Suivi de notre développement ou encore la compréhension de l’Univers. Deux technologies de capteurs d’image sont actuellement utilisées dans les missions d’imagerie de la Terre et de l’espace : les imageurs CCD (Charge Coupled Device) et CMOS. L’environnement radiatif spatial est constitué de particules énergétiques qui dégradent les performances des imageurs. Et il s’avère que les dégradations réelles observées en vol dépendent fortement des conditions orbitales et de fonctionnement et sont donc très difficiles à prédire. L’étude menée dans le cadre de cette thèse a pour objet la compréhension des dégradations subies par les capteurs CCD et CMOS lorsqu’ils sont soumis à l’environnement radiatif spatial et la proposition de méthodes d’évaluation mieux adaptées pour obtenir une meilleure prédiction de la dégradation réelle d’un imageur en orbite à partir de tests d’irradiation réalisés au sol. La démarche entreprise a tout d’abord consisté à identifier les paramètres d’essais au sol pouvant potentiellement être à l'origine des différences observées entre les résultats sol et vol. Un plan d’essai d’irradiation aux rayons y et aux protons a ainsi été défini afin d’évaluer la dégradation des imageurs CCD et CMOS dans des conditions de fonctionnement et d’irradiation proches de celles en vol. Nous avons étudié l’impact des conditions de mise en opération du composant durant l’irradiation (polarisation, rapport cyclique, etc.) mais aussi l’impact des conditions d’irradiation (débit de dose, énergies des protons, etc.). Le périmètre de cette thèse se limite à l’étude des effets sur le courant d’obscurité, sur la dispersion pixel-à-pixel du courant d’obscurité et sur l’apparition des pixels chauds, qui sont, au premier ordre, les principaux critères de performances dégradés d’un imageur par les radiations. L’étude de l’influence du débit de dose de l’irradiation a montré un phénomène ELDRS (Enhanced Low Dose Rate Sensitivity) pour la première fois sur un capteur CCD polarisé dynamiquement avec un rapport cyclique ON/OFF. Les conditions de polarisation dynamique évaluées sur les APS ont démontré que la dégradation est d’autant plus importante que la fréquence d’activation et le rapport cyclique sont grands. Les irradiations aux protons sur les imageurs CMOS ont aussi montré l’apparition et la guérison de pixels chauds après irradiation à température ambiante ainsi que l'apparition du bruit de signal aléatoire télégraphique (RTS). Ces deux modes de dégradation ont été analysés plus en détail afin d'évaluer leur comportement en guérison pour le premier et extraire les statistiques d'apparition sur l'autre, sur un grand nombre de pixels. En parallèle, un code de simulation de l’effet de dose dans les oxydes de structures élémentaires MOS, ACDC (Accumulation des Charges en Dose Cumulée), a été adapté et utilisé. Ce code a permis de mettre en évidence les constantes de temps impliquées dans la dégradation par effets ionisants dans ces structures. Ces constantes de temps sont utilisées pour l'interprétation des effets de la polarisation dynamique. Les résultats expérimentaux obtenus sur les capteurs d’image CCD et CMOS ont un impact sur l’assurance durcissement. Les irradiations aux protons des imageurs CMOS ont notamment montré un phénomène de guérison des pixels chauds plus marqué que sur les autres pixels, montrant l'intérêt d'une caractérisation de plusieurs semaines après irradiation. Pour les irradiations au Co60 des imageurs CMOS, il est recommandé de ne pas utiliser des temps de polarisation ON trop courts (périodes de cycle petites) car cela peut conduire à une sous-estimation de la dégradation (charge piégée et états d'interface). / Two imaging sensor technologies are presently used in Earth and space imagery missions: Charge Couple Devices (CCD) and CMOS detectors. The space radiation environment is composed of energetic particles that degrade imaging sensor’s performances. It has been shown that real in-orbit degradation of imaging sensors are strongly dependent of orbital and operating conditions and are, as a consequence, difficult to predict. The work performed in this thesis has for purpose an understanding of space radiation-induced degradations for both CCD and CMOS technologies and the proposal of better suited assessment methods for these specific devices in order to better prediction of real in-orbit detector’s degradation from on-ground irradiation tests. The first step of the work focused on the identification of on-ground test parameters that could possibly explain the differences observed between inorbit and on-ground data. Thus an irradiation test plan to y-rays and proton particles has been defined in order to assess the imaging sensor’s degradation for both CCD and CMOS technologies in operating and irradiation conditions close to in-orbit ones. The effects of detector’s operation conditions during irradiation (bias, duty cycle, etc.) but also the irradiation conditions (dose rate, proton energy, etc.) have been studied. The present work focuses on effects on dark current, on its pixel to pixel dispersion and on the presence of hot pixels, which are, at first order, the main performance parameters of an imaging sensor that is degraded by space radiations. The study of the irradiation dose rate influence has shown an Enhanced Low Dose Rate Sensitivity (ELDRS) phenomenon observed for the first time on a CCD imager under dynamic bias condition with a ON/OFF duty cycle. The tested bias conditions CMOS image sensors have demonstrated that the higher the activation frequency and duty cycle, the higher is the degradation. Besides, the proton irradiations performed on CMOS detectors have induced hot pixels that anneal just after irradiation at room temperature. A random telegraphic signal (RTS) behaviour of the dark current has also been shown on CMOS sensors. In parallel to the irradiation tests, a simulation code of ionizing dose effects on oxides of MOS elementary structures has been adapted and used. This program, called ACDC (Accumulation des Charges en Dose Cumulée), has allowed to assess the quantification time constants of physical mechanisms that induce ionizing dose degradation on these structures. These time constants are used for the interpretation of dynamic bias effects.

