Les phénomènes vibratoires à haute fréquence dans les amortisseurs sont défavorables du point de vue de la qualité sonore du véhicule. Les efforts transmis de l’amortisseur à la caisse, situés dans une bande de fréquences entre 200 Hz et 800 Hz, sont responsables du bruit que l’on appelle « gloglottement ». Ce bruit nait dans l’amortisseur lorsque la voiture roule sur une route dégradée et se transmet à la caisse par voie solidienne. La compréhension du phénomène de gloglottement et sa prédiction nécessitent l’identification des mécanismes physiques qui vont générer des pics d’efforts et des vibrations hautes fréquences. Ceux-ci sont liés aux comportements de l’huile de l’amortisseur, des composants mécaniques internes et des interactions entre ces éléments. Les moyens mis en oeuvre pour cette étude sont d’une part le développement d’un modèle d’amortisseur qui prend en compte la modélisation de la dynamique des clapets, des effets de « stiction » des clapets, du frottement et des relations entre les pertes de charges et les débits. D’autre part, une campagne d’essais a permis de construire le modèle et de le valider. La simulation permet de reproduire les phénomènes physiques observés à la mesure et ainsi d’identifier les mécanismes à l’origine du bruit, comme l’ouverture du clapet à ressort et la « stiction » à l’ouverture du clapet anti-retour. La sensibilité de la réponse vibratoire haute fréquence du modèle vis-à-vis de ses paramètres est évaluée avec la méthode de Morris. De plus, des orientations sont données sur la valeur des paramètres de conception dans le but de minimiser les pics d’efforts générés par l’amortisseur. / High-frequency vibratory phenomena in shock absorbers are not suitable for the car sound quality. Forces (in the frequency range [200-800] Hz) transmitted from the shock absorber to the car body are responsible for the so-called "rattling noise". This structure-borne noise is starting from the shock absorber when the car drives over a rough road and is transmitted to the car body by structural transfer path. In order to understand and predict the phenomena, physical mechanisms generating high-frequency vibrations and peaks in the shock absorber response must be identified. These mechanisms are closely related to oil behaviour, internal mechanical components and interactions between all these elements. The present work consists on the one hand in modelling the shock absorber taking into account valve dynamics, valve stiction, friction and loss of pressure relations in the orifices. On the other hand, experimental shock absorber testing was conducted in order to build the model and to validate it. Model simulations reproduce observed phenomena in the experiments and helped us to identify the mechanisms leading to structure-borne noise, like spring valve opening and check-valve stiction. Sensitivity of the model response due to its input parameters was evaluated with Morris method. Moreover, some guidances are given in order to reduce the level of structure-borne noise generated by the shock absorber.

Ce travail propose un ensemble de méthodes dédiées à la quantification des incertitudes sur la simulation des écoulements dans un réservoir pétrolier. Ces méthodes sont basées sur l’utilisation de surfaces de réponse approchant la relation, le plus souvent inconnue et non linéaire, entre les paramètres incertains du réservoir et les variables de production. L’ensemble proposé contient ainsi des algorithmes de construction ou d’analyse (échantillonnage, analyse de sensibilité, inversion bayésienne d’un historique de production) de surfaces de réponse. Ces méthodes ont été tout d’abord développés dans un cadre déterministe puis étendues à la prise en compte de simulation d’écoulement secondaires et de paramètres incertains stochastiques caractérisés par un impact aléatoire sur la production. Les principales considérations de se travail sont de tenir compte d’un grand nombre de paramètres incertains, de données de production bruitée et de pourvoir modéliser une réponse de forme complexe / This work develops several methodologies to assess uncertainty on oil reservoir production. Taking in consideration that flow simulations are time consuming it uses response surfaces to approximate the relationship between reservoir uncertain parameters and production variables. First deterministic methods are developed to construct and analyze such surfaces: construction algorithms are the discrete smooth interpolation and the dual kriging while analysis methods are the variance based sensitivity analysis and the bayesian inversion of production history. This framework is then extended to include fast flow simulation results and to handle stochastic parameters characterized by a random effect on reservoir production. These methodologies are developed based on the following considerations: the number of uncertain parameters is usually large, data may be noisy if some parameters are neglected and the complex relationship between uncertain parameters and reservoir production

