Cette thèse porte sur le développement de la PIV tomographique (tomo-PIV) pour la mesure d’écoulements turbulents (Elsinga et al 2006). Cette méthode se fonde sur la reconstruction tomographique d’une distribution volumique d’intensité de particules traceuses, à partir de projections enregistrées par des caméras. Les distributions volumiques sont corrélées, fournissant ainsi un champ de déplacement 3D.Les principales avancées de la recherche sur cette technique sont présentées ainsi que les points bloquants. Les efforts ont principalement été portés sur la reconstruction tomographique. La principale difficulté est le bruit tomographique (particules fantômes) qui croît exponentiellement lorsqu’une forte densité de traceur est requise pour obtenir une résolution spatiale fine de la mesure, particulièrement pour les écoulements turbulents.Afin de mieux appréhender ce bruit de reconstruction, nous avons étudié numériquement les facteurs expérimentaux nuisant à la qualité de la reconstruction. Des considérations géométriques ont permis de quantifier l’impact de «particules ajoutées», qui se trouvent dans le volume de l’union mais pas dans le volume de l’intersection entre la zone laser et les champs de vue des caméras. La diminution du ratio signal-à-bruit dans les images, due à la diffusion de Mie et l’astigmatisme des optiques, a pour principal effet la perte de vraies particules dans la reconstruction.Étudier les conditions optiques de la tomo-PIV nous a permis de proposer une approche alternative à la reconstruction tomographique classique, qui vise à reconstruire une particule presque sur un unique voxel, plutôt que comme un agrégat de voxels de taille étendue, en se fondant sur une représentation particulaire des images. Nous nommons cette méthode Reconstruction Volumique de Particules (PVR). Après avoir été incorporée à un algorithme de reconstruction (SMART), il est possible d’élargir la représentation particulaire de PVR, afin d’obtenir des blobs de 2/3 voxels de diamètre requis par les algorithmes de corrélation de 3D-PIV. Des simulations numériques sur un large spectre de conditions génératrices, ont montré qu’utiliser PVR-SMART permettait des gains de performance par rapport à un algorithme classique comme tomo-SMART (Atkinson 2009).L’aspect vélocimétrie par corrélation de la méthode a aussi été pris en compte avec une extension sur GPU à la 3D (FOLKI-3D) de l’algorithme FOLKI-PIV (Champagnat et al. 2011). Le déplacement y est cherché en minimisant itérativement une fonctionnelle, du type des moindres carrés, par déformation de volume. Les tests synthétiques confirment que la réponse fréquentielle d’espace est semblable à celle d’autres algorithmes classiques itératifs de déformation de volume. Les simulations numériques de reconstruction tomographique ont permis de caractériser la robustesse de l’algorithme au bruit spécifique de la tomographie. Nous avons montré que FOLKI-3D était plus robuste aux particules fantômes cohérentes que les algorithmes classiques de déformation volumique. De plus, des gains de performance ont été observés en utilisant des schémas d’ordre élevé pour différents types de bruit.L’application de PVR-SMART sur des données expérimentales a été effectuée sur un jet d’air turbulent. Différentes densités de particules ont été utilisées pour comparer les performance de PVR-SMART avec tomo-SMART sur la région proche buse du jet. Avec le pré-traitement d’image utilisé, nous avons montré que les champs de vitesse de PVR-SMART étaient près de 50 % moins bruités que ceux de tomo-SMART. L’analyse sur les champs de vitesse comporte l’étude de quantités statistiques, de peak-locking, de divergence, du tenseur des gradients ainsi que de structures cohérentes.Enfin, nous concluons avec une synthèse des résultats obtenus au cours de cette étude, en envisageant de nouvelles perspectives de recherche