Les scénarios hydrologiques requis pour les études d'impacts hydrologiques nécessitent de disposer de scénarios météorologiques non biaisés et qui soient de surcroît adaptés aux échelles spatiales et temporelles des hydro-systèmes considérés. Les scénarios météorologiques obtenus en sortie brute des modèles de climat et/ou des modèles de prévision numérique du temps sont de ce fait non appropriées. Les sorties de ces modèles sont par suite souvent adaptées à l'aide de Méthodes de Descente d'Echelle Statistique (MDES). Depuis les années 2000, les MDES ont beaucoup été utilisées pour la génération de scénarios météorologiques en un site. En revanche, la génération de scénarios spatiaux couvrant de larges territoires est une tâche plus difficile, en particulier lorsque l'on souhaite respecter la cohérence spatiale des précipitations à prédire. Parmi les MDES usuelles, les approches basées sur la recherche de situations analogues passées permettent de satisfaire cette contrainte. Dans cette thèse, nous évaluons la capacité d'un Modèle Analog (MA) – où l'analogie porte sur les géopotentiels 1 000 et 500 hPa – pour la génération de scénarios de précipitation spatialement cohérents pour le territoire Français métropolitain. Dans un premier temps, la transposition spatiale du modèle MA est évaluée : le modèle s'avère utilisable pour la génération de scénarios spatiaux cohérents sur des territoires couvrant plusieurs dizaines de milliers de kilomètres carrés dès lors qu'aucune barrière climatique n'est rencontrée. Dans un second temps, nous évaluons la sensibilité des performances de prédiction à l'agrégation spatiale de la variable à prédire. L'augmentation de performance avec l'agrégation s'explique alors par la diminution de la variabilité du prédictand, pour autant que les variables de grande échelle considérées soient de bons prédicteurs pour la région considérée. Dans une dernière étude, nous explorons la possibilité d'améliorer la performance locale du modèle analogue par l'ajout de prédicteurs locaux. Le modèle combiné qui en résulte permet d'accroître sensiblement les performances de prédiction par l'adaptation du lien d'échelle sur la base d'un jeu de prédicteurs additionnels. Il apparaît de plus que la pertinence de ces prédicteurs dépend de la situation de grande échelle rencontrée ainsi que de la région considérée. / Hydrological scenarios required for the impact studies need to have unbiased meteorological scenarios adapted to the space and time scales of the considered hydro-systems. Hence, meteorological scenarios obtained from global climate models and/or numerical weather prediction models are not really appropriated. Outputs of these models have to be post-processed, which is often carried out thanks to Statistical Downscaling Methods (SDMs). Since the 2000's, SDMs are widely used for the generation of scenarios at a single site. The generation of relevant precipitation fields over large regions or hydro-systems is conversely not straightforward, in particular when the spatial consistency has to be satisfied. One strategy to fulfill this constraint is to use a SDM based on the search of past analog situations. In this PhD, we evaluate the ability of an Analog Model (AM) – where the analogy is applied to the geopotential heights 1000 and 500 hPa – for the generation of spatially coherent precipitation scenarios over the French metropolitan territory. In a first part, the spatial transferability of an AM is evaluated: the model appears to be usable for the generation of spatial coherent scenarios over territories covering several tens of thousands squared kilometers if no climatological barrier is met in between. In a second part, we evaluate the sensitivity of the prediction performance to the spatial aggregation of the predictand. The performance increases with the aggregation level as long as the large scale variables are good predictors of precipitation for the region under consideration. This performance increase has to be related to the decrease of the predictand variability. We finally explore the possibility of improving the local performance of the AM using additional local scale predictors. For each prediction day, the prediction is obtained from a parametric regression model, for which predictors and parameters are estimated from the analog dates. The resulting combined model noticeably allows increasing the prediction performance by adapting the downscaling link for each prediction day. The selected predictors for a given prediction depend on the large scale situation and on the considered region.

