La sécurité dans les mines souterraines est l’une des principales préoccupations des entreprises d’exploitation minières. La surveillance des moindres changements ou déformations au niveau des tunnels et galeries miniers, notamment la convergence des tunnels (rétrécissement diamétral d’une section de tunnel), figure parmi les principales priorités de ces entreprises. Les techniques de surveillance de la convergence des tunnels miniers communément utilisées se basent essentiellement sur des mesures ponctuelles et limitées qui sont généralement longues et coûteuses. Les technologies LiDAR mobiles émergentes et prometteuses amènent des pistes de solutions qui permettent de gagner en efficacité et en sécurité. Cependant, la détection et la mesure précise de convergence des tunnels miniers au moyen de données LiDAR mobile demeurent problématiques en raison des enjeux suivants : la précision des nuages de points, l’irrégularité de la zone observée, la variabilité de la densité des scans et de leur prise de vue, la présence d’obstructions, la complexité de l’alignement parfait des nuages de points. La recherche visée dans ce mémoire de maîtrise s’inscrit dans le cadre du projet « MinEyes » et elle a pour objectif principal de détecter et de mesurer la convergence de tunnels miniers souterrains à partir de données LiDAR mobile. Pour ce faire, nous proposons une méthode multi-échelles de comparaison de nuages de points qui prend en considération les irrégularités de surface des tunnels miniers et qui permet une meilleure détection de leurs changements et une mesure plus précise de leur convergence. La méthode proposée se base sur une approche de comparaison modèle à modèle locale des nuages de points LiDAR mobile souterrain. Les résultats obtenus sont très prometteurs comparés à ceux d’autres méthodes de détection de changement dans les nuages de points LiDAR (ex. : méthodes C2C, C2M). Une analyse statistique des résultats a également permis de confirmer la robustesse de la méthode proposée surtout dans des zones rugueuses des tunnels miniers. / Security in underground mines is one of the main concerns of mining companies. Monitoring any changes or distortions in mining tunnels and galleries, including tunnel’s convergence, is one of the top priorities for those companies. Commonly used convergence monitoring techniques in underground tunnels are based on limited measurements that are usually very time-consuming and costly in terms of process. Emerging mobile LiDAR technologies offer alternative solutions that are far more efficient and lower in risk. However, the accurate measurements of convergence in mining tunnels using mobile LiDAR data remains challenging because of the following issues: limited precision of LiDAR point clouds, the roughness and irregularity of the studied surfaces in the tunnels, the irregularity of the scan density, the presence of occlusions and the complexities of reliable registration of point clouds. This research work is defined as a part of the ‘MinEyes project’ in collaboration with the company Pecktech which main objective is to detect and measure the convergence of underground mining tunnels from mobile LiDAR data. To do so, we propose a multi-scale point cloud comparison method that considers the surface irregularities of the mining tunnels and allows a better detection of their changes and a more precise measurement of their convergence. The proposed method is based on a local model-to-model comparison method of underground mobile LiDAR point clouds. The results obtained are very promising compared to other LiDAR point cloud comparison methods (e.g. C2C, C2M methods). A statistical analysis of the results also has confirmed the efficiency of the proposed method, especially in the rough areas of the mining tunnels.