dans le contexte de la PIV tomographique. / This research dissertation focuses on the developments of tomographic PIV (tomo-PIV) for the measurement of turbulent flows (Elsinga et al. 2006). It is based on the tomographic reconstruction of a volumic intensity distribution of tracer particles from projections recorded on cameras. The corresponding volumic distributions are correlated to obtain 3D displacement fields.The present work surveys the state of advancement of the research conducted on this technique and the main issues it has been confronted with so far. The main research focus was on tomographic reconstruction. Indeed, its main limitation is the appearance of ghost particles, ie reconstruction noise, which occurs when high tracer concentrations are required for high spatial resolution measurements.For a thorough understanding of tomographic noise, we carried out a numerical study of experimental factors impacting the quality of tomographic reconstruction. Geometric considerations quantified the impact of "added particles" lying in the Union volume but not in the Intersection volume, between the camera fields of view and the illumination area. This phenomenon was shown to create ghost particles. The decrease in signal-to-noise ratio in the image was investigated, considering Mie scattering and defocusing effects. Particle image defocusing mainly results in the loss of real particles in reconstruction. Mie scattering’s main impact is also the loss of real particles due to the polydisperse nature of the seeding.This study of imaging conditions for tomo-PIV led us to propose an alternative approach to classical tomographic reconstruction. It seeks to recover nearly single voxel particles rather than blobs of extended size using a particle-based representation of image data. We term this approach Particle Volume Reconstruction (PVR). PVR underlies a more physical, sparse volumic representation of point particles, which lives halfway between infinitely small particles, and voxel blobs commonly used in tomo-PIV. From that representation, it is possible to smooth it to 2 voxel diameter blobs for a 3D-PIV use of PVR incorporated in a SMART algorithm. Numerical simulations showed that PVR-SMART outperforms tomo-SMART (Atkinson et al. 2009) on a variety generating conditions and a variety of metrics on volume reconstruction and displacement estimation, especially in the case of seeding density greater than 0.06 ppp.We introduce a cross-correlation technique for 3D-PIV (FOLKI-3D) as an extension to 3D of the FOLKI-PIV algorithm (Champagnat et al. 2011). The displacement is searched as the minimizer of a sum of squared differences, solved iteratively by using volume deformation. Numerical tests confirmed that spatial frequency response is similar to that of standard iterative deformation algorithms. Numerical simulations of tomographic reconstruction characterized the robustness of the algorithm to specific tomographic noise. FOLKI-3D was found more robust to coherent ghosts than standard deformation algorithms, while gains in accuracy of the high-order deformation scheme were obtained for various signal noises.The application of PVR-SMART on experimental data was performed on a turbulent air jet. Several seeding density conditions were used to compare the performance of tomo-SMART and PVR-SMART on the near field region of the jet. With the given image pre-processing, PVR-SMART was found to yield velocity fields that are about 50 % less noisy than tomo-SMART. The velocity field comparison included velocity field statistical properties, peak-locking study, flow divergence analysis, velocity gradient tensor and coherent structures exploration.Finally, conclusions are drawn from the main results of this dissertation and lead to potential research perspectives of our work with respect to the future of tomographic PIV.