Avec la multitude des plates-formes parallèles émergentes caractérisées par une hétérogénéité sur le plan matériel (processeurs, réseaux, …), le développement d'applications et de bibliothèques parallèles performantes est devenu un défi. Une méthode qui se révèle appropriée pour relever ce défi est l'approche adaptative consistant à utiliser plusieurs paramètres (architecturaux, algorithmiques,…) dans l'objectif d'optimiser l'exécution de l'application sur la plate-forme considérée. Les applications adoptant cette approche doivent tirer avantage des méthodes de modélisation de performance pour effectuer leurs choix entre les différentes alternatives dont elles disposent (algorithmes, implémentations ou ordonnancement). L'usage de ces méthodes de modélisation dans les applications adaptatives doit obéir aux contraintes imposées par ce contexte, à savoir la rapidité et la précision des prédictions. Nous proposons dans ce travail, en premier lieu, un framework de développement d'applications parallèles adaptatives basé sur la modélisation théorique de performances. Ensuite, nous nous concentrons sur la tâche de prédiction de performance pour le cas des milieux parallèles et hiérarchiques. En effet, nous proposons un framework combinant les différentes méthodes de modélisation de performance (analytique, expérimentale et simulation) afin de garantir un compromis entre les contraintes suscités. Ce framework profite du moment d'installation de l'application parallèle pour découvrir la plate-forme d'exécution et les traces de l'application afin de modéliser le comportement des parties de calcul et de communication. Pour la modélisation de ces deux composantes, nous avons développé plusieurs méthodes s'articulant sur des expérimentations et sur la régression polynômiale pour fournir des modèles précis. Les modèles résultats de la phase d'installation seront utilisés (au moment de l'exécution) par notre outil de prédiction de performance de programmes MPI (MPI-PERF-SIM) pour prédire le comportement de ces derniers. La validation de ce dernier framework est effectuée séparément pour les différents modules, puis globalement pour le noyau du produit de matrices. / With the multitude of emerging parallel platforms characterized by their heterogeneity in terms of hardware components (processors, networks, ...), the development of performant applications and parallel libraries have become a challenge. A method proved suitable to face this challenge is the adaptive approach which uses several parameters (architectural, algorithmic, ...) in order to optimize the execution of the application on the target platform. Applications adopting this approach must take advantage of performance modeling methods to make their choice between the alternatives they have (algorithms, implementations or scheduling). The use of these modeling approaches in adaptive applications must obey the constraints imposed by the context, namely predictions speed and accuracy. We propose in this work, first, a framework for developing adaptive parallel applications based on theoretical modeling performance. Then, we focuse on the task of performance prediction for the case of parallel and hierarchical environments. Indeed, we propose a framework combining different methods of performance modeling (analytical, experimental and simulation) to ensure a balance between the constraints raised. This framework makes use of the installing phase of the application to discover the parallel platform and the execution traces of this application in order to model the behavior of two components namely computing kernels and pt/pt communications. For the modeling of these components, we have developed several methods based on experiments and polynomial regression to provide accurate models. The resulted models will be used at runtime by our tool for performance prediction of MPI programs (MPI-PERF-SIM) to predict the behavior of the latter. The validation of the latter framework is done separately for the different modules, then globally on the matrix product kernel.

L'analyse et la compréhension du comportement d'applications parallèles sur des plates-formes de calcul variées est un problème récurent de la communauté du calcul scientifique. Lorsque les environnements d'exécution ne sont pas disponibles, la simulation devient une approche raisonnable pour obtenir des indicateurs de performance objectifs et pour explorer plusieurs scénarios ``what-if?''. Dans cette thèse, nous présentons un environnement pour la simulation off-line d'applications écrites avec MPI. La principale originalité de notre travail par rapport aux travaux précédents réside dans la définition de traces indépendantes du temps. Elles permettent d'obtenir une extensibilité maximale puisque des ressources hétérogènes et distribuées peuvent être utilisées pour obtenir une trace. Nous proposons un format dans lequel pour chaque événement qui apparaît durant l'exécution d'une application, nous récupérons les informations sur le volume d'instructions pour une phase de calcul ou le nombre d'octets et le type d'une communication. Pour obtenir des traces indépendantes du temps lors de l'exécution d'applications MPI, nous devons les instrumenter pour récupérer les données requises. Il existe plusieurs outils d'instrumentation qui peuvent instrumenter une application. Nous proposons un système de notation qui correspond aux besoins de notre environnement et nous évaluons les outils d'instrumentation selon lui. De plus, nous introduisons un outil original appelé Minimal Instrumentation qui a été conçu pour répondre au besoins de notre environnement. Nous étudions plusieurs méthodes d'instrumentation et plusieurs stratégies d'acquisition. Nous détaillons les outils qui extraient les traces indépendantes du temps à partir des traces d'instrumentations de quelques outils de profiling connus. Enfin nous évaluons la procédure d'acquisition complète et présentons l'acquisition d'instances à grande échelle. Nous décrivons en détail la procédure pour fournir un fichier de plateforme simulée réaliste à notre outil d'exécution de traces qui prend en compte la topologie de la plateforme cible ainsi que la procédure de calibrage par rapport à l'application qui va être simulée. De plus, nous montrons que notre simulateur peut prédire les performances de certains benchmarks MPI avec moins de 11% d'erreur relative entre l'exécution réelle et la simulation pour les cas où il n'y a pas de problème de performance. Enfin, nous identifions les causes de problèmes de performances et nous proposons des solutions pour y remédier. / Analyzing and understanding the performance behavior of parallel applicationson various compute infrastructures is a long-standing concern in the HighPerformance Computing community. When the targeted execution environments arenot available, simulation is a reasonable approach to obtain objectiveperformance indicators and explore various ``what-if?'' scenarios. In thiswork we present a framework for the off-line simulation of MPIapplications. The main originality of our work with regard to the literature is to rely on\tit execution traces. This allows for an extreme scalability as heterogeneousand distributed resources can be used to acquire a trace. We propose a formatwhere for each event that occurs during the execution of an application we logthe volume of instructions for a computation phase or the bytes and the type ofa communication. To acquire time-independent traces of the execution of MPI applications, wehave to instrument them to log the required data. There exist many profilingtools which can instrument an application. We propose a scoring system thatcorresponds to our framework specific requirements and evaluate the mostwell-known and open source profiling tools according to it. Furthermore weintroduce an original tool called Minimal Instrumentation that was designed tofulfill the requirements of our framework. We study different instrumentationmethods and we also investigate several acquisition strategies. We detail thetools that extract the \tit traces from the instrumentation traces of somewell-known profiling tools. Finally we evaluate the whole acquisition procedureand we present the acquisition of large scale instances. We describe in detail the procedure to provide a realistic simulated platformfile to our trace replay tool taking under consideration the topology of thereal platform and the calibration procedure with regard to the application thatis going to be simulated. Moreover we present the implemented trace replaytools that we used during this work. We show that our simulator can predictthe performance of some MPI benchmarks with less than 11\% relativeerror between the real execution and simulation for the cases that there is noperformance issue. Finally, we identify the reasons of the performance issuesand we propose solutions.

