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

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Le procédé à biofilm R3F / MBBR est une technologie récente en France qui vient s'ajouter à la gamme des procédés biologiques de traitement de la matière organique et azotée des eaux usées. Sa valeur ajoutée repose sur sa compacité grâce au développement d'une quantité importante de biomasse bactérienne dans un ouvrage à emprise au sol faible. Ainsi, le procédé R3F / MBBR s'avère être une solution intéressante pour le traitement de l'azote dans un contexte de contrainte foncière importante. Le principe de la technologie est l'emploi de biomédias, supports plastiques de quelques centimètres, sur lesquels un biofilm bactérien se développe. Ces biomédias sont mis en suspension dans le réacteur par insufflation d'air ou par brassage mécanique. Aujourd'hui, la modélisation est devenue un outil précieux d'aide au dimensionnement. S'il existe beaucoup de modèles de biofilm aujourd'hui, peu de travaux de recherche ont abouti à l'élaboration d'un modèle dynamique R3F / MBBR à destination de l'ingénierie et capable de simuler le procédé en conditions réelles. Ainsi, l'objectif principal de cette thèse est la construction d'un modèle dynamique utilisable en ingénierie. La validation d'un tel modèle avec des données de terrain n'ayant pas encore été faite, ce point constituera une originalité. Pour ce faire, le fonctionnement d'une unité pilote R3F alimentée par des eaux résiduaires urbaines a été étudié. Le suivi du pilote pendant près de 2 ans en régime pseudo-permanent a d'abord permis d'évaluer les performances de 3 biomédias, travail là encore jamais réalisé. Ensuite, le régime dynamique, par l'application d'à-coups de charge hydraulique à une charge surfacique appliquée donnée, a été étudié. Une campagne de mesure intensive pendant une période de 4 jours en régime dynamique a servi de base pour le calage du modèle. Une période de 30 jours en régime pseudo-permanent a servi de base pour la validation du modèle.Ce travail de modélisation a abouti à l'élaboration d'un protocole de calage qui informe des paramètres à mesurer, et à modifier pour obtenir un modèle dynamique du procédé R3F / MBBR capable de simuler son fonctionnement en conditions réelles. Des protocoles de mesure ont également été élaborés pour estimer la valeur des paramètres à mesurer. Des simulations prédictives réalisées avec le modèle nouvellement calé ont ensuite permis d'évaluer le procédé dans de nouvelles conditions de fonctionnement. Une étude critique du modèle a abouti à la détermination de faiblesses qui limitent la qualité des simulations. Pour ces faiblesses, des propositions d'amélioration ont été apportées. / The R3F / MBBR biofilm process is a relatively recent technology in France able to treat organic and nitrogen matters from domestic wastewaters. Its advantage is its compactness due to the development of a significant quantity of bacterial biomass in a tank with low surface area. Thus, the R3F / MBBR process is a relevant solution for nitrogen treatment in a difficult property context. The principle of this technology is the plastic carriers of few centimeters use, on which a bacterial biofilm grows. These carriers freely move in the tank thanks to a air flow rate or a mixing. Nowadays, modeling has become a relevant tool for design. Lots of biofilm models exist but few research works have led to the carrying out of a R3F / MBBR dynamic model for engineering and able to simulate the process in real conditions. Thus, the principal objective of this thesis is the achievement of a R3F / MBBR dynamic model useful in engineering. The validation of such a model with experimental measurements has never been carried out and will represent an original point. The operating of a R3F pilot-scale wastewater plant fed with domestic wastewater has been studied. The follow-up of the pilot-scale unit, during almost 2 years, has first allowed evaluating the performances of 3 carriers in steady state, a work that has never been achieved. Then, the dynamic state has been studied in applying peak-loads but conserving the daily loading. During 4 days, an intensive measurement campaign in dynamic state has been used to calibrate the model. Another 30 days in steady state has been used to validate the model. This modeling work has led to a calibration protocol which informs about the parameters to measure, and to adjust in order to obtain a R3F / MBBR dynamical model able to simulate its operating in real conditions. Some measurement protocols have also been created to estimate the value of parameters to measure. Some predictive simulations carried out with the calibrated model have then allowed assessing the process in new operating conditions. A critical study of the model has led to the identification of some weaknesses which limit the quality of simulations. Thus, propositions to enhance the model have been brought.