Le présent travail de thèse repose sur la conception d'un système miniaturisé de type biopuce capable d'assurer la capture et le relargage contrôlé de différentes populations des cellules sanguines (e.g. lymphocytes). Ce projet a pour objectif la construction d'un outil potentiel de recherche dans le domaine de l'immunologie ainsi que du diagnostic qui permettrait non seulement de réaliser des essais à partir d'une faible quantité d'échantillon, mais aussi de réduire le temps d'analyse. L'approche consiste plus précisément en la fabrication d'une matrice d'oligonucléotides et l'immobilisation de cellules via une molécule hybride composée d'un anticorps IgG couplé à une séquence d'oligonucléotide complémentaire. La synthèse du produit conjugué est mise en place et conduit à l'assemblage functionnel sur biopuce. Une fois les cellules spécifiquement capturées sur la surface, deux voies de rélargage contrôlé sont explorées. Ainsi, les lymphocytes sont libérées de façon contrôlée et séquentielle par clivage enzymatique d'ADN ou alors par désorption physique possible grâce au chauffage localisé. La détection se fait en temps réel par l'imagerie de la résonance plasmonique de surface (Surface Plasmon Resonance Imaging, SPRi) qui présente l'avantage de pouvoir suivre les phénomènes biomoléculaires en absence de marquage et d'apporter une réponse simultanée d'un échantillon biologique sur un grand nombre des sondes. Accessoirement, une approche instrumentale particulière nous permet d'observer les étapes de capture/relargage par microscopie optique classique. La construction de la biopuce permet également l'élargissement à plusieurs cibles et ouvre ainsi la voie à de nombreuses possibilités d'exploration en termes d'application pour l'analyse d'échantillons biologiques plus complexes tels que du sang. / This PhD thesis is devoted to conception of a miniaturized system of biochip type able to realize a controlled capture and release of different populations of the blood cells (e.g. lymphocytes). The main objective of the project is to create a potential tool of research, especially in the field of immunology, and medical diagnostics as well, that could perform short-time analyses by using a small sample amount. The approach relies more precisely on fabrication of a DNA matrix and further immobilization of cells through a hybrid molecule composed of an IgG antibody covalently coupled with short oligonucleotide sequence. Synthesis of the conjugated product is developed and demonstrates functional assembly on the micro-platform. Lymphocytes are specifically addressed onto biochip surface and once they are captured, two independent strategies of selective release are proposed. Therefore, immobilized cells are specifically detached either upon enzymatic cleavage of oligonucleotide substrate or physically desorbed by local heating and denaturation of double stranded DNA. The system makes use of Surface Plasmon Resonance Imaging (SPRi) to enable real time detection of different biomolecular phenomena in a label-free and high-throughput manner. Accessorily, a particular instrumental approach is developed in order to observe cell capture-release steps directly under optical microscopy. The biochip construction permits to extend its performance to many targets and may be further explored in terms of application to analysis of complex biological samples such as blood.

Aerosols contribute the largest uncertainty to estimates of radiative forcing of the Earth’s atmosphere, which are thought to exert a net negative radiative forcing, offsetting a potentially significant but poorly constrained fraction of the positive radiative forcing associated with greenhouse gases. Aerosols perturb the Earth’s radiative balance directly by absorbing and scattering radiation and indirectly by acting as cloud condensation nuclei, altering cloud albedo and potentially cloud lifetime. One of the major factors governing the uncertainty in estimates of aerosol direct radiative forcing is the poorly constrained aerosol single scattering albedo, which is the ratio of the aerosol scattering to extinction. In this thesis, I describe a new instrument for the measurement of aerosol optical properties using photoacoustic and cavity ring-down spectroscopy. Characterisation is performed by assessing the instrument minimum sensitivity and accuracy as well as verifying the accuracy of its calibration procedure. The instrument and calibration accuracies are assessed by comparing modelled to measured optical properties of well-characterised laboratory-generated aerosol. I then examine biases in traditional, filter-based absorption measurements by comparing to photoacoustic spectrometer absorption measurements for a range of aerosol sources at multiple wavelengths. Filter-based measurements consistently overestimate absorption although the bias magnitude is strongly source-dependent. Biases are consistently lowest when an advanced correction scheme is applied, irrespective of wavelength or aerosol source. Lastly, I assess the sensitivity of the direct radiative effect of biomass burning aerosols to aerosol and cloud optical properties over the Southeast Atlantic Ocean using a combination of offline radiative transfer modelling, satellite observations and global climate model simulations. Although the direct radiative effect depends on aerosol and cloud optical properties in a non-linear way, it appears to be only weakly dependent on sub-grid variability.