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No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Última - Versão BR - Full version of thesis - Gustavo MALAGI 05 01 15.pdf: 7874392 bytes, checksum: 6b766fe0ba0e658ee8b6a3b3752fbb91 (MD5) Previous issue date: 2014-12-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Os padrões climáticos têm sofrido alterações em escala global nas últimas décadas e consequências graves sobre o desenvolvimento de diversas espécies vegetais têm sido observadas. A intensificação dos avanços fenológicos no hemisfério norte tem despertado o interesse sobre a compreensão da fisiologia da dormência de espécies temperadas quando submetidas a regimes de aquecimento. A proposta desse estudo foi comparar os padrões regionais de temperatura e floração de cultivares de macieiras cultivadas em climas contrastantes, a partir de uma extensa base de dados de temperatura e fenologia. Assim, foi possível compreender como a temperatura controla o processo de floração e diagnosticar as zonas de produção mais vulneráveis ao aquecimento. Séries históricas de temperatura foram coletadas na Europa Ocidental (inverno frio), Marrocos e no sul do Brasil (inverno quente). Datas de ocorrência de dois estágios de floração e o tempo transcorrido entre eles foram analisados. Verificou-se o aquecimento de todas as áreas da Europa Ocidental na primavera, e um leve aquecimento do período invernal na zona sul dessa região. Nesses locais os avanços das datas de floração e o curto tempo de floração ocorreram pela elevação das temperaturas primaveris. A região sul mostrou-se mais vulnerável a futuros aquecimentos. No Marrocos e sul do Brasil o aquecimento foi mínimo nas últimas décadas sendo o inverno mais afetado. Leves mudanças fenológicas e longos períodos de floração estiveram associados às temperaturas invernais. Padrões de fenologia e temperatura intermediárias foram observados no Marrocos. Por outro lado, estudo complementar foi conduzido no Brasil e na França visando compreender o mecanismo de dormência da macieira, os fatores intrínsecos que a controlam, além de analisar as variabilidades regionais e varietais. A cinética da dormência foi determinada em gemas vegetativas por “One-bud cutting test” e em gemas florais por “Tabuenca’s test”. Gemas vegetativas apresentaram dormência oscilante durante outono-inverno-primavera na França, sendo profunda no inverno. No Brasil, as gemas vegetativas apresentaram dormência com variações amenas no período equivalente e com profundidade superficial. O aumento significativo do peso fresco e seco dos primórdios florais caracterizou a fase transitória entre endo- e ecodormência. No entanto, o estabelecimento da ecodormência esteve relacionado com o aumento significativo do peso seco e da capacidade de reidratação dos primórdios florais. A transição entre essas fases foi acelerada no Brasil e mais lenta na França. Ainda, a partir de dados históricos de temperatura e fenologia, foram selecionados modelos fenológicos sequenciais capazes de estimar regionalmente as datas anuais de floração em ambos os hemisférios. Dois modelos foram validados para a estimação do estágio de floração BBCH 61 (NHGoldenF1) e BBCH 65 (NHGoldenF2) de Golden Delicious, na Europa Ocidental. Esses modelos apresentaram elevada acuracidade e apresentaram eficiência superior aos modelos termais. Considerando um cenário RCP de incremento intenso da temperatura até o final do século, observou-se tendência de alongamento do período de acúmulo de frio, principalmente em Nîmes, e antecipação das datas de floração em Angers, até o final desse século, segundo os dois modelos NH. Em ambos os cenários e locais, observou-se redução significativa da fase de ecodormência até o final desse século, com os menores valores registrados em Nîmes. Essa perspectiva de mudanças na temperatura na região Mediterrânea da Europa predispõe futuramente o alongamento do período de floração, resultando distúrbios fisiológicos característicos de regiões de clima ameno hoje. Outros conceitos de modelos ou a inclusão de múltiplos fatores durante a parametrização devem ser considerados em um futuro breve, haja vista ainda, que o agravamento 12 climático na Europa, poderá comprometer a aplicabilidade dos modelos sequências, como se observou na atual situação climática do sul do Brasil. / Weather patterns have changed globally in recent decades causing serious consequences on the development of several plant species. The intensification of phenological advances in the northern hemisphere has raised interest in the understanding of dormancy physiology in temperate species when subjected to warming regimes. The purpose of this study was to compare regional patterns of temperature on the flowering of apple tree cultivars grown under contrasting climates, using an extensive database of temperature and phenology records. Thus, it was possible to understand how temperature controls the flowering process and identify the areas most vulnerable to warming. Historical temperature series collected for Western Europe (cold winter), Morocco and Southern Brazil (warm winter) were used. Historical dates of two flowering stages and the time between them were analyzed. All areas in Western Europe experienced warming in the spring, whereas a slight warming of winter was found in the mild areas. The observed advancement of blooming dates and the short blooming time were linked to spring temperature increase in Western Europe, with the southern region being more vulnerable to future warming. In Morocco and Southern Brazil minimal