La problématique de la gestion des données manquantes dans les études épidémiologiques est un sujet qui intéressera tous les chercheurs impliqués dans l’analyse des données recueillies et dans l’interprétation des résultats issus de ces analyses. Et même si la question de la gestion des données manquantes et de leur impact sur la validité des résultats obtenus est souvent discutée, cesont souvent les méthodes de traitement des données manquantes les plus simples mais pas toujours les plus valides qui sont utilisées en pratique. L’utilisation de chacune de ces méthodes suppose un certain nombre d’hypothèses sous lesquelles les résultats obtenus sont valides, mais il n’est pas toujours possible de tester ces hypothèses. L’objectif de ce travail était (i) de proposer une revue des différentes méthodes de traitement des données manquantes utilisées en épidémiologie en discutant les avantages et les limites de chacune de ces méthodes, (ii) de proposer une stratégie d’analyse afin d’étudier la robustesse des résultats obtenues via les méthodes classiques de traitement des données manquantes à l’écart aux hypothèses qui, bien que non testables, sont nécessaires à la validité de ces résultats, et (iii) de proposer quelques applications sur des données réelles des différents point discutés dans les deux premières parties. / The issue of how to deal with missing data in epidemiological studies is a topic which concerns every researcher involved in the analysis of collected data and in the interpretation of the results produced by these analyses. And even if the issue of the handling of missing data and of their impact on the validity of the results is often discussed, simple, but not always appropriate methods to deal with missing data are commonly used. The use of each of these methods is based on some hypotheses under which the obtained results are valid, but it is not always possible to test these hypotheses. The objective of this work was (i) to propose a review of various methods to handle missing data used in the field of epidemiology, and to discuss the advantages and disadvantages of each of these methods, (ii) to propose a strategy of analysis in order to study the robustness of the results obtained via classical methods to handle missing data to the departure from hypotheses which are required for the validity of these results, although they are not testable, and (iii) to propose some applications on real data of the issues discussed in the first two sections.

Pour augmenter les performances des barres de combustible nucléaire, les mécanismes de relâchement des produits de fission (H2, He, Kr, Xe) doivent être étudiés. Ainsi, le département d’étude du combustible du CEA Cadarache a décidé d’améliorer son dispositif expérimental consacré au recuit thermique des combustibles irradiés (MERARG II). La première partie de ce mémoire s'adresse à la mesure du relâchement de gaz de fission de combustibles irradiés et soumis à des transitoire thermiques. Le choix de l'appareil s'est porté sur un analyseur de type filtre quadripolaire du fait des performances requises par le cahier des charges, une identification isotopique du Kr et Xe et des masses 4 et 2 u à la ppm. C'est un spectromètre commercial de type Residual Gaz Analyser, monté dans une enceinte à vide de très faible volume qui a nécessité des adaptations à la ligne de l'expérience MERARG II. Les performances (résolution, sensibilité, vitesse de balayage) du spectromètre ont été évaluées. Le spectromètre calibré est en cours d’installation sur une réplique en zone « froide » de MERARG II.La seconde partie de la thèse concerne des travaux de recherche sur l’adaptation à l’analyse des faibles masses d’un mode opératoire appliqué à un piège à ions RF 3D utilisant un mode par Transformé de Fourier. Nous étudions plus précisément un dispositif d’injection des ions et son mode opératoire afin d’obtenir les distributions en positions et vitesses des ions confinables. La connaissance de ces conditions initiales et de leur dispersion est importante car elles conditionnent la dynamique du signal détecté (la hauteur de la raie) et sa fluctuation, respectivement. / In order to increase fuel rod performances, the basic mechanisms that promote gas (i.e. He, H2, Kr and Xe) release from irradiated nuclear fuels must be studied. In this context, the CEA fuel study department at Cadarache decided to improve its experimental facility devoted to fuel behaviour under thermal transient by modifying the existing annealing device, called MERARG-II.The first part of this dissertation adresses the fuel gas release monitoring from irradiated fuel during thermal transient. The device choice leads to a quadrupole mass filter as mass analyser according to the specification requirement, i.e. isotopic identification of Xe, Kr and masses at 4 and 2 u. It is commercialized Residual Gas Analyser, mounted in a small-volume vacuum chamber requiring adaptations to be connected to the MERARG II line. The resolution and sensitivity of the mass spectrometer have been evaluated. The calibrated device is being installed in MERARG II replica.The second part of this dissertation relates adaptation to low-mass analysis of an RF 3D ion trap operated a Fourier Transform mode. Theoretically, using this operating mode, the lower the mass, the higher the resolution. More particularly, an ion injection device and its operating mode are studied in order to gain position and velocity distributions of confinable ions. The knowledge of these initial conditions is of a great concern as they fix the signal dynamic (peak height) and the signal fluctuation, respectively. This feasibility study, using simulation, allows us to obtain the optimal values of trap operating condition for 1-6 u mass injection and confinement with high resolution.

