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Depuis la naissance, l’enfant possède des intuitions numériques lui permettant d’appréhender approximativement les quantités. Cette capacité repose sur le système approximatif du nombre (SAN). La présente thèse avait pour objectif d’identifier les principaux prédicteurs de la réussite en mathématiques, d’examiner les caractéristiques du SAN et de tester des interventions destinées à favoriser les apprentissages numériques des enfants, mettant en jeu leurs intuitions numériques. La précision du SAN, les capacités de mémoire de travail et la précision avec laquelle l’association entre les nombres symboliques à leurs quantités respectives (i.e., le « mapping ») est réalisée, semblent être des capacités importantes dans les apprentissages numériques. Une première étude, s’intéressant aux trois facteurs susmentionnés, a montré qu’à 5 ans, les deux prédicteurs principaux de la réussite en arithmétique sont la précision du SAN et du mapping, alors qu’à 7 ans ce sont les capacités de mémoire de travail et la précision du mapping. Les deux études suivantes ont montré que le SAN pouvait traiter des quantités avec le toucher et que sa précision se développait avec l’âge, en particulier entre 5 et 10 ans, puis stagnait jusqu’à l’âge adulte. Si la précision du SAN mesurée tactilement a augmenté au cours de séances d’entraînements, aucun effet sur les performances en arithmétique n’a été observé dans la quatrième étude. Dans ces dernières études, les relations observées entre la précision du SAN mesurée tactilement et visuellement, et les performances en arithmétique dépendaient de l’âge des participants, de la modalité sensorielle mise en jeu pour mesurer la précision du SAN et des tâches arithmétiques utilisées. Les deux dernières études avaient pour but d’améliorer la précision de mapping. Entraîner les capacités de mapping chez des enfants de 5 ans via un jeu de déplacement sur ligne numérique a amélioré leur connaissance de la chaîne numérique verbale, mais pas leurs performances en arithmétique. Enfin, le phénomène de « calibration » visuelle a permis d’améliorer la précision de mapping chez l’enfant de 7 ans et chez l’adulte. Des études supplémentaires sont nécessaires pour déterminer si ce processus peut être utilisé pour favoriser les apprentissages. Ces résultats nous éclairent sur la pertinence d’utiliser les intuitions numériques des enfants dans les apprentissages numériques. / At birth, infant have basic numerical intuitions that allow them to comprehend quantities. This ability depends on the approximate number system (ANS). This thesis aimed to find the main predictors of mathematical achievement, to explore the ANS’s nature, and to test training programs involving the children’s basic numerical intuitions and designed to promote numerical learning. Many important cognitive factors are involved in numerical learning including ANS acuity, working memory (WM) and the precision of “mapping” symbolic numbers to their corresponding quantities. A first study examined the effects of WM, mapping and ANS on numerical learning (as measured by arithmetic tasks), and showed that at 5 years old, the two dominant predictors were ANS acuity and mapping acuity, whereas at 7 years old, they were working memory capacity and mapping acuity. The following two studies examined the nature of ANS and found that the ANS could process quantities perceived by touch and that its acuity increased with age, especially between 5 and 10 years old, and then remained stable until adulthood. In the fourth study, ANS acuity measured with touch increased during training sessions, but no effect on arithmetic performance was observed. Moreover the relationship between arithmetic performance and ANS acuity (measured with touch or with vision) depended on participants’ age, the sensory modality used to measure ANS acuity and the arithmetic tasks employed. The goal of the last two studies was to improve mapping acuity. Training the mapping capacities in 5-year-old children, with a linear number board game, improved their counting knowledge, but not their arithmetic performance. Finally, visual “calibration” process was efficient to improve mapping acuity in 7-year-old children, and in adults. Further investigations are needed to determine whether this process can be used to promote learning. These results provide insights in order to know whether it could be appropriated to involve children’s basic numerical intuitions in mathematical learning.