warming was found in recent decades but winter was most affected. Weak phenological changes and long flowering periods were associated with winter temperatures. Phenology patterns and intermediate temperatures were observed in Morocco. Moreover, an additional study was conducted in Brazil and France to understand the mechanism of dormancy in apple trees, the intrinsic factors that controls it, and to analyze the regional and varietal variability. The kinetics of dormancy in vegetative buds was determined by a "One-bud cutting test" and in floral buds by "Tabuenca's test." Vegetative buds showed fluctuating dormancy during autumn-winter-spring in France, which was deeper in winter. In Brazil, the vegetative buds showed weak variations and shallow depth in the equivalent period. The significant increase in fresh and dry weight of flower primordia characterized the transitional phase between endo- and ecodormancy. However, ecodormancy establishment was related to the significant increase in dry weight of floral primordia and their ability to rehydrate. The transition between these phases was fast in Brazil and slower in France. Sequential models, able to estimate annual blooming dates in both hemispheres were selected from historical temperature and phenology data. Two models were validated to estimate the stages BBCH 61 (NHGoldenF1) and BBCH 65 (NHGoldenF2) of Golden Delicious in Western Europe. These models showed high accuracy and greater efficiency in relation to thermal models. Considering a CPR scenario of intense increase in temperature by the end of this century, there was estimated a trend to extend the period of chill accumulation, especially in Nîmes, and advance dates for flowering in Angers, by the end of this century, according the two NH models. Under both scenarios and locations, there was a significant reduction in the ecodormancy phase, with the lowest values recorded at Nîmes. The projected changes in temperature in the mediterranean region of Europe can extend the flowering period, resulting in physiologic disturbances as today in mild climate. Other concepts of models and/or the inclusion of multiple factors in the model should be considered in the near future, considering that warming in Europe may compromise the applicability of the sequential models, as observed currently in southern Brazil.

Les polyamides sont des thermoplastiques techniques qui entrent dans la conception de pièces destinées à remplacer certains composants métalliques des moteurs automobiles. En dépit de propriétés mécaniques initiales satisfaisantes, leur tenue à long terme est limitée par leur sensibilité à l'oxygène conduisant à des réactions de thermo-oxydation. Ces réactions ont été largement étudiées dans le cas des polyoléfines mais peu dans le cas des polyamides, rendant nécessaire l'élaboration d'un modèle cinétique susceptible de prédire la fragilisation donc la durée de vie des polyamides. Cette thèse est une contribution à la compréhension du processus d'oxydation dans le cas des polyamides aliphatiques et à la construction d'un modèle cinétique. La démarche cinétique réside tout d'abord dans la caractérisation physico-chimique multi-échelle de films de PA11 oxydés dans différentes conditions de températures (90 à 165 °C sous air) et sous différentes pressions partielles d'oxygène. Un modèle cinétique couplant oxydation et post-polycondensation est proposé ici : il permet de simuler les données expérimentales (hydroperoxydes, carbonyles et masse molaires) quelles que soient les conditions d'exposition. Parallèlement, un critère intrinsèque gouvernant la fragilisation du PA11 est identifié afin de prédire cette dernière à partir du modèle cinétique. Enfin, l'influence de l'ajout d'antioxydants phénoliques et des sels de cuivre sur la cinétique d'oxydation est caractérisée. Un premier modèle cinétique prenant en compte la stabilisation du PA11 décrit les tendances spécifiques de la stabilisation du PA11 comme l'apparition de la pseudo-période d'induction contribuant à une augmentation significative de la durée de vie du PA11. / Some metal components of automotive engine are bound to be replaced by polyamide parts. However, despite their thermal resistance polyamides are sensitive to oxygen leading to thermal oxidation chain reactions responsible for their long-term properties. While durability is critical for polyamide users, only a few studies deal with the elaboration of a kinetic model capable of predicting polyamide lifetime (time to embrittlement) in contrary to polyolefins (especially polyethylene). This PhD thesis is a contribution to the understanding of aliphatic polyamide thermal degradation by considering chemical and physical aspects of oxidation process in order to build a kinetic model. Our approach is based on a multi-scale physicochemical characterization of oxidized PA11 film samples under air between 90 and 165 °C but also under oxygen pressure. The proposed kinetic model coupling oxidation and solid state polymerization is able to simulate the whole experimental data (hydroperoxides, carbonyls and molar mass changes). In a same time, an intrinsic criterion for embrittlement is assessed to predict lifetime whatever the exposure conditions. Finally, the influence of phenols and copper salts on the oxidation kinetic is investigated. A first kinetic model including the phenol stabilizing effect is capable of simulating the main observed trends for stabilized PA11 such as the appearance of the pseudo induction period which contributes to the significant improvement of PA11 durability.