Nous présentons l’étude de l’interaction entre la bactérie pathogène racinaire Ralstonia solanacearum et la légumineuse modèle Medicago truncatula. Un pathosystème avec les lignées A17 et F83005.5, respectivement sensible et résistante à la souche GMI1000, a été mis en place avec une procédure d’inoculation sur racines intactes. Ce dispositif expérimental nous a permis de suivre le processus infectieux, de la pénétration de la bactérie par l’extrémité racinaire au développement des symptômes foliaires. L’analyse des étapes précoces de l’interaction a permis de décrire l’apparition de symptômes racinaires qui se mettent en place rapidement après l’infection, que les lignées soient résistantes ou sensibles à la bactérie. Un arrêt de croissance de la racine s'observe dès 24 heures post-inoculation, ainsi qu’une mortalité de l’épiderme de l’extrémité racinaire. Ces phénotypes sont notés suite à des inoculations avec de faibles concentrations bactériennes, et ce sur plusieurs espèces hôtes ou non-hôtes testées. La mise en place des symptômes racinaires est dépendante de l’appareil de sécrétion de type III. Un crible de mutants d’effecteurs de type III de la souche GMI1000, basé sur l’apparition des symptômes racinaires, a permis de montrer que des pools différents d’effecteurs interviennent chez A17 et F83005.5. Chez la lignée sensible A17, deux effecteurs sont principalement impliqués, Gala7 et AvrA. L’étude de la colonisation de cette lignée a montré que le mutant gala7 ne pénètre pas la plante et n’induit pas de symptômes de flétrissement. Le mutant avrA s’est révélé capable d’induire la maladie chez la lignée A17 mais de manière nettement réduite par rapport à la souche sauvage. L’analyse des extrémités racinaires des lignées sensible et résistante infectées par la souche GMI1000 a révélé qu’au niveau des parois de l’endoderme, la présence de lignine est induite de manière plus précoce chez la lignée résistante. Des phénomènes de division cellulaire ont été identifiés autour du cylindre central et semblent également liés à une restriction de la propagation bactérienne. Au niveau du contenu cellulaire, une autofluorescence et une production de ROS semblent liés à une phase nécrotrophe de la bactérie lors de sa propagation dans la zone corticale de l’extrémité racinaire. L’étude de la colonisation bactérienne en s’affranchissant de l’étape de pénétration a révélé que des mécanismes de résistances peuvent intervenir au niveau de collet chez la lignée F83005.5 et lors de la colonisation racinaire des vaisseaux conducteurs suite à une inoculation avec le mutant gala7 / Manquant

L’industrie éolienne et l’aéronautique ont des besoins importants en matière de mesure de vent dans les premières centaines de mètres de l’atmosphère. Les lidars sont des instruments répandus et éprouvés pour ce type de mesure. Cependant, leurs qualités d’acquisition sont atténuées par un bruit de mesure systématique. En utilisant des techniques sur le filtrage nonlinéaire nous avons participé au développement d'un algorithme qui améliore l’estimation du vent et de la turbulence. Cet algorithme est basé sur une représentation de l’atmosphère par des particules fluides. Il utilise un modèle lagrangien stochastique de turbulence et un filtrage par sélection génétique. Son efficacité dépend du réglage de certains paramètres, fixés à une valeur acceptable à l’issue de la phase de développement. Mais l’influence de ces paramètres n’a jamais été étudiée. Ce travail de thèse répond à cette question par une analyse de sensibilité basée sur la décomposition de variance. De nouveaux estimateurs pour les indices de Sobol, utilisant des régression pénalisées, ont été testés. Ces estimateurs mettent les indices de Sobol les plus petits automatiquement à zéro pour faciliter l’interprétation globale. L’analyse de sensibilité permet de réduire le système à 9 entrées et 5 sorties à un système de 3 entrées (le nombre de particules, le bruit d’observation réel et le bruit d’observation donné au filtre) et 2 sorties (la pente du spectre de vent et l’erreur sur le vent). Grâce à ce système réduit, nous mettons en évidence une méthode de réglage des paramètres d’entrée les plus importants. Le bruit d’observation donné au filtre est bien réglé lorsque la pente du spectre