Avaliaçõs educacionais, de distúrbios psicológicos e da aceitação de um produto no mercado são exemplos de estudos que buscam quantificar um construto de interesse através de questionários compostos por itens de múltipla escolha. A Teoria de Resposta ao Item (TRI) é muito utilizada na análise de dados provenientes da aplicação desses questionários. Há vários modelos da TRI já muito utilizados na prática com tal finalidade, tanto para respostas dicotômicas aos itens (certo/errado, presente/ausente, sim/não), quanto para itens com mais de duas categorias de resposta (nominais ou ordinais). No entanto, a grande maioria supôe que apenas um traço latente é necessário para explicar a probabilidade de resposta ao item (modelos unidimensionais). Como as situações práticas são usualmente caracterizadas por várias aptidões (traços latentes) influenciando a probabilidade de um indivíduo apresentar certa resposta ao item, os modelos multidimensionais são de grande importância. Neste trabalho, após um levantamento bibliográfico dos principais modelos multidimensionais da TRI existentes na literatura, realizou-se um estudo detalhado de um deles: o modelo logístico multidimensional de dois parâmetros. O método de estimação dos parâmetros dos itens por máxima verossimilhança marginal e dos traços latentes por máxima verossimilhança são explicitados assim como a estimação por métodos bayesianos. Todos os métodos foram implementados em R, comparados e aplicados a um conjunto de dados reais para avaliação do Inventário de Depressão de Beck (BDI) e do Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM) / Educational evaluations, psychological testing and market surveys are examples of studies aiming to quantify an underlying construct of interest through multiple choice item tests. Item Response Theory (IRT) is a class of models used to analyse such data. There are several IRT models already being used in applied studies to such end, either for dichotomical answers (right/wrong, present/ absent, Yes/No) or for itens with nominal or ordinal answers. However, the large majority of those models make the assumption that only one latent trait is sufficient to explain the probability of a correct answer to an item (unidimensional models). Since many situations in practice are characterized by multiple aptitudes (latent traits) in uencing such probabilities, multidimensional models that take such traits into consideration gain great importance. In the present work, after a thorough review of the litterature regarding multidimensional IRT models, we studied in depth one model: the two parameter multidimensional logistic model for dichotomical items. The marginal maximum likelihood method used to estimate the item parameters and the maximum likelihood method used for the latent traits as well as bayesian methods for parameter estimation were studied, compared, implemented in the R software and then applied to a real dataset to infere depression using the Beck Depression Inventory(BDI)and the Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM)

Machine-to-machine (M2M) communication is becoming an important aspect of warehouse management, remote control, robotics, traffic control, supply chain management, fleet management and telemedicine. M2M is expected to become a significant portion of the Industrial Internet and, more broadly, the Internet of Things (IoT). The environments in which M2M systems are expected to operate may be challenging in terms of radio wave propagation due to their cluttered, multipath nature, which can cause deep signal fades and signal depolarization. Polarization diversity in two dimensions is a well-known technique to mitigate such fades. But in the presence of reflectors and retarders where multipath components arrive from any direction, we find the detrimental effects to be three-dimensional and thus consider herein mitigation approaches that are also 3D. The objectives of this dissertation are three. First, to provide a theoretical framework for depolarization in three dimensions. Second, to prepare a tripolar antenna design that meets cost, power consumption, and simplicity requirements of M2M applications and that can mitigate the expected channel effects. Finally, to develop new channel models in three dimensional space for wireless systems. Accordingly, this dissertation presents a complete description of 3D electromagnetic fields, in terms of their polarization characteristics and confirms the advantage of employing tripolar antennas in multipath conditions. Furthermore, the experimental results illustrate that highly variable depolarization occurs across all three spatial dimensions and is dependent on small changes in frequency and space. Motivated by these empirical results, we worked with a collaborating institution to develop a three-dimensional tripolar antenna that can be integrated with a commercially available wireless sensor. This dissertation presents the testing results that show that this design significantly improves channels over traditional 2D approaches. The implications of tripolar antenna integration on M2M systems include reduction in energy use, longer wireless communication link distances, and/or greater link reliability. Similar results are shown for a planar antenna design that enables four different polarization configurations. Finally, the work presents a novel three-dimensional geometry-based stochastic channel model that builds the channel as a sum of shell-like sub-regions, where each sub-region consists of groups of multipath components. The model is validated with empirical data to show the approach may be used for system analyses in indoor environments.