Cette thèse a pour objectif de proposer de nouvelles approches d'ordonnancement, de coopération et de gestion de la mobilité dans les réseaux sans fil de type IEEE 802.11. Le maintien de la qualité de service (QoS), au niveau MAC, représente la caractéristique fondamentale de ces approches. L'analyse des mécanismes existants nous a conduits à retenir le protocole EDCF, supportant la QoS, comme une base de travail pour l'ensemble de nos propositions. Dans le but de pallier certaines faiblesses du standard 802.11, une nouvelle architecture à base de multi-ordonnanceurs HCF-T, est proposée. Les performances obtenues sont exprimées en termes de gestion du trafic, de maintien du débit, d'élimination de collisions et de réduction de la charge du réseau. Ensuite, un schéma coopératif est présenté et analysé. Il comporte une étude de deux protocoles de relayage AAF et DAF ainsi qu'une évaluation d'un ensemble de techniques de combinaison au niveau du récepteur. Concernant la problématique de la mobilité, nous avons retenu et analysé un scénario prenant en considération les différentes situations rencontrées dans un modèle réel. Un algorithme de résolution multi-couvertures est proposé afin de traiter l'accès dans les zones de recouvrement. Cette étude a mené à distinguer trois régimes de mobilité : faible, moyen et fort. Les performances sont évaluées en fonction des métriques MAC et pour chaque mode de mobilité, un schéma de synthèse est établi / This thesis proposes a new approach relating to the packets scheduling algorithm, the cooperation scheme and the nodes' mobility for IEEE 802.11 wireless network family. Considering the QoS delivery process at the MAC level consists the main feature of the proposal research study. The analysis of the current mechanisms leads to keep the protocol EDCF as the basic model for our work platform. In order to overcome the weakness of the earlier 802.11 standard, a new model based on multi-scheduler algorithm, called HCF-T, is proposed. The achieved performances are summarized following several criteria: traffic control, throughput improving, collisions avoidance, and network load decreasing. Furthermore, in the way of getting better results according to the PHY layer, we presented and analyzed a model of cooperative diversity scheme. It included a couple of relaying protocols AAF and DAF supported by a set of combining techniques to backup the signal at the receiver. To support node's mobility within EDCF, we built-up a model of WLAN which able to track node motion and control the access as in real condition. In the case of overlapping APs ranges, we developed a Multi-coverage algorithm aiming to carry out the session associations. As a result, three levels (Low, Medium, and High) of node's speed are discerned. Finally, EDCF has been implemented on various static and dynamic scenarios. The performances, based on the main MAC-layer metrics, such as throughput, End-2-End delay, and jitter, have been classified and comprehensively evaluated

Depuis 1987, l’information préventive sur les risques majeurs est un droit accordé aux populations. Elle est transmise sous diverses modalités : des documents règlementaires (DICRIM, brochure PPI etc.) et une variété de supports et formes d’expressions alternatives (pièces de théâtre, clips, expositions etc.). L’efficacité et l’impact de la première catégorie d’information préventive est déjà évaluée par des questionnaires réalisés auprès des populations. Cependant, ces évaluations ne permettent pas de vérifier si ces informations induisent effectivement des comportements adaptés en condition de stress que procure un évènement extrême. L’impact de la seconde catégorie d’information apparait comme très peu étudiée, alors qu’elle se caractérise par des méthodes et outils originaux, empruntés aux arts et à la pédagogie, et produisant une certaine participation des populations et l’activation du corps, des sens et des émotions. Or les sciences de la communication ont montré que la mobilisation des sens et des émotions favorise la mémorisation des messages.Devant ce constat, cette thèse propose d’évaluer l’influence des différentes formes d’information préventive sur les comportements en situation de crise fictive, par la création et l’expérimentation d’une nouvelle méthode inspirée des arts et des jeux de rôle. Ce faisant, l’étude compare d’une part cette nouvelle méthode à celle par questionnaire, et d’autre part les modalités d’informations réglementaires aux informations alternatives. En se focalisant sur les risques d’inondation, de séisme et d’émanation de gaz toxique, cette comparaison est mise en place sur trois terrains d’étude en Isère : Grenoble, Jarrie et Saint-Egrève. En mettant les enquêtés en situation sur une maquette, en les confrontant à des dilemmes que peut faire émerger l’urgence de la crise, la thèse met en exergue des réactions qui n’apparaissent pas dans les questionnaires : des réactions réflexes, contraires aux connaissances des enquêtés, des hésitations, etc. Les apports et limites des informations préventives sont alors précisées, selon les contextes et profils sociogéographiques