Les Systèmes LiDAR Mobiles (SLM) sont devenus des outils d’acquisition de données géospatiales de plus en plus accessibles pour plusieurs professionnels oeuvrant dans différents domaines. Cette accessibilité permet à ces professionnels la modélisation 3D de leurs projets s’étendant sur de longs corridors routiers, côtiers, ferroviaires, etc. Les premiers SLM ont été développés pour des applications de cartographie sur des plateformes aériennes (avions, hélicoptères). Plus récemment (à partir des années 90), ils ont été adaptés aux véhicules terrestres, aux embarcations marines et aux drones. Un SLM est une combinaison d’au moins trois capteurs, un récepteur GNSS, une centrale inertielle et un scanneur LiDAR. D’autres capteurs peuvent s’ajouter pour améliorer la qualité de l’acquisition des données. Un facteur important, lors d’une acquisition des données ou du post-traitement des données acquises, est de connaître la qualité associée. Cette qualité peut être estimée en connaissant les incertitudes-types de chaque capteur fournies par les spécifications du système. De plus, l’incertitude associée aux points observés par le système ne provient pas seulement des incertitudes-types des capteurs. Les erreurs peuvent être divisées en trois composantes. La première composante est la source d’erreur, qui provient des spécifications des capteurs. La deuxième, est la variable d’état du système qui dépend de la plateforme sur laquelle le SLM est embarqué. Puis, la troisième, est la géométrie de l’objet scanné, ou pour les SLM considérés dans ce projet, la morphologie du terrain. Cette combinaison montre que ce n’est pas seulement l’incertitude-type des capteurs qui est responsable de la qualité du levé, mais aussi sa plateforme et le terrain à lever. Par exemple, un système terrestre qui observe les données d’une certaine surface à partir d’une voiture ne produira pas nécessairement des données de même qualité que celles levées sur cette même surface avec le même système embarqué sur un drone. L’objectif de ce projet de recherche est de développer un modèle mathématique qui considère ces trois composantes d’erreurs et de valider ce modèle avec les données acquises sur le terrain avec un SLM terrestre. Le système utilisé pour l’acquisition des données est un SLM disponible au Département des sciences géomatiques de l’Université Laval. Un site de levé a été sélectionné sur le campus de la même université. / Mobile LiDAR Systems (MLS) have become more accessible geospatial data collection tools to more professionals in different areas. This accessibility allows these professionals to carry out 3D modeling of their projects. The first Mobile LiDAR Systems were developed for aerial cartography applications and more recently (from the 90s) they were adapted to land vehicles, marine crafts and drones. A MLS is a combination of at least three sensors, a GNSS receiver, an IMU and a LiDAR scanner. Other sensors can be added to improve the quality of the data acquisition. An important factor when acquiring or post-processing MLS data is knowing the associated quality. This quality can be estimated by using the standard measurement uncertainty of each sensor. This information is available in these sensor specifications datasheets. Moreover, the uncertainty associated to points collected by the system do not come only from the sensor standard measurement uncertainty. In fact, three types of uncertainties are involved. The first type of uncertainty comes from the sensor specifications datasheets. The second one is the system state variable which depends on the system platform. The third one is the geometry of the scanned object, and more specifically for this project, the field morphology. This combination shows that the standard measurement uncertainty of the sensors is not the only one responsible for the quality of the acquired data, but also the moving platform and the field to be scanned. For instance, the same system that collects data of a surface from a car will not have necessarily the same quality as the data acquired on the same surface with the same system if it is installed on a drone. The research project objective is to develop of a mathematical model that considers the above three components of mentionned uncertainties and to validate this model by using data acquired in a field with a terrestrial MLS. The system used for data acquisition is a MLS available at the Department of Geomatics Sciences of Laval University and the data acquisition site is located on the campus of the same university.

Les applications nécessitant une grande précision temporelle sont de plus en plus nombreuses, notamment lorsqu'elles requièrent des mesures par temps de vol, c'est-à-dire de mesurer le temps de propagation de la lumière ou de particules. La télémétrie laser et certaines modalités d'imagerie médicale dont la tomographie d'émission par positrons (TEP) en sont des exemples. Ces applications requièrent l'attribution d'étampes temporelles aux photons détectés, tout en assurant une précision temporelle exceptionnelle. Le Groupe de Recherche en Appareillage Médical de Sherbrooke (GRAMS) développe des scanners TEP visant à intégrer des mesures par temps de vol pour améliorer le contraste des images. Pour ce faire, une partie du GRAMS (GRAMS3D) se concentre sur la réalisation de modules de comptage monophotoniques (MCMP) à grande précision temporelle pour intégrer les prochaines générations de scanners TEP. D'autres projets pourraient également se concrétiser dans les prochaines années, dont l'intégration des MCMP du GRAMS dans le Grand Collisionneur de Hadrons (Large Hadron Collider, LHC) au CERN pour des expériences en physique des hautes énergies. Pour atteindre de tels niveaux de performances, le MCMP se compose d'une matrice de photodiodes à avalanche monophotoniques intégrée en 3D avec l'électronique frontale et l'électronique de traitement de l'information. Certains MCMP n'utilisent qu'un seul convertisseur temps-numérique (CTN) pour une matrice de photodétecteurs, limitant le nombre d'étampes temporelles disponibles en plus d'obtenir un temps de propagation différent entre chacun des pixels et le CTN. Pour surpasser ces inconvénients, une autre approche consiste à intégrer un CTN à chacun des pixels. C'est dans cette perspective que le présent ouvrage se concentrera sur le CTN implanté dans chacun des pixels de 50 × 50 µm[indice supérieur 2] du MCMP développé au GRAMS. Le CTN proposé est basé sur une architecture vernier à étage unique afin d'obtenir une excellente résolution et une linéarité indépendante des variations de procédé. Sa taille de 25 × 50 µm[indice supérieur 2] et sa consommation de 163 µW en font un excellent choix pour une implantation matricielle. Le CTN, calibré en temps réel grâce à une boucle à verrouillage de phase numérique, a démontré une résolution de 14,4 ps avec une non-linéarité intégrale (INL)/non-linéarité différentielle (DNL) de 3,3/0,35 LSB et une précision temporelle inférieure à 27 ps[indice inférieur rms]. Les résultats obtenus prouvent qu'il est possible de concilier d'excellentes résolution et précision temporelles avec de très faibles dimensions et consommation.

