PLTS-2000 et Greywall). Contrairement aux résultats antérieurs, la dépendance en densité de F0a ne montre pas de saturation vers les hautes pressions.

Ce travail est une contribution à l'étude du comportement de certains matériaux composites. Nous formalisons les observations expérimentales du point de vue mathématique, et menons une étude " critique " des différents modèles utilisés pour proposer des techniques génériques d'identification de paramètres dans ce contexte. Le manuscrit se divise en trois chapitres. Le chapitre 1 rappelle les principes élémentaires et le contexte mécanique de cette étude. On y présentera les hypothèses simplificatrices faites par la suite et les modèles de lois de comportement utilisés et testés. Le chapitre 2 est consacré à la modélisation du problème inverse avec utilisation du modèle de Grosberg et à son étude théorique et numérique. Le chapitre 3 reprend la démarche du chapitre précédent avec le modèle de Dahl. Outre la méthode numérique utilisée précédemment, nous utilisons une approche contrôle optimal et présentons des résultats plus rigoureux obtenus avec AMPL.

La problématique du vieillissement pathologique du tissu osseux (ostéoporose) est un enjeu important de santé publique. La densité minérale osseuse est considérée comme un des facteurs principaux affectant cette dégénérescence tissulaire, sans toutefois expliquer complètement le risque fracturaire. L’accumulation du micro-endommagement en lien avec cette pathologie présente un nouvel angle d’investigation intéressant. Dans ce contexte, une méthode d’acousto-élasticité dynamique (DAET) associant une onde acoustique basse fréquence et des impulsions ultrasonores a été développée au laboratoire pour la quantification du micro-endommagement dans l’os trabéculaire. La DAET permet de mesurer les non-linéarités élastiques et dissipatives, respectivement associées aux variations de temps de vol et d’amplitude des impulsions pour différents états de contrainte basse fréquence auxquels est soumis le tissu osseux.Ce travail a consisté à étudier la sensibilité et la reproductibilité de l’approche DAET à détecter/quantifier in vitro le niveau de micro-endommagement -natif ou induit mécaniquement par fatigue en compression- dans des échantillons osseux trabéculaires issus de calcanéums humains. De forts niveaux de non-linéarités acoustiques ont toujours été corrélés à une densité de micro-endommagements importante (analyse histologique). La présence de microbulles d’air (fortement non linéaires) et l’apparition d’un phénomène de conditionnement des échantillons par l’onde acoustique basse-fréquence ont tempéré la reproductibilité de l’approche DAET. Cette difficulté ne remet toutefois pas en cause la pertinence de cette méthode dans le cadre d’une application in vivo de la mesure DAET. / Bone tissue pathological aging (osteoporosis) is an important public health issue. Bone mineral density (BMD) is considered as a major factor of the bone tissue strength, but does not fully explain the fracture risk. The accumulation of microdamage in connection with this disease open up an interesting perspective of investigation. In this context, a dynamic acoustoelastic testing (DAET) method associating a low frequency acoustic wave and ultrasonic pulses was developed in the laboratory to quantify microdamage in trabecular bone.The purpose of this work was to assess the sensitivity and the reproducibility of the DAET approach to monitor in vitro (either native or mechanically induced fatigue) microdamagein trabecular samples extracted from human calcanei.High levels of acoustic nonlinearities were always correlated with a high density of microdamage (histological analysis). Nevertheless, the presence of highly nonlinear air bubbles and conditioning effects induced by the low-frequency wave moderated the DAET reproducibility.This difficulty, however, does not question the relevance of this method for in vivo DAET application.