Ce travail présente une méthode générale fournissant des bornes garanties de l'erreur de discrétisation sur une quantité locale issue d'un calcul éléments finis. Formulée dans un cadre général, la méthode est illustrée sur un cas 2D d'élastoplasticité. Le cadre non-linéaire de cette implémentation a soulevé des problèmes d'un type nouveau au sein de la thématique de vérification. Après avoir défini les problèmes miroir et central, nous proposons des solutions pour les résoudre.La mise en place de l'outil introduit est détaillée. Ainsi, des bornes garanties de l'erreur locale sur une composante de la déformation plastique sont calculées. Une première étude sur des cas académiques est présentée avant de s'intéresser à un cas plus complexe. Enfin une amélioration de la méthode est introduite, permettant l'obtention de bornes plus pertinentes.

L'objectif de la fusion par confinement magnétique, et notamment du tokamak, est de produire de l'énergie à partir des réactions de fusion nucléaire, dans un plasma à faible densité et haute température. Expérimentalement, une amélioration de la performance des tokamaks a été observée en présence de rotation toroïdale. Or, les sources extérieurs de quantité de mouvement seront très limitées dans les futurs tokamaks, et notamment ITER. Une compréhension de la physique de la génération intrinsèque de rotation toroïdale permettrait donc de prédire les profils de rotation dans les expériences futures. Parmi les mécanismes envisagés, on s'intéresse ici à la génération de rotation par la turbulence, qui domine le transport de la chaleur dans les tokamaks. Les plasmas de fusion étant faiblement collisionnels, la modélisation de cette turbulence suppose un modèle cinétique décrivant la fonction de distribution des particules dans l'espace des phases à six dimensions (position et vitesse). Cependant, ce modèle peut être réduit à cinq dimensions pour des fréquences inférieures à la fréquence cyclotronique des particules. Le modèle gyrocinétique qui découle de cette approximation est alors accessible avec les ressources numériques actuelles. Les travaux présentés portent sur l'étude du transport de quantité de mouvement toroïdale dans les plasmas de tokamak, dans le cadre du modèle gyrocinétique. Dans un premier temps, nous montrons que ce modèle réduit permet une description précise du transport de quantité de mouvement en dérivant une équation locale de conservation. Cette équation est vérifiée numériquement à l'aide du code gyrocinétique GYSELA. Ensuite, nous montrons comment la turbulence électrostatique peut briser l'axisymétrie du système, générant ainsi de la rotation toroïdale. Un lien fort entre transport de chaleur et transport de quantité de mouvement est mis en évidence, les deux présentant des avalanches à grande échelle. La dynamique du transport turbulent est analysée en détail et, bien que l'estimation standard gyro-Bohm soit vérifiée en moyenne, des phénomènes non-diffusifs sont observés. L'effet des écoulements de bord du plasma sur la rotation toroïdale dans le coeur est étudié en modifiant les conditions aux bords dans le code GYSELA. Enfin, le champ magnétique d'équilibre, qui n'est pas rigoureusement axisymétrique, peut également participer à la génération de rotation toroïdale, via des mécanismes purement collisionnels. Dans un tokamak, cet effet est suffisamment important pour entrer en compétition avec la rotation générée par la turbulence électrostatique.

Ce travail présente une méthode générale fournissant des bornes garanties de l'erreur de discrétisation sur une quantité locale issue d'un calcul éléments finis. Formulée dans un cadre général, la méthode est illustrée sur un cas 2D d'élastoplasticité. Le cadre non-linéaire de cette implémentation a soulevé des problèmes d'un type nouveau au sein de la thématique de vérification. Après avoir défini les problèmes miroir et central, nous proposons des solutions pour les résoudre.La mise en place de l'outil introduit est détaillée. Ainsi, des bornes garanties de l'erreur locale sur une composante de la déformation plastique sont calculées. Une première étude sur des cas académiques est présentée avant de s'intéresser à un cas plus complexe. Enfin une amélioration de la méthode est introduite, permettant l'obtention de bornes plus pertinentes. / This work presents a general method providing good control on the discretization error on a local quantity of a finite element solution. Formulated using a general formulation, this method is illustrated in a 2D case of elastoplasticity. Nonlinear part of this implementation has raised issues of a new type in the subject of verification. Mirror and the central problems are defined, and we offer solutions for both.The implementation of this tool is introduced in detail. Thus, the guarantees bounds of the local error on a component of plastic deformation are calculated. An initial study on academic case is presented before focusing on a more complex one. Finally an improved method is introduced, allowing the calculation of more relevant bounds.