Expériences de terrain et de laboratoire montrent que les rivières à gravier avec étendue granulométrique élevée et faible contrainte latérale, comme dans le cas des rivières à chenaux multiples, notamment les rivières en tresses, et des rivières à chenal unique avec une pleine mobilité latérale, comme les rivières à méandres, peuvent présenter simultanément variations du chenal actif à la fois dans le plan et dans la direction verticale, ainsi qu’un tri granulométrique planimétrique et vertical. En fait, les ajustements du chenal présentent une interaction complexe avec les processus de tri granulométrique: processus de transport et dépôt des mélanges de sédiments hétérogènes engendrent la formations de plusieurs motifs de tri, parmi lesquels patches qui migrent dans le chenal, notamment les sorting waves également connues sous le nom de bedload sheets. Ces sorting waves sont observées comme l’alternance des bandes de sédiments grossiers et fins dans la direction d’écoulement. Cette thèse de doctorat étudie les processus de tri granulométrique d’une distribution granulométrique bimodale à la fois dans la direction latérale et verticale avec un accent particulier sur l’étude des bedload sheets. Ce projet vise également à étudier les effets du confinement latéral sur la morphodynamique du lit de la rivière et en particulier sur les processus de tri granulométrique; et en plus, vu que le tri granulométrique joue un rôle crucial en influant sur le profil en long de la rivière, ainsi que les motifs sédimentaires et le formes du lit, étant donné le lien étroit entre la topographie du lit et la composition sédimentaire, pente, largeur du chenal actif et taux de transport des sédiments. L’analyse de ces paramètres permet de définir des feedbacks entre les variables morphologiques. Les résultats de cette étude éclairent le rôle de la contrainte latérale sur les processus de tri granulométrique et la morphodynamique du lit nu des rivières. / Field and laboratory investigations indicate that gravel bed rivers with poorly-sorted grain size distribution and low lateral confinement, such as in the case of multi-thread, braided and transitional rivers but also wandering single-thread rivers, can simultaneously present active channel variations, both in the planimetric and altimetric directions, together with planimetric and vertical sorting.Actually channel adjustments present a complex interaction with sorting processes. transport and depositional processes of heterogeneous sediment mixtures induce the formation of various sorting patterns, among which free migrating patches such as sorting waves also known as bedload sheets. Such sorting waves are mainly observed by the alternation of bands of finer and coarser material in the streamwise direction.This PhD research investigates the sorting processes of a bimodal grain size distribution both in the lateral and in the vertical direction, with particular focus on the study of bedload sheets.The main aim of this work is to investigate the effects of lateral confinement on river bed morphodynamics and in particular on grain sorting processes; and besides, given that grain sorting plays a crucial role in affecting longitudinal river profile, as well as sediment patterns and bed forms, being indeed the connection between bed topography and bed sediment composition close, we would like to provide simple theoretical analyses and tools able to predict morphodynamic bed river variations driven by sortingDifferent methodologies are applied to successfully achieve this purpose.Firstly, a deep investigation of the state of knowledge of mixed-size sediment morphodynamics, sorting processes, sorted sediment patterns and bedload sheets is carried out.Then, a 1D linear stability analysis of a uniform flow above an erodible bed composed by a bimodal mixture of sediments is performed and investigation of the associated eigenvectors, amplitude of perturbations and migrations rate is discussed. Results are presented in terms of arising instabilities dominated by sorting. Although the monodimensional shallow-water framework, the simple flow model adopted allows for the formulation of an algebraic eigenvalue problem that can be solved analytically, allowing for a deep insight into the mechanisms that drive instabilities.Then, small scale flume experiments are carried out by reproducing three different flow confinement configurations and involving a bimodal mixture of natural sediments. All the configurations show large fluctuations of parameters characterising bed system in terms of bed sediment composition, slope, active channel width and sediment transport rate. The analysis of such parameters allows defining feedbacks among morphological variables. Results of such investigations shed light on the role of lateral confinement on sorting processes and morphodynamics of barebed rivers.