The quality of indirect measurements of canopy structure, from in situ and satellite remote sensing, is based on knowledge of vegetation canopy architecture. Technological advances in ground-based, airborne or satellite remote sensing can now significantly improve the effectiveness of measurement programs on forest resources.The structure of vegetation canopy describes the position, orientation, size and shape of elements of the canopy.The complexity of the canopy in forest environments greatly limits our ability to characterize forest structural attributes. Architectural models have been developed to help the interpretation of canopy structural measurements by remote sensing. Recently, the terrestrial LiDAR systems, or TLiDAR ( Terrestrial Light Detection and Ranging ), are used to gather information on the structure of individual trees or forest stands.The TLiDAR allows the extraction of 3D structural information under the canopy at the centimetre scale.The methodology proposed in my Ph.D. thesis is a strategy to overcome the weakness in the structural sampling of vegetation cover.The main objective of the Ph.D. is to develop an architectural model of vegetation canopy, called L-Architect (LiDAR data to vegetation Architecture ), and to focus on the ability to document forest sites and to get information on canopy structure from remote sensing tools. Specifically, L-Architect reconstructs the architecture of individual conifer trees from TLiDAR data. Quantitative evaluation of L-Architect consisted to investigate (i) the structural consistency of the reconstructed trees and (ii) the radiative coherence by the inclusion of reconstructed trees in a 3D radiative transfer model. Then, a methodology was developed to quasi-automatically reconstruct the structure of individual trees from an optimization algorithm using TLiDAR data and allometric relationships. L-Architect thus provides an explicit link between the range measurements of TLiDAR and structural attributes of individual trees. L-Architect has finally been applied to model the architecture of forest canopy for better characterization of vertical and horizontal structure with airborne LiDAR data. This project provides a mean to answer requests of detailed canopy architectural data, difficult to obtain, to reproduce a variety of forest covers. Because of the importance of architectural models, L-Architect provides a significant contribution for improving the capacity of parameters' inversion in vegetation cover for optical and lidar remote sensing.

L’étude des inclusions fluides individuelles, témoin des paléofluides, pose des défis analytiques majeurs aux géochimistes. La mise au point de la technique LA-ICPMS ouvre des perspectives prometteuses. Un triple objectif autour de l’utilisation de LA-ICPMS pour l’analyse d’inclusions fluides définit cette thèse. Tout d’abord, un travail basé sur la chimiométrie permettant de définir un protocole expérimental adaptable a été couplé à la réalisation de courbes de calibrage sur 3 à 4 ordres de grandeur pour tous les éléments analysés. Le développement d’une démarche rigoureuse basée sur un traitement du signal et un modèle thermodynamique a permis la quantification du contenu ionique (éléments majeurs et traces) des inclusions fluides. Le développement d’un logiciel de traitement des données est venu finaliser cet objectif. Enfin, l’étude de différentes cibles naturelles a été divisée en trois parties. Les halogénures Cl, Br et I sont des informations utiles dans l’étude de l’origine des fluides. Une approche originale basée sur la courbe de calibration de Br a permis d’analyser dans trois types de fluides différents les rapports Cl/Br. La seconde étude a porté sur l’analyse de l’argent et d’autres éléments des paragénèses contenus dans les fluides de différents gisements argentifères. La dernière partie est basée sur la faisabilité d’obtenir les concentrations des terres rares dans des inclusions fluides favorables / The study of paleofluids by using fluid inclusions analysis is an important challenge in geochemistry. The LA-ICPMS technique allows enlarging the field of possibilities by determining the cationic content in fluid inclusions. Three aims, with LA-ICPMS as the thesis centre, are developed here: (i) the calibration of LA-ICPMS associated with a work on chimiometry give the possibility of this analytical technique and experimental protocol adapted; (ii) The development of a calculation method based on Pitzer’s themodynamic model. The quantification of cationic content (trace and major elements) is improved. In parallel, a software is developed to facilitate the processing of raw signal, (iii) the study of different targets is made. The Cl/Br concentration ratios are used to get information of the fluids origin. Then, a analysis on four different natural targets linked with silver deposits is realized. The last point is the feasabilty of the determination of rare earth element in fluid inclusion of Mac Arthur River (Uranium deposit, Canada)