par assistance respiratoire mécanique partielle. Nous avons essayé de préciser la description du système hybride {Patient, Ventilateur} afin de construire un outil clinique de surveillance de l'IPV. Dans un premier temps, nous avons proposé d'aborder l'IPV comme la phénoménologie locale d'un réseau biologique communicant. L'IPV est alors la traduction de la communication établie à travers l'appareil respiratoire entre un oscillateur biologique et un oscillateur mécanique. Cette approche biologique permet à la fois d'utiliser les résultats de la théorie de la communication pour élaborer un score de désynchronisation, et de construire l'outil nécessaire pour calculer ce score en clinique. L'outil est un détecteur non-invasif de l'activité musculaire à partir de l'estimation de la pression musculaire par un modèle de la mécanique du système ventilatoire dont le traitement de signal est suffisamment robuste pour permettre son automatisation. Nous avons ensuite validé ces constructions chez des patients sous assistance partielle. Le score de désynchronisation est spécifiquement augmenté par la combinaison d'altérations de la voie de communication ou de la génération de l'activité inspiratoire à transmettre. La quantification automatique de l'IPV par un score spécifique de désynchronisation, reflet de l'altération de la transmission de l'information entre le patient et son ventilateur, et par une détection de l'activité inspiratoire, reflet du message à transmettre, devrait permettre d'améliorer l'analyse clinique du comportement des patients sous assistance partielle

La nécessité de trouver une nouvelle source d'énergie a mené les scientifiques à explorer la voie de la fusion thermonucléaire par confinement magnétique. Cependant la réalisation de tels plasmas de fusion dans les tokamaks actuels pose de nombreux défis tels que les interactions entre le plasma et les parois à l'origine de la création de poussières pouvant être néfastes au bon fonctionnement des futurs réacteurs à fusion. Une bonne connaissance de la quantité de poussières produites, de leur localisation et de leur transport durant la phase plasma est donc d'une importance fondamentale pour l'exploitation d'ITER. Un algorithme, développé et validé par l'expérience, est utilisé pour détecter et suivre les poussières dans ASDEX Upgrade (AUG) durant la phase plasma. Il permet d'analyser automatiquement des vidéos enregistrées par caméras rapides. Une large statistique sur la quantité de poussières micrométriques détectées en fonction du temps cumulé de décharge plasma est réalisée. Les premières analyses effectuées sur les cinq dernières campagnes montrent que la quantité de poussières est significativement faible voire nulle dans la plupart des décharges effectuées dans AUG, excepté pour des conditions spécifiques de décharges correspondant à des phases anormales de fonctionnement (disruptions, ELMs, déplacements du plasma vers les CFPs et absorption inefficace de la puissance de chauffage). Ces observations par caméra rapide et l'analyse via l'algorithme peuvent ainsi permettre, avec l'utilisation d'autres diagnostics plasmas, d'identifier les décharges plasmas à risque, pouvant aider à sélectionner les scénarios de fonctionnement les plus efficaces pour ITER / The necessity to find a new energy source has lead scientists to explore the way of thermonuclear fusion by magnetic confinement considered as one of the most promising possibility. However the production of such plasmas in the current tokamaks lies to several challenges like the interactions between the plasma and the first wall which spark off the creation of a lot of dust in the plasma which could be problematic for the operation of the next fusion reactors. The knowledge of dust production rates, localisation and transport through the vacuum vessel during plasma phases is of primary importance and must be investigated in preparation of ITER. A time and resource efficient algorithm named TRACE, validated thanks to a dedicated laboratory experiment, is used to detect and track dust particles in ASDEX Upgrade during plasma phase. It allows for automatically analyzing videos