est à la valeur cible de -5/3. Une fois ce bruit réglé, l’erreur sur le vent est minimale avec une expression connue. / Wind energy industry and airport safety are in need of atmospheric observations. Remote sensors, such as lidars, are well proven and common technology to provide wind measurements in the first hundreds of meters of altitude. However, acquisition abilities of lidars are polluted by measurement noise. Using non-linear filtering techniques, we took part at the development of an algorithm improving wind and turbulence estimations. The process is based on a representation of the atmosphere with fluid particles. It uses a stochastic Lagrangian model of turbulence and a genetic selection filtering technique. Its efficiency depends of the setting of various parameters. Their values were fixed experimentally during the development phase. But their influence has never been assessed. This work addresses this question with a variance-based sensitivity analysis. New estimators of Sobol indices, using penalized regression have been tested. These estimators ensure the lowest Sobol indices automatically go to zero so the overall interpretation is simplified. The sensitivity analysis allows to reduce the system from 5 outputs and 9 inputs to 3 inputs (number of particles, real observation noise, observation noise given to the filter) and 2 outputs (wind spectrum slope, root-mean-squared error on wind). With this reduced system we determined a procedure to correctly set the most important parameters. The observation noise given to the filter is well set when the wind spectrum slope has the expected value of -5/3. Once it is set correctly, the error on wind is minimum and its expression is known.

L’importante diversité génétique des VIH-1 a conduit à la classification actuelle en 4 groupes - M, N, O et P - dont seul le premier est pandémique. Les VIH-1 non-M sont endémiques au Cameroun, mais circulent aussi en France, du fait de liens étroits entre les deux pays. Il a été largement démontré que la diversité génétique, en particulier des VIH-1/O, avait un impact sur les tests de dépistage sérologique et de quantification virale. En revanche, peu de données sont disponibles quant aux conséquences de cette diversité génétique sur la prise en charge thérapeutique des patients infectés. Il a été décrit in vitro que la présence naturelle de la mutation Y181C conduisait à une résistance naturelle aux inhibiteurs non nucléosidiques de la transcriptase inverse, et que le polymorphisme important de la protéase avait un impact au moins génotypique, sur l’utilisation de certaines molécules, limitant ainsi les options thérapeutiques ; d’autre part, la réponse immuno-virologique des patients aux antirétroviraux (ARV) est méconnue, du fait d’études anciennes et/ou réalisées sur un nombre limité de patients. Les objectifs de ce travail était donc i) d’étudier la sensibilité naturelle des VIH-1/non-M aux classes d’ARV les plus récentes ; ii) d’analyser la réponse immuno-virologique aux ARV d’un grand nombre de patients infectés par un VIH-1/O et chez l’unique patiente infectée par un VIH1/P actuellement suivie. En lien avec l’usage actuellement répandu des inhibiteurs d’intégrase (INI), nous avons montré sur un large panel de 39 isolats cliniques VIH-1 non-M, l’absence d’impact majeur du polymorphisme naturel de l’intégrase sur la sensibilité phénotypique au raltegravir et au dolutegravir mais une importante disparité des réponses phénotypiques avec l’elvitegravir, possiblement corrélée à l’association de 4 mutations sur l’intégrase (V72I, I200L, N222K et R224Q). Nous avons également établi que le polymorphisme génétique des variants non-M, avec la présence naturelle des mutations M426L, M434I et S375H/M de la gp120, variables selon les groupes, serait préjudiciable à l’efficacité du fostemsavir, représentant de la nouvelle classe des inhibiteurs d’attachement. Aussi, l’analyse de la réponse immuno-virologique aux ARV de 101 patients infectés par un VIH-1/O et vivant en France a permis de montrer que la réponse était globalement satisfaisante. En nous intéressant plus particulièrement aux patients recevant une trithérapie incluant un INI lors d’un échec ou d’un switch, nous avons observé un taux de succès virologique de 80 à 90%, résultats