Cette thèse a pour objectif la mise en place d'une stratégie mathématique pour l'étude du processus physique de l'agrégation des protéines. L'étude de ce processus largement inconnu est particulièrement importante puisqu'il a été identifiée comme un élément clé d'une vaste gamme de maladies incurables, appelées maladies amyloïdes. Les maladies à prions appartiennent à cette classe et sont causées par l'agrégation d'une configuration mal pliée de la protéine prion. Notre travail contribue à la recherche sur les maladies à prions, en se concentrant sur deux types d'agrégats : les oligomères et les fibres.Les oligomères suspectés d'être les agrégats les plus toxiques sont étudiés dans la première partie de cette thèse. Nous fondons notre travail sur l'analyse de deux types de données expérimentales. D'une part, nous considérons les données de dispersion statique de la lumière (SLS), qui peuvent être interprétées biologiquement comme la mesure de la taille moyenne des oligomères et mathématiquement comme le deuxième moment de la concentration des agrégats. D'autre part, nous considérons les données de distribution de taille d'oligomère collectées à plusieurs instants en utilisant la Chromatographie d'Exclusion de Taille (SEC). Notre étude conduit à la conclusion importante selon laquelle au moins deux types différents d'oligomères sont présents. De plus, nous proposons une description de l'interaction entre ces oligomères en proposant pour la première fois un modèle à deux espèces. Notre modèle est composé d'un ensemble d'ODE avec les taux cinétiques comme paramètres. La description qualitative fournie par ce modèle a été couplée à l'information contenue dans les données expérimentales de SLS dans le cadre de l'assimilation de données. Au moyen de la méthode du filtre de Kalman étendue, nous résolvons un problème inverse non linéaire, estimant ainsi les coefficients cinétiques associés aux données expérimentales. Pour valider ce modèle, nous avons comparé notre estimation aux données expérimentales de SEC, en observant un très bon accord entre les deux. Notre caractérisation des espèces d'oligomères peut conduire à de nouvelles stratégies pour concevoir un premier traitement ciblé pour les maladies à prions.La méthodologie appliquée à l'étude des oligomères peut être considérée comme une première étape dans l'analyse des fibres. En raison des propriétés physiques de ces agrégats, des expériences moins nombreuses et moins précises peuvent être effectuées, et une approche mathématique peut donc apporter une contribution précieuse à leur étude. Notre contribution est de proposer une stratégie générale pour estimer l'état initial d'un système de fibres. Inspiré par la théorie de Lifshitz-Slyozov, nous décrivons ce système par une équation de transport couplée à une équation intégrale. L'estimation est faite en utilisant quelques observations empiriques sur le système. Nous considérons le cas général d'observation d'un moment d'ordre $n$. Il est en effet possible de mesurer le moment d'ordre $1$ par fluorescence de thioflavine T ou le moment d'ordre $2$ par SLS. Nous proposons une solution théorique et numérique du problème d'estimation de la condition initiale dans le cas linéaire d'un système de dépolymérisation. En particulier, pour des taux de dépolymérisation constants, nous proposons une stratégie de régularisation par noyau, qui fournit une première caractérisation de l'estimation. Dans le cas de taux de dépolymérisation variables, nous proposons la méthode d'assimilation variationnelle 4d-Var et la méthode d'assimilation de données séquentielle du filtrage de Kalman. Ces deux méthodes sont plus générales et peuvent être facilement adaptée pour traiter différents problèmes. Ce problème inverse est particulièrement intéressant puisqu'il peut également être appliqué dans d'autres domaines tels que le cycle cellulaire ou la formation de poussière. / The aim of this PhD thesis is to set up a mathematical strategy to investigate the physical process of protein aggregation. The study of this largely unknown process is particularly important since it has been identified as a key feature of a wide class of incurable diseases, called amyloid diseases. Prion diseases belong to this class and are caused by the aggregation of a misfolded configuration of the prion protein. Our work contributes to the research on prion diseases, by focusing on two kinds of aggregates: oligomers and fibrils. Oligomers, which are suspected of being the most toxic aggregates, are studied in the first part of this thesis. We base our work on the analysis of two types of experimental data. On the one hand, we consider Static Light Scattering (SLS) data, which can be interpreted biologically as the measurement of the average oligomer size and mathematically as the second moment of aggregate concentration. On the other hand, we consider oligomer size distribution data collected at several instants by using Size Exclusion Chromatography (SEC). Our study leads to the important conclusion that at least two different types of oligomers are present. Moreover, we provide a description of the interaction between these oligomers by proposing, for the first time, a two-species model. Our model is composed of a set of ODEs with the kinetic rates as parameters. The qualitative description provided by this model has been coupled to the information contained in the noisy experimental SLS data in a data assimilation framework. By means of the extended Kalman filter method, we solve a non-linear inverse problem, thereby estimating the kinetic coefficients associated to the experimental data. To validate this model we have compared our estimation to the experimental SEC data, observing a very good agreement between the two. Our oligomer species characterisation may lead to new strategies to design a first targeted treatment for prion diseases. The methodology applied to the study of oligomers can be seen as a first step in the analysis of fibrils. Due to the physical properties of these aggregates, fewer and less precise experiments can be performed and so a mathematical approach can provide a valuable contribution to their study. Our contribution is to propose a general strategy to estimate the initial condition of a fibril system. Inspired by the Lifshitz-Slyozov theory, we describe this system by a transport equation coupled with an integral equation. The estimation is performed making use of some empirical observations on the system. We consider the general case of observing a moment of order $n$. It is indeed possible to measure the first moment by Thioflavine T fluorescence or the second moment by SLS. We provide a theoretical and numerical solution of the initial condition estimation problem in the linear case of a depolymerising system. In particular, for constant depolymerisation rates, we propose a kernel regularisation strategy, that provides a first characterisation of the estimation. In the variable depolymerisation rates, we outline the variational data assimilation method $4$d-Var.This method is more general and can be easily adapted to treat different problems. This inverse problem is particularly interesting since it can also be applied in other fields such as the cell cycle or dust formation.