originating from fast framing cameras. A statistic about micron sized dust detection rate as a function of cumulated discharge duration is made on a large number of discharges (1470). First analyses covering five last campaigns clearly confirm that the amount of dust is significantly low in most of discharges realized in ASDEX Upgrade, excepted for specific conditions corresponding to off-normal plasma phases (disruptions, strong plasma fluctuations including ELMs, plasma displacement toward PFCs and inefficient absorption of heating power). These observations allow to identify the risky plasma discharges and choose the most efficient plasmas scenarios for ITER. It seems to also confirm the applicability of an all tungsten first wall for future fusion reactors as ITER

L’écoulement entre deux cylindres coaxiaux, appelé l’écoulement de Couette-Taylor, a été étudié lorsque le cylindre intérieur tourne. Quatre dispositifs ont été utilisés avec différentes tailles d’entrefer. Les visualisations montrent l’évolution des motifs avec le nombre de Reynolds, Re. La variation du couple sur le cylindre intérieur a été déterminée en utilisant le pseudo-nombre de Nusselt, qui est une mesure du taux de dissipation d’énergie.Pour des faibles valeurs de Re, l’écoulement est laminaire et azimutal, et le couple est proportionnel à Re. Au-delà d’une valeur critique de Re, les rouleaux de Taylor apparaissent et la pente de variation du couple change brutalement. Pour de grandes valeurs de Re, les rouleaux deviennent turbulents et la pente du couple augmente à cause de la dissipation d’énergie turbulente. Le couple a été mesuré jusqu’à Re=45.000 et montre une dépendance avec le rapport de rayons des cylindres et du nombre de vortex. Avant le régime ultime de la turbulence, les états avec plus de rouleaux présentent un couple plus grand et la situation est inversée dans le régime ultime.Une étude du couple agissant sur le cylindre intérieur a été menée en présence d’un liquide viscoélastique contenant des polymères de grande masse molaire. En appliquant des cycles d’accélération-décélération de la rotation du cylindre intérieur, le couple présente une boucle d’hystérèse dont l’aire augmente avec la concentration de polymère. Les statistiques des fluctuations de la turbulence élastique ont été analysées. Le couple exercé par les vortex solitaires obtenus lors de la phase de décélération, avant la relaminarisation complète de l’écoulement, a été étudié. / The flow between two concentric cylinders, i.e., the Couette-Taylor flow, has been investigated when only the inner cylinder rotates. Four set-ups have been employed with 4 values of the radius ratio. Flow visualisations have been performed to analyse the evolution of the flow patterns with the Reynolds number, Re. The variation of the torque acting on the inner cylinder with different parameters has been quantified using the pseudo-Nusselt number, which measures the rate of energy dissipation in the flow.At low Re, the flow is laminar and azimuthal, and the torque is proportional to Re. Above a critical value of Re, Taylor vortices emerge in the flow and the slope of the torque changes drastically. At high values of Re, the vortices become turbulent and the increase rate of torque is enhanced due to the energy dissipation of turbulence. The torque measured up to Re=45 000 depends on the radius ratio of the cylinders and on the number of vortices. Below the ultimate regime of turbulence, flows containing larger number of vortices exert larger levels of torque; above it, flows containing larger number of vortices exert lower levels of torque.A specific study of the torque exerted on the inner cylinder has been carried out with viscoelastic fluids made of large-weight-molecule polymers. If acceleration-deceleration cycles of the rotation of the inner cylinder are applied, the torque exhibits a hysteretic loop, which increases with the polymer concentration. The statistics of the elastic turbulence fluctuations have been analysed. A special focus was made on the torque induced by the solitary vortices obtained in the deceleration phase, before the flow relaminarisation.