Acrylamide, 2,5-hexanedione, Tri-o-tolyl phosphate and leptophos belong to three fundamentally different chemical classes but all four chemicals cause central-peripheral distal axonopathy. Some of these compounds have been shown to alter brain steady state levels of neurotransmitters or to inhibit the activities of adenosine triphosphatases which are involved in the uptake and storage of biogenic amines. Tests were performed to determine alterations in steady state levels of rat brain norepinephrine and dopamine in response to doses of the above chemicals and of the central nervous system toxin, methyl mercuric chloride sufficient to cause ataxia. Catecholamine synthesis rate constant estimations were performed. Specific activities of tyrosine in brains of control and treatment groups following intravenous injection of labelled tyrosine were compared to determine if passage of tyrosine across the blood-brain barrier were affected by treatments. Levels of the dopamine metabolite, dihydroxyphenylacetic acid were assayed in all cases. Levels of the norepinephrine metabolite, 3-methoxy-4-hydroxymethylethyleneglycol sulfate, were assayed in response to acrylamide administration. Animal weights were recorded at the beginning and end of the treatment period. Rats treated with a cumulative dose of 250 mg/kg acrylamide had significantly lower norepinephrine levels than controls. 2,5-hexanedione administration significantly increased the dopamine synthesis rate constant at a cumulative dose of 210 mg/kg. Cumulative doses of 700 and 2100 mg/kg also appeared to elevate norepinephrine and dopamine synthesis rate constants, but values were not statistically significant. Leptophos caused a slight but significant increase in dopamine levels in rats administered a cumulative dose of 75 mg/kg. Methyl mercuric chloride caused variable effects to norephinephrine synthesis rate and lowered dopamine synthesis rate constant at cumulative doses of 5 to 50 mg/kg. No other alterations were seen in levels of catecholamines or of their metabolites, nor in synthesis rate constants of the catecholamines in response to administration of the five neurotoxic compounds. No evidence of altered blood-brain transport of tyrosine was observed at any level of neurotoxins administered. Rats given the highest cumulative doses of all neurotoxins except tri-o-tolyl phosphate gained significantly less weight than control animals. It was concluded that the four compounds which cause delayed distal neurotoxicity do not alter levels of turnover rates of brain catecholamines in a consistent manner.

La restauration des milieux d'altitude dégradés se déroule dans des conditions où à la fois la végétation, le sol et le relief ont été profondément perturbés. En conséquence, la restauration échoue souvent à rétablir une structure et un fonctionnement proche de celui des écosystèmes naturels. Même si en montagne, il est reconnu que la végétation s'organise en fonction des variations du relief, les mécanismes en jeu restent méconnus. <br />C'est pourquoi afin de gérer au mieux l'installation et le maintien de la végétation, nous proposons un modèle explicatif qui relie les contraintes imposées par le relief à des caractéristiques adaptatives du fonctionnement des plantes. La mesure de traits fonctionnels des plantes, aux différents stades de leur vie, nous permet de déterminer ces caractéristiques. D'autre part, nous supposons que le relief induit une variation des contraintes climatiques, édaphiques, des interactions biotiques (compétition, prédation) mais aussi des contraintes liées aux processus gravitaires (érosion-sédimentation). Les études sont conduites dans le subalpin (la Plagne, Alpes du Nord) et le montagnard (le Saignon, Hautes Alpes).<br />La première partie met en évidence une variation des traits biologiques des plantes impliqués dans la gestion des ressources, la réponse au pâturage et la régénération, en fonction d'un gradient méso-topographique. Celui ci détermine effectivement le régime des températures, les durées d'enneigement, les niveaux de ressources du sol et la fréquentation par les herbivores.<br />La deuxième partie analyse les traits des plantes en relation avec les processus gravitaires. La pente détermine ainsi des mécanismes de dispersion des graines à la surface du sol. L'ampleur de ces déplacements va dépendre de la forme des graines, relative aux espèces, et de l'existence de pièges sur le sol. Ces pièges sont soit des accumulations de sédiments générés par la présence d'obstacles végétaux, soit des empreintes de sabots laissées par les grands herbivores.<br />Les études réalisées dans la troisième partie, indiquent que ces mêmes pièges favorisent le recrutement des plantes. Cependant l'identification des plantules révèle que les graines ont été piégées différemment selon leur forme. Par ailleurs, une expérimentation met en évidence que la germination et la croissance des plantules constitue un trait de réponse déterminant pour la ségrégation des espèces dans les communautés en fonction de la nature des substrats géologiques.<br />Enfin, la quatrième partie, analyse les traits des espèces en relation avec leur capacité compétitive, et montre par la modélisation et l'expérimentation que la distribution des plantes dans les communautés est liée à la disponibilité en ressource du sol et aux traits d'utilisation et de gestion de celle ci (surface spécifique foliaire, taille). <br />En synthèse, l'étude se conclu par un essai d'éco-géomorphologie appliquée aux milieux d'altitude. Ce modèle enrichit la relation traits/environnements et espèces/habitats en reliant les traits de réponse et les traits d'effets des plantes aux processus géomorphologiques, et éclaire sur la création de nouvelles niches dans les milieux restaurés. Ce modèle offre une nouvelle grille d'analyse des milieux naturels et un outil de prédiction pour la restauration des milieux d'altitude.