en cohérence avec nos données phénotypiques et en faveur des recommandations à utiliser largement de cette classe ; lors des échecs virologiques, l’émergence des mutations de résistance suivait, a minima, des voies de sélection similaires à celles décrites pour les VIH-1/M. Enfin, le suivi de la patiente RBF168 infectée par un VIH-1/P a été l’occasion de décrire pour la première fois, l’évolution naturelle de cette infection rare, l’excellente réponse immuno-virologique, mais aussi le polymorphisme génétique de cette souche singulière. Nous avons enfin étudié certaines des propriétés virologiques de la souche RBF168 en lien avec ses capacités d’adaptation à l’Homme.L’ensemble de nos travaux a contribué à obtenir des données sur l’impact du polymorphisme génétique des VIH-1 non-M aux nouvelles classes thérapeutiques et sur la réponse immuno-virologique des patients. Ces nouvelles connaissances permettront d’adapter en conséquence et d’améliorer, la prise en charge thérapeutique des patients infectés par ces variants divergents, aussi bien en France qu’en zone d’endémie. / The high genetic diversity of the HIV-1 leads to a classification in 4 distinct groups: M, N, O and lastly P, but only the first being pandemic. The non-group M HIV-1 (non-M HIV-1) are endemic in Cameroon, but are also found in France due to the close link between the two countries. The high genetic diversity, particularly for HIV-1/O, has an impact on the serological screening assay and the viral quantification. But, little is known about the consequences on the therapeutic management. In vitro, it has been shown that the Y181C mutation lead to the natural resistance of non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors and the high level of polymorphism in the protease region had a genotypic impact on several drugs, restricting the therapeutic options. The immune-virological response to antiretroviral drugs (ARV) is also unknown, because of old studies and/or in a limited number of patients. Our aims were the study of the natural susceptibility of the non-M HIV-1 to the most recent class of ARV and the analysis of the immuno-virological response, in a large cohort of HIV-1/O-infected patients and the unique patient infected with an HIV-1/P still followed up. From the current usage of the new class of integrase strand transfer inhibitors (INSTI), we have demonstrated for the first time on a panel of 39 non-M HIV-1 clinical isolates, that i) the natural genetic integrase polymorphism has no major impact on the phenotypic susceptibility to raltegravir, dolutegravir ii) a wide disparity of phenotypic response to elvitegravir exists and could be correlated to the association of 4 mutations in the integrase (V72I, I200L, N222K and R224Q). We also showed that the non-M HIV-1 natural polymorphism, with the presence of the M426L, M434I and S375H/M on the gp120, according to the group, would be detrimental to the efficacy of fostemsavir, the representative of the emerging class of attachment inhibitors. Then, we analysed the immunological and virological response to ARV, of 101 patients HIV-1/O infected and living in France, in the ORIVAO ANRS EP50 study. This unique data on the largest cohort of patients, allowed us to demonstrate a good. Focusing on the patients receiving a combination including an INSTI (at a failure or in a switch), a high virological success rate was observed (around 80 to 90%), confirming our phenotypic results and arguing for a wide usage of this class. At a failure, the emergence of resistance mutations was, at least, not different from the one observed in HIV-1/M.Lastly, the unique monitoring of the RBF168 patient infected by an HIV-1/P strain, provided the opportunity to describe, for the first time, the natural evolution, the excellent immuno-virological response, the natural genetic polymorphism and this unique strain and to study some of its virological properties, linked with its adaptation to the Human host.All together, these data contribute to describe the impact of the natural genetic polymorphism of non-M HIV-1 on the new class of drugs, better characterize the immune-virological response and finally allow to adapt the therapeutic management of the infected patients in France as well as in the endemic area.