Recueillir et labelliser un ensemble important et pertinent de données pour apprendre des systèmes de prédiction d'informations à partir de visages est à la fois difficile et long. Par conséquent, les données disponibles sont souvent de taille limitée comparée à la difficultés des tâches. Cela rend le problème du sur-apprentissage particulièrement important dans de nombreuses applications d'apprentissage statistique liées au visage. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle méthode de régression de labels multi-dimensionnels, nommée Hard Multi-Task Metric Learning for Kernel Regression (H-MT-MLKR). Notre méthode a été développée en focalisant sur la réduction du phénomène de sur-apprentissage. La méthode Metric Learning for Kernel Regression qui a été proposée par Kilian Q. Weinberger en 2007 vise à apprendre un sous-espace pour minimiser l'erreur quadratique d'un estimateur de Nadaraya-Watson sur la base d'apprentissage. Dans notre méthode, on étend la méthode MLKR pour une régression de labels multi-dimensionnels en ajoutant une nouvelle régularisation multi-tâches qui réduit les degrés de liberté du modèle appris ainsi que le sur-apprentissage. Nous évaluons notre méthode pour deux applications différentes, à savoir la localisation de points caractéristiques et la prédiction de l'intensité des Action Units. Nous présentons aussi un travail sur la prédiction des émotions en espace continu basé aussi sur l'estimateur de Nadaraya-Watson. Deux des systèmes proposés nous ont permis de remporter deux premières places à des concours internationaux, à savoir le Audio-Visual Emotion Challenge (AVEC'12) et le Facial Expression Recognition and Analysis challenge (FERA'15). / Collecting and labeling various and relevant data for training automatic facial information prediction systems is both hard and time-consuming. As a consequence, available data is often of limited size compared to the difficulty of the prediction tasks. This makes overfitting a particularly important issue in several face-related machine learning applications. In this PhD, we introduce a novel method for multi-dimensional label regression, namely Hard Multi-Task Metric Learning for Kernel Regression (H-MT-MLKR). Our proposed method has been designed taking a particular focus on overfitting reduction. The Metric Learning for Kernel Regression method (MLKR) that has been proposed by Kilian Q. Weinberger in 2007 aims at learning a subspace for minimizing the quadratic training error of a Nadaraya-Watson estimator. In our method, we extend MLKR for multi-dimensional label regression by adding a novel multi-task regularization that reduces the degrees of freedom of the learned model along with potential overfitting. We evaluate our regression method on two different applications, namely landmark localization and Action Unit intensity prediction. We also present our work on automatic emotion prediction in a continuous space which is based on the Nadaraya-Watson estimator as well. Two of our frameworks let us win international data science challenges, namely the Audio-Visual Emotion Challenge (AVEC’12) and the fully continuous Facial Expression Recognition and Analysis challenge (FERA’15).

D’après les théories inférentielles de la perception, notre cerveau tire parti des régularités statistiques présentes dans l’environnement pour générer des prédictions qui façonnent nos contenus perceptifs. Le travail réalisé pendant cette thèse inclut 3 études principales, dans le but de caractériser les déterminants neuronaux des fausses perceptions et la nature des prédictions neuronales.Les erreurs perceptives pourraient résulter d’une tentative de notre système visuel d’expliquer des entrées sensorielles imprécises par une hypothèse erronée. Dans une 1ère étude en Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf), nous montrons que les fausses détections sont associées à un état imprécis et biaisé des circuits sensoriels avant la perception.La répétition d’une image génère une activité neurale diminuée (‘Repetition Suppression’) et des temps de réponse plus courts (‘amorçage’). Ces phénomènes pourraient résulter de mécanismes prédictifs, sous une prédiction implicite de répétition. Dans une 2nde étude IRMf, nous montrons que cette prédiction ne peut pas être modulée par l’expérience, ce qui suggère une implémentation locale. Dans une série d’études comportementales, nous montrons que l’amorçage est modulé par les prédictions, suggérant un mécanisme prédictif. Notre 2nde étude IRMf montre aussi qu’une région de moyen niveau sensible aux visages code des prédictions liées à l’identité, ce qui nous informe sur la nature des prédictions visuelles.Nos résultats montrent que notre perception est façonnée par l’interaction de nos entrées sensorielles avec l’état des circuits neuronaux avant stimulation, qu’il s’agisse de l’activité spontanée ou des stimuli précédents. / According to theoretical frameworks casting perception as inference, our brain can learn the statistical regularities present in the sensory world, and use this prior information to generate predictions, which in turn shape our perceptual contents. The work conducted in this PhD includes three main studies aimed at characterizing the neural determinants of misperceptions, as well as the nature of neural predictions. Perceptual errors may arise from an attempt of our visual system to 'explain' impreciseinputs with an erroneous hypothesis. In a first functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) study, we show that during a detection task, hallucinations are associated with animprecise and biased state of sensory circuits preceding sensation. Stimulus repetition is associated with decreased neural responses, known as Repetition Suppression, and shorter response times, known as priming. These phenomena may reflectpredictive mechanisms under an implicit prior over repetition. In a second fMRI study, we show that this putative prior cannot be changed by experience, suggesting a local, possibly hard-wired neural implementation. In a series of behavioral experiments, we show thatpriming is modulated by predictions, supporting a predictive account of this phenomenon. Our second fMRI study also shows that a mid-level face-sensitive region codes for exemplarspecific predictions, which sheds light on the nature of the predictions encoded along thevisual hierarchy. Altogether, our results speak to the dependence of perception on prior brain states. Both spontaneous activity in sensory circuits and previous stimulation interact with sensory inputsto shape our perceptual contents.