Abstract : The chymase-dependant pathway responsible for converting Big ET-1 to ET-1 was established in vitro. It has only been recently, in 2009, that our group demonstrated that the conversion of Big ET-1 to ET-1 (1-31) can occur in vivo in mice (Simard et al., 2009), knowing that ET-1 (1-31) is converted to ET-1 via NEP in vivo (Fecteau et al., 2005). In addition, our laboratory demonstrated in 2013 that mMCP-4, the murine analogue of human chymase, produces ET-1 (1-31) from the Big ET-1 precursor (Houde et al. 2013). Thus far, in the literature, there are no specific characterizations of recombinant chymases (human or murine). In fact, the group of Murakami published in 1995 a study characterizing the CMA1 (human chymase) in a chymostatin-dependent fashion, using Angiotensin I as a substrate (Murakami et al., 1995). However, chymostatin is a non-specific inhibitor of chymase. It has been shown that chymostatin can inhibit elastase, an enzyme that can convert Angiotensin I to Angiotensin II (Becari et al., 2005). Based on these observations, the proposed hypothesis in the present study suggests that recombinant as well as extracted CMA1 from LUVA (human mast cell line), in addition to soluble fractions of human aortas, convert Big ET-1 into ET-1 (1-31 ) in a TY-51469 (a chymase-specific inhibitor) sensitive manner. In a second component, we studied the enzyme kinetics of CMA1 with regard to the Big ET-1 and Ang I substrate. The affinity of CMA1 against Big ET-1 was greater compared to Ang I (KM Big ET- 1: 12.55 μM and Ang I: 37.53 μM). However, CMA1 was more effective in cleaving Ang I compared to Big ET-1 (Kcat / KM Big ET-1: 6.57 x 10-5 μM-1.s-1 and Ang I: 1.8 x 10-4 ΜM-1.s- 1). In a third component involving in vivo experiments, the pressor effects of Big ET-1, ET-1 and Ang I were tested in conscious mMCP-4 KO mice compared to wild-type mice. The increase in mean arterial pressure after administration of Big ET-1 was greater in wild-type mice compared to mMCP- 4 KO mice. This effect was not observed after administration of ET-1 and / or Ang I. / Résumé : La voie de conversion de Big ET-1 en ET-1, chymase dépendante a été établie in vitro. Ce n'est que récemment, en 2009 que notre groupe a démontré que la conversion de Big ET-1 en ET-1 (1-31) peut avoir lieu in vivo chez la souris (Simard et al., 2009), sachant que ET-1 (1-31) est convertie en ET-1 via NEP in vivo (Fecteau et al., 2005). En plus, en 2013, notre laboratoire a démontré que la mMCP- 4, l'analogue murin de la chymase humaine, produit l'ET-1 (1-31) à partir du précurseur Big ET-1 (Houde et al., 2013). Jusqu'a présent, dans la littérature, on ne trouve pas de caractérisations spécifiques de chymases (humaine ou murine) recombinantes. En fait, le groupe de Murakami, en 1995, a publié une étude caractérisant, d'une façon chymostatin dépendante, la CMA1 (chymase humaine) en utilisant l'Angiotensine I comme substrat (Murakami et al., 1995). Cependant, le chymostatin est un inhibiteur non-spécifique de la chymase. Il a été démontré que le chymostatin peut inhiber l'élastase, une enzyme pouvant convertir l'Angiotensine I en Angiotensine II (Becari et al., 2005). Basé sur ces observations, l'hypothèse formulée dans la présente étude est que la CMA1 recombinante ou extraite des cellules LUVA (lignée humaine de mastocytes) ou des fractions solubles des aortes humaines convertit la Big ET-1 en ET-1 (1-31) d'une façon TY-51469 (un inhibiteur spécifique de la chymase) sensible. Dans un deuxième volet, on a étudié la cinétique enzymatique de CMA1 en vers le substrat Big ET-1 et Ang I. L’affinité de CMA1 contre la Big ET-1 était plus grande comparé à l’Ang I (KM Big ET-1 : 12.55 μM et Ang I : 37.53 μM). Cependant CMA1 était plus efficace dans le clivage de l’Ang I comparé à la Big ET-1 (Kcat/KM Big ET-1 : 6.57 x 10-5 μM-1 .s-1 et Ang I : 1.8 x 10-4 μM-1 .s-1 ). Dans un troisième volet impliquant des expériences in vivo, l’effet presseur de la Big ET-1, l’ET-1 et l’Ang I a été testé chez des souris conscientes mMCP- 4 KO comparé à des souris de type sauvage. L’augmentation de la pression artérielle moyenne a été plus importante chez les souris de type sauvage après l’administration de Big ET-1 que chez les souris mMCP-4 KO. Cet effet n’a pas été observé après l’administration d’ET-1 et/ou d’Ang I ce qui explique le rôle de la chymase dans l’effet de la conversion de Big ET-1 en ET-1 (1-31).