Trois objectifs sont poursuivis. Nous définissons d'abord un cadre algébrique suffisamment général pour unifier les deux classes de méthodes d'analyse des données de dissimilarite connues. Le langage de la géométrie affine nous permet de montrer les correspondances entre les présentations française et anglo-américaine des méthodes tautologiques et d'enrichir la méthodologie par l'apport de méthodes issues de la tradition factorialiste et la proposition d'outils d'aide à l'interprétation des résultats. Les relations de dualité mises en évidence permettent de rendre compte des liens et différences entre ces méthodes et les techniques d'ajustement de modelés de description euclidienne des données de dissimilarite, dites de codage multidimensionnel. De plus une interprétation en terme de régression ridge du problème ainsi qu'une analogie aux méthodes d'étude des réseaux électriques sont exploites. En deuxième lieu, nous étudions en détail l'introduction de contraintes. Tout d'abord les contraintes de configuration est replace dans le cadre du formalisme statistique d'analyse multivariée des courbes de croissance, et les méthodes sont affinées en conséquence. Le recourt au formalisme tensoriel permet de plus des solutions plus simples, des interprétations plus classiques des méthodes et la proposition d'évaluation de la qualité des solutions. Enfin nous proposons une méthodologie d'analyse des données de dissimilarite structurées, issue de plans d'expérience

Au cours de cette thèse, le rôle joué par la turbulence de paroi dans le transport de particules a été étudié. Pour ce faire, deux types d'expériences ont été réalisés. Les premières ont porté sur un écoulement de turbulence de paroi naturelle chargé en billes de verre et de céramique, pour 4 conditions hydrauliques données. Les secondes expériences ont été réalisées en turbulence contrôlée. En effet, nous avons choisi de générer artificiellement des éjections en créant des hairpin vortex. Les premières expériences sont réalisées dans des conditions de fort transport par suspension et les secondes sont faites pour des conditions très proches du seuil de suspension, les particules étant majoritairement transportées par saltation.<br />Afin de mesurer simultanément le champ de vitesse de l'écoulement ainsi que la position et la vitesse des particules, nous avons utilisé la PIV (Vélocimétrie par Image de Particules) qui permet d'avoir sur la même paire d'image l'information liquide et solide. Nous pouvons ainsi analyser l'écoulement autour de chaque particule et mettre en évidence l'action locale du fluide sur les particules.<br />L'analyse de l'écoulement se fait dans le voisinage de chaque particule, dont la taille varie entre 5 à 10d. Tout d'abord, l'analyse par quadrants montre que les éjections sont fortement impliquées dans le transport par suspension et par saltation, notamment dans la montée des particules. Elle indique aussi que certaines particules qui descendent sont dans des éjections. Nous cherchons donc à déterminer ce qui fait qu'une éjection est capable ou non de contrer la gravité et de faire monter les particules. <br />L'étude du flux de quantité de mouvement des éjections montre que plus ce flux est important, plus les particules ont tendance à monter dans les éjections. Nous déterminons donc un seuil permettant de détecter les éjections faisant monter systématiquement les particules. Ce seuil, adimensionalisé , est compris de l'ordre de 0,5 et est quasiment constant en fonction du nombre de Reynolds de l'écoulement, de la hauteur et des caractéristiques des particules. <br />Nous observons qu'une différence importante entre la suspension et la saltation est le temps de résidence des particules dans les éjections. En effet, plus ce temps est long, plus la particule va pouvoir monter dans l'éjection et plus elle sera transportée par suspension. En revanche quand elle ne reste que peu de temps dans l'éjection, la particule n'a pas le temps de monter et elle est alors transportée par saltation. A partir de l'analyse de ces expériences, nous proposons un modèle conceptuel de transport par suspension dans les éjections en fonction du flux de quantité de mouvement autour des particules, de leur position dans les éjections et des trajectoires de suspension qui ont pues être reconstruites pour les expériences en turbulence contrôlée.