des enquêtés. Les résultats montrent l’intérêt de multiplier les modalités d’informations et de les adapter sur des publics particuliers en favorisant l’échange et la contextualisation de la crise. / Since 1987, populations have been granted access to preventive information about major risks. It is passed down through a variety of methods, from regulatory documents (DICRIM, PPI brochure etc.) to original supports and alternative expression forms (plays, video clips, exhibitions etc.). Direct questionnaires to populations already assess the efficiency and impact of first category preventive information. However, these assessments do not check whether the information has actually induced adapted behaviors when confronted to stressful conditions, as is the case with extreme events. On the other hand, the impact of second category information appears under-studied, while it is characterized by original methods and tools. These methods, borrowed from arts and pedagogy, generate an interesting popular response, by activating emotions and resorting to sensory stimulation. As a matter of fact, communication science has shown that mobilizing sense and emotions helps with message memorization.In the face of these observations, this thesis proposes to assess how different ways to pass down preventive information influence behavior in a fictional crisis situation. To that end, a new method inspired from arts and role play has been created and experimented upon.Therefore, the study first compares this new method to the classic questionnaire method, and secondly, it opposes regulatory documents to alternative information. By focusing on floods, earthquakes and gas emanation risks, the comparison has been set up and studied on three different sites in Isère in France: Grenoble, Jarrie et Saint-Egrève. The respondents were presented a 3D model as the operating stage, and then confronted to typical dilemmas that can stem from emergency situations. Here, this thesis has highlighted reactions that surveys cannot reveal: reflex actions sometimes contradicting the respondents’ knowledge, hesitations, etc. Benefits and limits of preventive information are thereby more accurate, and depend on circumstances as well as on the respondents’ sociogeographic profiles. The results demonstrate how necessary it is to multiply and diversify the modes of information transmission, and to adapt them to specific audiences, through experience sharing and crisis contextualization.

Les réseaux de capteurs sans fils sont de plus en plus utilisés dans des applications de surveillance de grands systèmes (feux de forêt, gaz dans les galeries minières, éthologie, ...). Une caractéristique de ces applications est que la topologie du réseau va être dynamique : soit les capteurs sont géographiquement mobiles (dispersion d'une nappe de pétrole), soit les conditions environnementales évoluent et modifient les capacités de communication des capteurs entre eux. Aussi, d'un système connexe, on peut évoluer vers un système clustérisé qui présente une rupture de la connectivité globale, et donc du système d'information. Une solution consiste à utiliser un (ou des) collecteur(s) des mesures (par exemple un robot mobile) qui va rétablir une connectivité discrète pour reconstituer à des échéances fixes un système d'information cohérent. Nous avons proposé un algorithme de clustering du réseau de capteurs sans fils adapté à la dynamique de sa topologie. La métrique choisie prend en compte la densité et la mobilité des noeuds, ainsi que leur énergie résiduelle. Ensuite, nous avons conçu un protocole de couche session permettant au collecteur de reconstruire le contexte de communication avec les clusters précédemment visités, sachant qu'ils ont pu évoluer en nombre, dispersion, fusion, ... Pour ce faire, il faut générer dynamiquement une trajectoire optimale du collecteur, en se basant sur un modèle d'estimation de la topologie, en prenant en compte les exigences applicatives (fréquence et volume des informations remontées). Pour la validation de l'algorithme de clustering et du protocole de couche session proposés, nous avons défini un modèle de noeud capteur que nous avons intégré à l'environnement de simulation Opnet / Wireless sensor networks are increasingly used in applications for monitoring large systems (forest fires, gas in the mine galleries, ethology, ...). A characteristic of these applications is that the topology of the network will be dynamic, either the sensors are geographically mobile (dispersion of an oil slick) or environmental conditions change and modify the communication capabilities of these sensors. Also, from a connex system, we can move to a clustered system that presents a discontinuity of the global connectivity, and therefore of the information system. One solution is to use one (or more) collector (s) that will restore a discrete connectivity at fixed deadlines to reconstruct a coherent information system. We have proposed a clustering algorithm of the wireless sensor network which is adapted to the dynamics of its topology. The chosen metric takes into account the density and the mobility of nodes and their remaining energy. Then we designed a session-layer protocol allowing the collector to reconstruct the context of communication with the previously visited clusters, knowing that they have evolved in number, splitting, merging, ... To do this, it is necessary to dynamically generate the trajectory of the collector, on the basis of a model of the topology, taking into account the application requirements (frequency and volume of the collected information). For the validation of the proposed clustering algorithm and the session-layer protocol, we defined a sensor model we have integrated in the Opnet simulation environment