Le schéma de T2L2 (Transfert de Temps par Lien Laser), basé sur la technologie de la télémétrie laser (SLR), représente un nouveau moyen pour la synchronisation d'horloges distantes. L'expérience T2L2 fut acceptée par le CNES en 2005 d'être embarqué sur le satellite d'altimétrie des mers Jason 2.<br />La première partie de ce travail traite la caractérisation intégrale de l'instrument spatial T2L2, incluant la calibration et l'évaluation de sa performance en métrologie de temps/fréquence. Ces tests furent menée à l'aide d'un banc de test de haute complexité, développé à l'Observatoire de la Côte d'Azur.<br />Par ailleurs, le document décrit un bilan des performances du schéma intégrale T2L2, incluant l'instrument spatial ainsi que le segment sol et autres contributeurs ; par conséquent on démontre la performance finale de tout le transfert de temps: Avec une stabilité de quelques picosecondes en intégrant pendant un passage du satellite, T2L2 permettra de comparer les horloges les plus avancés, incluant les fontaines atomiques. L'exactitude absolue d'un transfert de temps fut déterminé à moins que 50 ps en configuration vue commune.<br /><br />La deuxième partie du document présent est orientée autour l'extension de la technologie de télémétrie laser et T2L2 à la mesure absolue et de très haute résolution de distances en espace.<br />Cet objectif devra être atteint en utilisant un laser de peigne de fréquences en combinant la mesure de temps de vol avec une mesure interférométrique.<br />Le document décrit un pas important vers la faisabilité de cet approche, la mesure de distances en datation à très haute cadence et en mesure de phase, ce qui devrait permettre de franchir le seuil de la longueur d'onde.

La qualité actuelle des techniques de Géodésie Spatiale permet d'estimer des séries temporelles de produits géodésiques tels que les paramètres de rotation et les positions de stations terrestres. Ces nouveaux produits doivent être utilisés dans la matérialisation des Systèmes de Référence Terrestres, en constantes évolution et amélioration. Ils doivent aussi mettre en évidence les phénomènes, globaux ou locaux, régissant la rotation terrestre et les mouvements de la croûte. C'est dans ce contexte riche d'enjeux divers que s'inscrivent ces travaux. Leur but premier a été l'élaboration et l'application d'une méthode d'estimation de séries temporelles de positions de stations et de paramètres de rotation de la Terre par l'analyse de données de télémétrie laser sur satellites. Cette technique est en effet une des clefs de voûte du Repère de Référence Terrestre International (ITRF). En guise de validation de cette méthode, douze ans de données (1993-2004) sur les deux satellites LAGEOS ont été traités et analysés. Si les techniques géodésiques présentent certes des forces individuellement, c'est dans leur combinaison qu'elles montrent réellement toutes leurs potentialités. À ce titre, le Groupe de Recherche en Géodésie Spatiale (GRGS) a mené une expérience de combinaison de cinq techniques géodésiques (SLR/LLR/GPS/DORIS/VLBI) au niveau des observations sur l'année 2002. J'ai activement participé à cette expérience dont le but principal était de démontrer la force d'une telle approche pour la détermination de séries temporelles de coordonnées du pôle et du Temps Universel.