L’épilepsie est une pathologie chronique. Elle se définit par la répétition de manifestations cliniques paroxystiques appelées aussi crises d’épilepsie. Ces crises résultent d’un dysfonctionnement cérébral généralisé ou focalisé dû à une décharge électrique anormale. L’électroencéphalographie (EEG) est la méthode de référence permettant l’enregistrement de l’activité électrique du cerveau. Lors d’une crise d’épilepsie, les signaux EEG prennent une allure sinusoïdale et se caractérisent par une grande intensité. Génératrice de signaux EEG, les populations neuronales se synchronisent pour créer un système dynamique. Les changements d’état des oscillations des signaux EEG, variables au cours de temps, passage d’un état stable à un état instable, reflètent le début d’une crise d’épilepsie.Dans ce cadre, l’objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle approche de prédiction de l’avènement d’une crise d’épilepsie et de localisation des générateurs corticaux associés tout en employant un minimum d’électrodes crâniennes. Cette approche permet d’alerter le malade et son entourage afin qu’ils puissent prendre les précautions nécessaires.Pour assurer une détection précoce des prémices de la crise et une localisation précise de ses origines focales éventuelles, nous proposons une méthode fiable basée en premier lieu sur la modélisation autorégressive multivariable des signaux EEG. Cette modélisation génère des coefficients capables de décrire les changements de l’état de ce système dynamique. Une Analyse en Composantes Principales basée sur l’extraction des valeurs propres du système a été utilisée pour calculer un Indice de stabilité. La variation temporelle de cet indice permet de déterminer l’état de stabilité du système avant, pendant et après la crise d’épilepsie et de détecter d’éventuelles anomalies paroxystiques précritiques. Nos principales contributions sont comme suit :- La modélisation autorégressive et l’analyse de la stabilité pour la détection précoce de la survenue des crises d’épilepsie tout en utilisant un nombre minimal d’électrodes EEG crâniennes.La méthodologie proposée comporte quatre phases principales : un prétraitement adapté pour améliorer la qualité du signal, une extraction des paramètres pertinents du modèle autorégressif, un calcul de l’Indice de stabilité et une analyse des périodes de crises.La fiabilité de notre méthode et la pertinence de nos résultats ont a été prouvée en les comparant avec d’autres méthodes rapportées par l’état de l’art et validées sur la même base de données (CHB-MIT).- Meilleur localisation spatiotemporelle des régions des décharges électriques épileptiques sur le cortex, suite à l’amélioration de la résolution surfacique de l’EEG par l'intégration des électrodes virtuellesLes décharges électriques naissent dans des points du cortex cérébral et se propage vers d’autres points du même hémisphère ou d’un autre hémisphère. Le suivi de la propagation de ces décharges permet de contrôler l’état de conscience du malade. Il s’agit de différencier une crise focale d’une crise généralisées qui se manifestent par une altération de conscience. L’étude que nous avons menée consiste à localiser de manière fiable et précise les régions cérébrales impliquées dans la crise et à suivre leurs évolutions au cours du temps. Cette étude comporte trois phases principales :Dans un troisième temps, le suivi de l’évolution spatiotemporelle des décharges épileptiques détectées par les électrodes permet d’évaluer l’état du malade et de prédire d’éventuelles altérations de la conscience. Dans les cas d’un décharge électrique épileptique du lobe fronto-temporale ou de plusieurs régions sur les deux hémisphères, le malade passe par une altération momentanée de conscience / Epilepsy is a chronic pathology defined by the repetition of clinical paroxysmal manifestations called crises. These crises are the result of a generalized or focal brain dysfunction due to an abnormal electrical discharge. The electroencephalography (EEG) is the reference method allowing the recording of the electrical activity of the brain. During an epileptic crisis, EEG signals are of sinusoidal nature and characterized by a high intensity. Generator of the EEG signals, the neuronal populations sync to create a dynamic system. The changes of the oscillations state of the EEG signals, variables over the time, passage of a stable state to an unstable state, reflect the beginning of an epileptic crisis.The conceptual framework of this thesis describes the objective to propose a new approach to predict the occurrence of epileptic crisis and localize the cortical generators associated with the minimum of cranial electrodes. This approach allows alerting the patient and his entourage so that they can take necessary precautions.To ensure early detection of the crisis onset and a precise location of its focuses, we propose a reliable method based firstly on the Multivariate Autoregressive modeling of EEG signals. This modeling generates coefficients capable to describe early changes in the dynamic system state. A Principal Components Analysis based on the extraction of values own of the system has been used to calculate an index of stability. The temporal variation of this index is used to determine the stability of system before, during and after epilepsy and to detect any paroxysmal abnormalities precritical. Our main contributions are as follows:- The Autoregressive Modeling and stability analysis for the early detection occurrence of seizures by using a minimum number of cranial EEG electrodesThe proposed methodology has four main phases: a pretreatment adapted to improve the quality of the signal, an extraction of the relevant parameters of the autoregressive model, a calculation of the stability index and the analysis of crises periods.The reliability of our method and the relevance of our results have been proved by comparing them with other methods reported by the state of the art and validated on the same database (CHB-MIT).- Best spatiotemporal localization of epileptic electric discharge regions on the cortex, following the improvement of the surface resolution of the EEG by the integration of virtual electrodesElectrical discharges are born in the points of the cerebral cortex and propagated to other points in the same hemisphere or of the other hemisphere. The monitoring of the spread of these discharges allows controlling the state of consciousness of the patient. The study that has been conducted is to locate the brain regions involved in the crisis reliably and precisely and monitoring their evolution over time. This study consists of three main phases:In a third phase, the spatiotemporal evolution of the epileptic discharges detected by the electrodes makes it possible to evaluate the patient's condition and to predict possible alterations in consciousness. In the case of an epileptic electric discharge of the fronto-temporal lobe or of several regions on the two hemispheres, the patient passes through a momentary alteration of consciousness