Le test de conformité est le processus permettant de contrôler qu'un système possède un ensemble de propriétés souhaitées et se comporte conformément à certaines exigences prédéfinies. Dans ce contexte, les techniques de test passif sont utilisées lorsque le système sous test ne peut être interrompu ou l'accès aux interfaces du système est indisponible. Le test passif s'appuie sur l'observation de l'application pendant l'exécution, et la comparaison de l'observation avec le comportement attendu, défini à travers des propriétés de conformité. L'objectif de cette thèse est la définition d'une méthodologie de validation des protocoles communicants par test passif. Les approches existantes sont issues de travaux basés sur des spécifications à états finis ou de transitions étiquetées et comme tels, ils présument l'existence d'une relation de causalité entre les évènements observés dans la trace du système. Pour le traitement des protocoles basés sur des messages, comme le protocole SIP (fondamental pour les services IMS), telle causalité n’existe pas nécessairement et en outre, elle ne peut être déterminée que par la partie données du protocole. Étant donné que les techniques existantes sont optimisées pour traiter les parties de contrôle, ils présentent des limites pour les tests basés sur des parties de données: expressibilité réduite de propriétés de conformité, entre autres. Dans ce travail nous présentons une approche sur la base des messages et données pour traiter ces problèmes. Les observations dans une trace sont sous la forme de messages. Le comportement attendu est défini de manière ascendante, à partir des critères basés sur les relations entre les champs des données des messages. Des relations temporelles sont définies entre ces critères, par exemple, une propriété peut exiger que certains critères “doit être reconnu pour tous les messages dans la trace”. Notre approche permet d’exprimer des formules sur l’avenir et le passé de la trace, permettant de définir des critères plus généraux que ceux qui utilisent uniquement des parties de contrôle. Des problèmes liés à la satisfaction des propriétés et la déclaration des verdicts de conformité sont également discutés. Bien que l'observation d'un comportement défini comme une propriété est un indice de conformité, l'absence d'observation n'est pas nécessairement indicative d'une faute. Plusieurs solutions à ce problème ont été proposées et mises en œuvre dans ce travail. Enfin, notre travail présente des perspectives intéressantes en termes d'extensibilité pour la détection en ligne ou une expressivité améliorée, mais aussi car une approche basée sur des messages fournit une vision alternative aux techniques de test traditionnelles / Conformance testing is the process of checking that a system possesses a set of desired properties and behaves in accordance with some predefined requirements. In this context, passive testing techniques are used when the system under test cannot be interrupted or access to the system's interfaces is unavailable. Passive testing relies on the observation of the implementation during runtime, and the comparison of the observation with the expected behavior, defined through conformance properties. The objective of this thesis is to define a novel methodology to validate communicating protocols by passive testing. Existing approaches are derived from works with finite-state and labelled transition specifications and as such, they presume there exists a causality relation between the events observed in the implementation (the trace). When dealing with message-based protocols, such as the Session Initiation Protocol (fundamental for IMS services), such causality does not necessarily exist and furthermore, it may only be determined through data parts. Since existing techniques are optimized for dealing with control parts, they present limitations for testing based on data parts: reduced expressibility and succinctness of conformance properties, as well as problems to deal with satisfaction of properties including future conditions. In this work we present a message-based/data-centric approach for dealing with these issues. Observations in a trace are in the form of messages. Expected behavior is defined in a bottom-up fashion, starting from expected criteria that must be fulfilled by one or more messages, defined as constraints between the message data fields. Temporal relations by quantification over the criteria, e.g. a property may require that certain criteria "must be held for all messages in the trace". Our approach allows to express formulas about the future and past of the trace, allowing to define more general criteria than through control parts alone. Issues related to satisfaction of properties and declaration of conformance verdicts are also discussed here. Although observation of a behavior defined as a property is indication of conformance, lack of observation is not necessarily indicative of a fault. Several solutions to this issue have been proposed and implemented in this work. Finally, our work presents interesting perspectives, in terms of extensibility for online detection or improved expressiveness, but also since a message-based approach provides an alternative view to traditional testing techniques