Au-delà de son utilisation en géophysique ou en métrologie à grande échelle, la télémétrie laser des longues distances devrait trouver de nombreuses applications pour les missions spatiales. Les instruments d'observation par synthèse ouverture en vols en formation demandent que la géométrie de la constellation soit connue et contrôlée à bien mieux que la longueur d'onde de la fenêtre d'observation. Pour répondre à ces besoins, nous avons étudié un nouveau schéma de mesure qui combine une mesure interférométrique, réalisée sur un faisceau à deux modes et une mesure de temps de vols. Mon travail de thèse a porté sur la conception, mise en œuvre et la caractérisation de la mesure interférométrique. Pour qu'elles ne soient pas affectées par les dérives lentes de l'instrumentation microonde, les deux mesures de phase de longueur d'onde optique (1.55 µm) et de longueur d'onde synthétique (15 mm) sont extraites d'un même signal d'interférence à deux modes en utilisant une procédure de mesure dédiée : on réalise des mesures du signal d'interférence à trois valeurs de la fréquence optique de la source, calculées d'après le résultat de la mesure de temps de vol. Le télémètre met à profit les propriétés du signal d'interférence à deux modes et exploite la phase et l'amplitude du signal à 20 GHz de façon à éliminer les dérives de phase à long terme du signal microonde dans les chaînes de mesure. On peut en attendre, en moins de 0.1 s, une mesure de résolution et d'exactitude inférieures au nanomètre. Le montage expérimental a permis de montrer que le principe de mesure est correct. Sur la mesure d'un chemin optique dans l'air, nous avons obtenu une résolution de 100 pm à 100 µs, qui nous permet d'observer le bruit acoustique. Le bruit sur la mesure des signaux permet d'espérer une résolution de à 10 pm à 43 ms. Les imperfections optiques du montage ont été mises en évidence: elles ont été décrites par une expression analytique, puis à l'aide d'optiques dédiées réduites au niveau nécessaire pour le fonctionnement de l'instrument. La phase des signaux de battement à 20 GHz est affectée d'erreurs de plusieurs 10-3 cycles qui, si elles ne sont pas corrigées, provoquent des erreurs de la mesure de longueur par une ou plusieurs fois la longueur d'onde optique. Nous avons réalisé une étude spécifique du couplage amplitude-phase à l'origine de cette déformation, et montré qu'il est en partie d'origine thermique, lié à la puissance de plusieurs kW/cm² dissipée dans les photodiodes à 20 GHz. Cet effet, voisin de ce qui est connu depuis quelques années en instrumentation microonde sous le nom d' "effet mémoire", est difficile à prendre en compte et la correction qui est faite sur les données ne parvient pas totalement à éviter que le télémètre délivre des valeurs erronées de la distance. En conclusion de ce mémoire deux options sont présentées afin de remédier à cette déformation du signal et d'aboutir à un instrument de haute exactitude.