Durant cette thèse, une méthode d'analyse statistique sur la gerbe d'éclats d’une bombe, en particulier sur leurs masses, a été mise au point. Nous avions à disposition trois échantillons partiels de données expérimentales et un modèle mécanique simulant l'explosion d'un anneau. Dans un premier temps, un modèle statistique a été créé à partir du modèle mécanique fourni, pour générer des données pouvant être similaires à celles d'une expérience. Après cela, la distribution des masses a pu être étudiée. Les méthodes d'analyse classiques ne donnant pas de résultats suffisamment précis, une nouvelle méthode a été mise au point. Elle consiste à représenter la masse par une variable aléatoire construite à partir d'une base de polynômes chaos. Cette méthode donne de bons résultats mais ne permet pas de prendre en compte le lien entre les éclats d'une même charge. Il a donc été décidé ensuite de modéliser la masse par un processus stochastique, et non par une variable aléatoire. La portée des éclats, qui dépend en partie de la masse, a elle aussi été modélisée par un processus. Pour finir, une analyse de sensibilité a été effectuée sur cette portée avec les indices de Sobol. Ces derniers s'appliquant aux variables aléatoires, nous les avons adaptés aux processus stochastiques de manière à prendre en compte les liens entre les éclats. Dans la suite, les résultats de cette dernière analyse pourront être améliorés. Notamment, grâce à des indices présentés en dernière partie qui seraient adaptés aux variables dépendantes, et permettraient l'utilisation de processus stochastiques à accroissements non indépendants. / During this thesis, a method of statistical analysis on sheaf of bomb fragments, in particular on their masses, has been developed. Three samples of incomplete experimental data and a mechanical model which simulate the explosion of a ring were availables. First, a statistical model based on the mechanical model has been designed, to generate data similar to those of an experience. Then, the distribution of the masses has been studied. The classical methods of analysis being not accurate enough, a new method has been developed. It consists in representing the mass by a random variable built from a basis of chaos polynomials. This method gives good results however it doesn't allow to take into account the link between slivers. Therefore, we decided to model the masses by a stochastic process, and not a random variable. The range of fragments, which depends of the masses, has also been modeled by a process. Last, a sensibility analysis has been carried out on this range with Sobol indices. Since these indices are applied to random variables, it was necessary to adapt them to stochastic process in a way that take into account the links between the fragments. In the last part, it is shown how the results of this analysis could be improved. Specifically, the indices presented in the last part are adapted to dependent variables and therefore, they could be suitable to processes with non independent increases.

Dans une expérience classique de résonance paramagnétique électronique (RPE), le couplage entre les spins et leur environnement électromagnétique est faible, limitant considérablement la sensibilité de la mesure. Grâce à l’utilisation combinée d'un amplificateur paramétrique Josephson et de micro-résonateurs supraconductuers de hauts facteurs de qualité refroidis à quelques millikelvins, ce travail rapporte la conception et la mise en œuvre d’un spectromètre RPE dont la sensibilité de détection est limitée par les fluctuations quantiques du champ électromagnétique au lieu d’un bruit d’origine thermique ou technique. Des mesures de RPE pulsée sur un ensemble de doneurs Bismuth dans le silicium permettent de démontrer une sensibilité de 1700 spins détectés par écho de Hahn avec un signal-sur-bruit unitaire. La sensibilité est encore améliorée en générant un état de vide comprimé dans le guide d'onde de détection, ce qui réduit les fluctuations quantiques au-delà de la limite quantique. Les hauts facteurs de qualité et le petit volume de mode du résonateur supraconducteur développés pour une sensibilité accrue accroit également le couplage spin-résonateur jusqu'au point où les fluctuations quantiques ont un effet dramatique sur la dynamique des spins. En effet, l’émission spontanée de photons dans le résonateur micro-onde est considérablement renforcée par l'effet Purcell, ce qui en fait le mécanisme de relaxation de spin dominant. Le taux de relaxation est augmenté de trois ordres de grandeur lorsque les spins sont accordés à résonance, démontrant que la relaxation de spin peut-être contrôlée sur demande. Nos résultats fournissent une méthode nouvelle et universelle pour initialiser des systèmes de spin dans leur état fondamental, avec des applications en résonance magnétique et en information quantique. / In usual electron-spin resonance (ESR) experiments, the coupling between spins and their electromagnetic environment is quite weak, severely limiting