L'endocytose dépendante de la clathrine (EDC), c’est-à-dire la formation de vésicules recouvertes de clathrine (VRC) à partir de la membrane plasmique, est un processus essentiel dans les cellules eucaryotes. Au cours de l’EDC, la GTPase dynamine est recrutée au cou de la VRC naissante où elle s'oligomérise en hélice. Les changements de conformation induits par l'hydrolyse du GTP catalysent la scission du cou vésiculaire. Ce processus a été étudié en détail par reconstitution in vitro sur des tubules membranaires, mais il doit être établi dans des cellules vivantes, où les interactions de la dynamine avec d'autres protéines comme l'amphiphysine sont critiques. L'imagerie TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence) avec le protocole pH pulsé (ppH) sur cellules vivantes permet la détection de la formation de VRC avec une résolution spatiale (~100 nm) et temporelle (2 s) élevée. Ce protocole a révélé que la dynamine présente un recrutement biphasique aux puits recouverts de clathrine (PRC) en maturation avec un pic au moment de la scission mais les paramètres de son recrutement dans les cellules vivantes restent peu clairs. Pour déterminer ces paramètres, j’ai utilisé des techniques d’imagerie sur cellules vivantes pour étudier le recrutement de la dynamine à l’échelle globale et à l’échelle de la molécule unique lors de perturbations aiguës de sa fonction. Mes résultats de thèse ont montré que la dynamine est recrutée à la membrane plasmique, diffuse à l'extérieur des PRC et y est transitoirement piégée. De plus, j’ai déterminé avec des dynamines mutées (1) que le domaine PRD de la dynamine est crucial pour son recrutement aux PRC ; (2) que le domaine PH est important pour la scission vésiculaire mais par pour son recrutement aux PRC ou à la membrane plasmique. Enfin, j’ai observé que la dynamine s'échange en permanence avec un pool extra-PRC, ce qui permettrait son recrutement ultérieur par l'ajout de nouveaux sites de liaison et sa capacité à rétrécir le cou des vésicules suite à l’hydrolyse du GTP. En conclusion, ces données suggèrent qu’aux PRC, les molécules de dynamine (1) sont constamment échangées ; (2) diffusent à des taux similaires tout au long du processus de formation, maturation et scission des vésicules; et (3) l'activité GTPase de la dynamine contribue à la maturation et à la scission des VRC. / Clathrin-mediated endocytosis (CME), the formation of clathrin-coated vesicles (CCV) from the plasma membrane, is an essential process in eukaryotic cells. During CME, the GTPase dynamin is recruited to the neck of nascent CCV where it oligomerizes into helical filaments. Conformational changes induced by the hydrolysis of GTP catalyze the scission of the vesicle neck. This process has been studied in detail with in vitro reconstitution on membrane tubules but it needs to be established in living cells, where interactions between dynamin and other proteins such as amphiphysin are critical. Live cell total internal reflection fluorescence (TIRF) imaging with the pulsed pH (ppH) assay allows the detection of CCV formation with high spatial (~100 nm) and temporal (2 s) resolutions. It has revealed that dynamin is recruited to maturing clathrin-coated pits (CCP) in two phases with a peak at the time of scission but the parameters of its recruitment in living cells remain unclear. To determine these parameters, we have performed live cell imaging of dynamin recruitment at collective and single molecule levels during acute perturbations of its function. My PhD results showed that dynamin is recruited to the plasma membrane, diffuses outside of CCP and is trapped at CCP. Furthermore, we determined with mutated dynamins that (1) the PRD domain of dynamin is crucial for its recruitment at CCP; (2) the PH domain is important for vesicular scission but not for recruitment to CCP or to the plasma membrane. Finally, I observed that dynamin exchanges with an extra-CCP pool at all times: this would allow for its further recruitment by addition of new binding sites and its ability to narrow the vesicle neck after GTP hydrolysis. Altogether, these data suggest that in CCP dynamin molecules (1) are constantly exchanged; (2) diffuse at similar rates throughout the entire process of vesicle formation, from maturation until scission; and (3) that dynamin’s GTPase activity contributes to CCP maturation and scission.