Ce travail a pour finalité la mise en place d'un modèle numérique de transport sédimentaire en Manche. La conception d'un tel modèle a nécessité l'identification des processus physiques, leur modélisation numérique et leur validation in-situ. Le domaine d'étude implique de modéliser le comportement mécanique d'un mélange hétérométrique de particules et particulièrement celui des grains fins au sein d'une matrice grossière. L'attention a été portée sur la caractérisation de ces processus par l'acquisition de données expérimentales et in-situ. Les données acquises dans des conditions hydro-sédimentaires comparables à celles rencontrées en Manche sont rares. Ainsi, un nouvel instrument et une méthode d'analyse d'images ont été spécifiquement conçus et mis en oeuvre in-situ dans le but d'observer et de quantifier la dynamique d'un mélange particulaire fortement hétérogène à l'échelle du grain et des fluctuations turbulentes. Les données obtenues ont été confrontées avec succès aux formulations existantes. Une d'entre elles a été choisie pour être adaptée. A partir de prélèvements stratigraphiques, la dynamique de transfert des particules fines dans un sédiment grossier et leur profondeur de pénétration ont pu être appréhendées. Le modèle de transport sédimentaire multiclasse multicouche, forcé par les vagues et les courants et prenant en compte le transport par charriage et en suspension a ainsi pu être appliqué à des scénarios réalistes Manche.

Dans cette thèse, nous utilisons un ensemble d'outils avancés de mathématiques et de méthodes de traitement du signal pour aborder trois problèmes importants en neuroscience: la détection de potentiels d'action (spikes), leur tri, et le codage neuronal. A partir d'enregistrements invasifs de l'activité de neurones, nous avons d'abord abordé la question de la détection de spikes. Les instants d'occurrence des spikes apparaissent (comme des irrégularités) de manière explicite dans les dérivées distributionnelles du signal neuronal. Le problème est alors posé en termes de détection et estimation conjointe de ces instants d'occurrence. En utilisant le calcul opérationnel, qui fournit un cadre commode pour manipuler des Dirac, nous caractérisons le temps d'occurrence d'un spike par une formule explicite. Après la détection nous abordons le problème du tri de spikes. Nous avons développé un algorithme simple pour des enregistrements multi-canaux. Il utilise une application itérative de l'algorithme ICA et une technique de déflation dans deux boucles imbriquées. Dans chaque itération de la boucle externe, l'activité d'un neurone est ciblée, puis isolée et ensuite élaguée des enregistrements. La boucle interne met en œuvre une séquence d'applications de ICA et de détection afin de supprimer tout ce qui ne relève pas du neurone cible. Enfin, nous menons une discussion sur les propriétés du code neuronal. Nous examinons l'hypothèse d'un code reposant sur un alphabet fini. Cette hypothèse correspond à un schéma de modulation PPM qui est déjà suggéré par le codage temporel et la présence de jitter.