Objectifs: Notre travail avait pour objectif la prédiction du risque de récidive du cancer de prostate localisé à partir d’une caractérisation multimodale de ce cancer comprenant des facteurs anatomopathologiques, des biomarqueurs tissulaires et des paramètres quantitatifs originaux issus de l’IRM pré-thérapeutique, ainsi que l'élaboration d'une méthodologie pour l'évaluation des corrélations existantes entre ces différents facteurs. Matériel et méthodes : La valeur pronostique de la nouvelle classification ISUP, de l'infiltration lympho-vasculaire, de l'expression des marqueurs Ki67, Survivin et Caveolin-1 a été évaluée sur de larges cohortes multicentriques de patients avec cancer de prostate traité par prostatectomie radicale, en analyse multivariée avec calcul des C-index correspondants. L'intérêt, notamment pronostique, de la radiomique, correspondant à l'extraction et l'étude de caractéristiques quantitatives d'imagerie, a été évalué dans le cancer de prostate par une revue systématique de la littérature. L'intérêt de descripteurs texturaux issus de l'IRM pour la prédiction du risque de récidive biologique a été évalué dans une cohorte monocentrique de patients traités par radiothérapie externe. Dans une étude préliminaire basée sur 8 patients, une méthodologie a été proposée pour la reconstruction 3D de la pièce de prostatectomie et son recalage avec l'imagerie pré-opératoire. Ce travail a alors permis une mise en correspondance des données biologiques tumorales et les données quantitatives de l'imagerie. Des classifieurs pour l'identification et la caractérisation tumorale ont été construits et validés. Résultats : Nos travaux ont confirmé que la nouvelle classification ISUP, l'infiltration lymphovasculaire, et l'expression de Ki-67, Survivin, et Caveolin-1 sur la pièce de prostatectomie étaient associées à des caractéristiques pathologiques défavorables dans le CaP et au risque de récidive biologique après prostatectomie radicale. Cependant, leurs valeurs pronostiques sont limitées comparé aux facteurs pronostiques standards. La radiomique est un domaine prometteur pour l'identification et la caractérisation tumorale dans le CaP mais son intérêt pronostique reste à démontrer. Nos travaux confirment sa valeur pronostique pour les patients traités par radiothérapie externe. Avec une erreur moyenne de recalage de 5 mm, notre méthodologie de recalage nous a ensuite permis de proposer une mise en correspondance des données biologiques tumorales basées sur le score de Gleason et l'expression de marqueurs tissulaires. Cette mise en correspondance a permis l'élaboration de classifieurs permettant de prédire la présence de tumeurs et estimer leur score de Gleason avec des résultats satisfaisants. L'évaluation de l'expression immunohistochimique de marqueurs tissulaires reste limitée. Conclusion : Ces travaux confirment la valeur pronostique de marqueurs issus de l'étude quantitative de l'imagerie pré-opératoire, ainsi que de l'analyse anatomopathologique et immunohistochimique de la pièce de prostatectomie. Une méthodologie de mise en correspondance et de corrélation de ces différents marqueurs a été proposée avec des résultats préliminaires justifiant la poursuite des travaux sur une cohorte de patients plus importante. / Objective: The aim of this work was the prediction of prostate cancer recurrence based on a multimodal characterization of this cancer including pathological markers, tissue biomarkers, and quantitative parameters from Magnetic Resonance Imaging (MRI), and to propose a method to assess correlations between these factors. Material and methods: The prognostic values of the new ISUP groups, the lymphovascular invasion, the expressions of Ki67, Survivin et Caveolin-1 were assessed in large multicentric and international cohorts of patients with prostate cancer treated with radical prostatectomy. A review of the literature investigated the use and the performance of radiomics and texture analysis to predict prostate cancer recurrence. The prognostic value of MRI features including Haralick’s texture features to predict biochemical recurrence after prostate cancer radiotherapy was assessed in a retrospective cohort of 83 patients. In a preliminary study including eight patients, a method to correlate in-vivo observations from pre-operative imaging with biological findings from radical prostatectomy using quantitative analysis was proposed. Résultats: Our studies confirmed the new ISUP groups, the lymphovascular invasion, the expressions of Ki67, Survivin and Caveolin-1 were associated with adverse pathologic features and prostate cancer recurrence after radical prostatectomy. However, these factors did not add clinically relevant information to established models. Our review of the literature revealed radiomics was promising for tumor identification and characterization but that few studies assessed its prognostic value. We demonstrated T2-w Haralick’s features were predictors of biochemical recurrence after prostate cancer radiotherapy. With a mean error of 4.90mm, our method to register prostate whole mount histology to in-vivo MRI resulted in the construction of classifiers to predict the presence of tumor, Gleason score, and Ki67 expression. Conclusion : Our work confirm the prognostic value of different markers from tissue, pathological pre-operative imaging analyses. Our method of registration and correlation of these markers leads to promising preliminary results that justify further evaluation with larger cohorts of patients.