Les retardateurs de flamme halogénés comme les polybromodiphényléthers (PBDE) sont utilisés depuis plusieurs années pour leurs propriétés ignifugeantes dans les produits d'usage courant. Afin de rencontrer les normes de protection des incendies, on retrouve de ces substances dans les textiles, les circuits électroniques, les meubles, etc. Il existe trois formulations techniques de PBDE, soit le penta-BDE, l'octa-BDE et le déca-BDE. Les mélanges penta- et octa-BDE ont été bannis au Canada en 2006. Cependant, le déca-BDE est couramment utilisé comme additif dans nos produits de consommation, quoique certaines restrictions quant à sa production et son utilisation soient à prévoir pour 2013 au Canada. Ces composés bromés présentent plusieurs propriétés inquiétantes, c'est-à-dire leur liposolubilité, leur potentiel de bioaccumulation et de bioamplification et leurs métabolites potentiellement toxiques. Par ailleurs, il a été démontré dans plusieurs études que les PBDEs sont bioaccumulés dans la faune, entre autres, chez les espèces aviaires. Les espèces occupant des niveaux trophiques supérieurs sont plus sensibles à la bioaccumulation de certains de ces contaminants. En ce sens, le goéland à bec cerclé (Larus delawarensis), qui niche sur des îles à l'Est de Montréal et dans une portion du Fleuve Saint-Laurent fortement contaminée par les retardateurs de flammes, est considérablement exposé à ce genre de substances. De plus, cette espèce est omnivore et fréquente les milieux urbains, périurbains, agricoles et les dépotoirs : elle est donc en contact avec une myriade de contaminants. Le but de cette étude était d'expliquer les profils de contamination aux PBDEs chez le goéland à bec cerclé par une nouvelle technologie de géolocation ainsi que par les analyses d'isotopes stables du carbone (δ13C) et de l'azote (δ15N). Le premier objectif était la caractérisation du régime alimentaire par l'isotopie stable dans différents tissus (δ13C et δ15N dans le plasma, les cellules sanguines et le foie) et par la géolocation, permettant une connaissance approfondie des aires d'alimentation visitées par chaque individu. Le second objectif était la compréhension du lien entre le profil de contamination aux PBDEs (plasma et foie), la signature isotopique (plasma et foie) et les aires d'alimentation visitées. Il était attendu que l'utilisation de l'isotopie stable en combinaison avec la géolocation permette d'expliquer les variations intraspécifiques des profils de contamination au sein de cette colonie. L'identification de ces aires a été réalisée par le suivi des oiseaux en nidification (n=23) munis de GPS miniatures (période de 24-30h, précision 5-10m). Selon ces données, les individus ont été classés selon trois habitats d'alimentation principaux : Agricole, fleuve Saint-Laurent et Anthropique (noyau urbain de Montréal, sites d'enfouissement, bassins d'eaux usées). Le ratio δ15N des cellules sanguines était significativement plus bas chez les oiseaux classés dans le milieu Anthropique (p = 0.04), révélant entre autre l'influence de la nourriture transformée. La signature de carbone généralement terrestre a également souligné l'influence du milieu anthropique et agricole dans le comportement alimentaire de cette espèce, pourtant considérée comme piscivore facultative. Également, le ratio C:N (foie) (p = 0.04) et les ratios de la concentration de BDE-209 sur la concentration de BDE-47 (plasma) (p = 0.03) étaient plus élevés chez les oiseaux classés dans l'habitat d'alimentation Anthropique. Une exposition élevée au BDE-209 semble donc être reliée à l'utilisation des milieux anthropiques. En effet, ce congénère est encore aujourd'hui couramment utilisé par l'industrie chimique, contrairement au BDE-47 et BDE-99 qui sont bannis au Canada. Les sources de BDE-209 sont donc principalement industrielles, et son rejet dans l'environnement urbain est constant. Finalement, cette étude a permis de révéler les avenues prometteuses de cette nouvelle approche, soit l'utilisation de l'isotopie stable combinée avec la géolocation comme marqueur d'alimentation et de contamination chez certains individus. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : polybromodiphényléthers, isotopes stables, géolocation, régime alimentaire, Laridés

Cette étude s'inscrit dans le cadre du développement d'outils de simulation de latélémétrie qui est une technique possible pour la surveillance et le contrôle périodique desréacteurs nucléaires à neutrons rapides refroidis par du sodium liquide (RNR-Na).De manière générale, la télémétrie consiste à positionner au sein du réacteur untransducteur qui génère un faisceau ultrasonore. Ce faisceau se propage à travers un milieuinhomogène et aléatoire car le sodium liquide est le siège de fluctuations de température quiimpliquent une variation de la célérité des ondes ultrasonores, ce qui modifie la propagationdu faisceau. Ce dernier interagit ensuite avec une structure immergée dans le réacteur. Lamesure du temps de vol de l'écho reçu par le même transducteur permet de déterminer laposition précise de la structure. La simulation complète de la télémétrie nécessite donc lamodélisation à la fois de la propagation d'une onde acoustique en milieu