Dans ce travail une stratégie de maintenance préventive est proposée pour un système multi composants. Cette stratégie suggère d'effectuer des remplacements préventifs de certains composants du système à tous les s unités de temps. Si une défaillance accidentelle survenait, une réparation minimale est aussitôt entreprise pour ramener le système défaillant en état d'opération sans affecter son taux de panne. Après n remplacements préventifs, le système est remis à neuf. La stratégie considérée est alors définie par deux paramètres n et s. A chaque action de maintenance, on associe une durée et un coût. Deux modèles mathématiques ont été développés pour déterminer le couple optimal (s*, n*). Le premier modèle permet de trouver le couple (s*, n*) qui minimise le coût total moyen sur un horizon infini. Le second modèle permet de déterminer le couple optimal (s*, n*) qui maximise la disponibilité stationnaire du système. Des procédures numériques ont été mises au point pour traiter les deux modèles. Plusieurs résultats numériques ont été obtenus. La stratégie proposée peut s'appliquer à plusieurs systèmes multi composants. Les modèles analytiques développés peuvent servir de base au développement de nouvelles stratégies. Un modèle d'optimisation permettant de déterminer le couple (s*, n*) qui permet de respecter un seuil de disponibilité requis, à coût minimal, est actuellement en phase de développement.

Les systèmes à événements discrets sont des systèmes dynamiques particuliers. Ils changent d’état de fa¸con discrète et le terme événement est utilisé afin de représenter l’occurrence de changements discontinus. Ces systèmes sont principalement construits par l’homme et on les retrouve surtout dans les secteurs manufacturier, de la circu- lation automobile, des bases de données et des protocoles de communication. Cette thèse s’intéresse au contrôle des systèmes paramétrés à événements discrets où les spécifications sont exprimées à l’aide de prédicats et satisfont une condition de similarité. Des conditions sont données afin de déduire des propriétés, en observation partielle ou totale, pour un système composé de n processus similaires à partir d’un système com- posé de n0 processus, avec n ≥ n0. De plus, il est montré comment inférer des politiques de contrôle en présence de relations d’interconnexion entre les processus. Cette étude est principalement motivée par la faiblesse des méthodes actuelles de synthèse pour le traitement des problèmes industriels de taille réelle. / Discrete event systems are a special type of dynamic systems. The state of these systems changes only at discrete instants of time and the term event is used to represent the occurrence of discontinuous changes. These systems are mostly man-made and arise in the domains of manufacturing systems, traffic systems, database management systems and communication protocols. This thesis investigates the control of parameterized discrete event systems when specifications are given in terms of predicates and satisfy a similarity assumption. For systems consisting of similar processes under total or partial observation, conditions are given to deduce properties of a system of n processes from properties of a system of n0 processes, with n ≥ n0. Furthermore, it is shown how to infer a control policy for the former from the latter’s, while taking into account interconnections between processes. This study is motivated by a weakness in current synthesis methods that do not scale well to huge systems.