the sensitivity of the measurements. Using a Josephson parametric microwave amplifier combined with high-quality factor superconducting micro-resonators cooled at millikelvin temperatures, this work reports the design and implementation of an ESR setup where the detection sensitivity is limited by quantum fluctuations of the electromagnetic field instead of thermal or technical noise. Pulsed ESR measurements on an ensemble of Bismuth donors in Silicon spins demonstrate a sensitivity of 1700 spins within a single Hahn echo with unit signal-to-noise (SNR) ratio. The sensitivity of the setup is improved one step further by generating squeezed vacuum in the detection waveguide, reducing the amount of noise beyond the quantum limit. The high-quality factors and small mode volume superconducting microwave ESR resonator developed for enhanced sensitivity also enhances the spin-resonator coupling up to the point where quantum fluctuations have a dramatic effect on the spin dynamics. As a consequence, the spin spontaneous emission of microwave photons in the resonator is dramatically enhanced by the Purcell effect, making it the dominant spin relaxation mechanism. The relaxation rate is increased by three orders of magnitude when the spins are tuned to resonance, showing that spin relaxation can be engineered and controlled on-demand. Our results provide a novel and general way to initialize spin systems into their ground state, with applications in magnetic resonance and quantum information processing.

Cette thèse présente une approche probabiliste de la modélisation de la mécanique des matériaux et des structures. Le dimensionnement est influencé par l'incertitude des paramètres d'entrée. Le travail est interdisciplinaire et les méthodes décrites sont appliquées à des exemples de biomécanique et de génie civil. La motivation de ce travail était le besoin d'approches basées sur la mécanique dans la modélisation et la simulation des implants utilisés dans la réparation des hernies ventrales. De nombreuses incertitudes apparaissent dans la modélisation du système implant-paroi abdominale. L'approche probabiliste proposée dans cette thèse permet de propager ces incertitudes et d’étudier leurs influences respectives. La méthode du chaos polynomial basée sur la régression est utilisée dans ce travail. L'exactitude de ce type de méthodes non intrusives dépend du nombre et de l'emplacement des points de calcul choisis. Trouver une méthode universelle pour atteindre un bon équilibre entre l'exactitude et le coût de calcul est encore une question ouverte. Différentes approches sont étudiées dans cette thèse afin de choisir une méthode efficace et adaptée au cas d’étude. L'analyse de sensibilité globale est utilisée pour étudier les influences des incertitudes d'entrée sur les variations des sorties de différents modèles. Les incertitudes sont propagées aux modèles implant-paroi abdominale. Elle permet de tirer des conclusions importantes pour les pratiques chirurgicales. À l'aide de l'expertise acquise à partir de ces modèles biomécaniques, la méthodologie développée est utilisée pour la modélisation de joints de bois historiques et la simulation de leur comportement mécanique. Ce type d’étude facilite en effet la planification efficace des réparations et de la rénovation des bâtiments ayant une valeur historique. / This thesis presents a probabilistic approach to modelling the mechanics of materials and structures where the modelled performance is influenced by uncertainty in the input parameters. The work is interdisciplinary and the methods described are applied to medical and civil engineering problems. The motivation for this work was the necessity of mechanics-based approaches in the modelling and simulation of implants used in the repair of ventral hernias. Many uncertainties appear in the modelling of the implant-abdominal wall system. The probabilistic approach proposed in this thesis enables these uncertainties to be propagated to the output of the model and the investigation of their respective influences. The regression-based polynomial chaos expansion method is used here. However, the accuracy of such non-intrusive methods depends on the number and location of sampling points. Finding a universal method to achieve a good balance between accuracy and computational cost is still an open question so different approaches are investigated in this thesis in order to choose an efficient method. Global sensitivity analysis is used to investigate the respective influences of input uncertainties on the variation of the outputs of different models. The uncertainties are propagated to the implant-abdominal wall models in order to draw some conclusions important for further research. Using the expertise acquired from biomechanical models, modelling of historic timber joints and simulations of their mechanical behaviour is undertaken. Such an investigation is important owing to the need for efficient planning of repairs and renovation of buildings of historical value.