inhomogènealéatoire et de l'interaction de cette onde avec des cibles de formes variées ; c'est l'objectif dece travail.Un modèle stochastique basé sur un algorithme de type Monte-Carlo est tout d'aborddéveloppé afin de simuler les perturbations aléatoires du champ de propagation. Le champacoustique en milieu inhomogène est finalement modélisé à partir du champ calculé dans unmilieu homogène moyen en modifiant les temps de parcours des rayons homogènes parincorporation d'une correction fournie par le modèle stochastique. Le modèle stochastiquede propagation ainsi développé a été validé par comparaison avec un modèle déterministe ets'avère nettement plus simple à mettre en oeuvre au sein de la plateforme logicielle desimulation en contrôle non destructif CIVA et moins couteux en temps de calcul que lemodèle déterministe.En vue de modéliser l'interaction onde acoustique/cible, des modèles classiques dediffraction ont été évalués dans le cadre de structures rigides, parmi lesquels la théoriegéométrique de la diffraction (GTD) et l'approximation de Kirchhoff (KA), ces deuxapproches apparaissant comme complémentaires. En les combinant de sorte à ne conserverque leurs avantages, nous avons développé un modèle hybride (KA raffiné) en utilisant uneprocédure similaire à la théorie physique de la diffraction (PTD). Le modèle KA raffinéfournit une amélioration de la prédiction en champ proche d'une cible rigide. Le modèle dediffraction KA initial (non raffiné) a été ensuite étendu pour traiter une cible réalisted'impédance finie. Le modèle KA " général " ainsi obtenu se révèle être une solutionsatisfaisante pour l'application à la télémétrie. Finalement, le couplage du modèlestochastique de propagation et du modèle de diffraction KA général nous a permis deconstruire un outil de simulation complète de la télémétrie en milieu inhomogène.

Les mammifères marins de l'Océan Austral sont des éléments essentiels des écosystèmes marins antarctiques et des sentinelles de l’état des océans polaires. Comprendre comment les conditions océanographiques déterminent leurs habitats préférentiels est essentiel pour identifier de quelle façon et dans quelle région ces mammifères acquièrent les ressources nécessaires à leur déplacement, leur croissance, leur reproduction et donc leur survie. Les éléphants de mer du Sud (Mirounga leonina) se déplacent dans l’océan austral à l’échelle des bassins océaniques pour s’alimenter en plongeant en moyenne à 500 m et jusqu’à 2000 m de profondeur. En fonction de leur colonie d’origine, de leur sexe, et de leur âge, ils exploitent des régions radicalement différentes de l’océan austral, mettant ainsi en œuvre des stratégies alimentaires diversifiées. Les éléphants de mer de Kerguelen utilisent deux zones préférentiellement: la zone du Front Polaire ou la zone Antarctique couverte par la banquise. Dans cette thèse, les stratégies alimentaires des voyages post-mue Antarctiques de 46 mâles et femelles éléphants de mer de Kerguelen ont été étudiées. Une série temporelle de 11 années (2004-2014) de données de déplacement, de plongées et de données hydrologiques a été analysée pour déterminer le rôle des paramètres océanographiques et de glaces de mer impliqués dans l’acquisition des ressources alimentaires des éléphants de mer en Antarctique. L’influence de la variabilité spatio-temporelle et interannuelle de la glace de mer associée à la position des mâles et des femelles ainsi que le rôle des polynies côtières sur les stratégies alimentaires des mâles en hiver ont été examinés. / Understanding how physical properties of the environment underpin habitat selection of large marine vertebrates is crucial in identifying how and where animals acquire resources necessary for locomotion, growth and reproduction and ultimately their fitness. The Southern Ocean harbors one of the largest and most dynamic marine ecosystems on our planet which arises from the presence of two majors physical features, (i) the Antarctic Circumpolar Current and (ii) the seasonal sea ice cover region. In the Antarctic, marine predators are exposed to climate-induced shifts in atmospheric circulation and sea ice. However, because these shifts vary regionally, and because much remains to be understood about how individual animals use their environment, it has been difficult to make predictions on how animals may respond to climate variability. Southern elephant seals (Mirounga leonina) are a major consumer of Southern Ocean resources and use two main large scale foraging strategies, (i) feeding in the frontal zone of the Southern Ocean, or (ii) feeding in the seasonal sea ice region. In the present thesis I examined the winter post-moulting foraging strategies of 46 male and female Kerguelen southern elephant seals which utilized the second strategy. Using an eleven year time-series of tracking, diving, and seal-collected hydrographic data (from 2004-2014) I assessed their movements and foraging performance in relation to in situ hydrographic and sea ice conditions. The influence of both the spatio-temporal and inter-annual variability of sea ice around seal locations was investigated, and an investigation on the role of polynya for male elephant seal during winter conducted.