Cette thèse porte sur l’étude et l’optimisation aérothermique d’un alterno-démarreur utilisé dans les véhicules hybrides. Ces machines produisant beaucoup plus de puissance qu’un alternateur classique, leur refroidissement est donc critique. La machine est modélisée en utilisant la méthode nodale en régime permanent qui utilise des réseaux de conductances thermiques. Pour alimenter le modèle, on utilise des corrélations issues de la littérature pour modéliser les transferts convectifs et on effectue des calculs CFD de la machine complète pour obtenir la répartition des débits. Les résultats obtenus numériquement sont ensuite validés expérimentalement à l’aide d’essais par Vélocimétrie par Images de Particules et d’essais thermiques par mesure thermocouples. Dans un deuxième temps, on couple un algorithme d’optimisation au code pour obtenir une géométrie de la machine optimale d’un point de vue thermique. La méthode retenue est l’Optimisation par Essaim Particulaire (PSO). L’optimisation se fait sur la taille des têtes de bobines, la position des ventilateurs et la section des canaux rotoriques. On obtient des géométries différentes selon les objectifs que l’on cherche à atteindre. La dernière partie de la thèse porte sur l’optimisation multi-objectifs d’un dissipateur située sur la partie électronique à l’arrière de l’alternateur : le dissipateur doit refroidir le plus possible l’électronique sans pour autant perturber l’écoulement. On étudie aussi plusieurs formes d’ailettes pour atteindre ces objectifs. / The goal of this thesis is the aero-thermal study and optimization of a starter-alternator used in hybrid cars. This kind of machines being more powerful than a regular alternator, their cooling is critical. The machine is modeled using lumped method in steady state which uses networks of thermal conductances. The inputs for the model are obtained using correlations from bibliography for the convective heat transfers and three dimensional CFD for the flow rates inside the machine. The numerical results are validated by experimental results with PIV for the fluid results and a machine fitted with thermocouples for the thermal part. In the second part, the thermal code is coupled with an optimization algorithm to obtain an optimal geometry of the machine from a thermal point of view. The method chosen is Particle Swarm Optimization (PSO). The parameters are the sizes of the end-windings, the positions of the fans and the cross section of the rotor channels. For different objectives, different optimal geometries are obtained. The last part of this work aims at the multi-objectives optimization of a heat sink located at the back of the machine. The heat sink has to be thermally efficient but should not affect the flow. Different shapes of fins are also studied.

La géométrie d'une pièce fabriquée réelle diffère de la pièce virtuelle de CAO (Conception Assistée par Ordinateur. Cette différence est due à la somme des écarts inhérents à la fabrication. L'objectif de ce travail est d’introduire des pièces virtuelles ayant des défauts de forme (Skin Model Shape) dans les applications d'ingénierie afin de répondre aux exigences croissantes de l'industrie en matière de gestion de la qualité de la géométrie des produits. Les travaux traitent de divers aspects, particulièrement de la génération de défauts de forme, de la simulation d'assemblage et de la métrologie virtuelle.Les méthodes permettant de générer des défauts de forme sur des surfaces simples sont analysés et classées. En raison des défauts de forme, la combinaison de surfaces simples pour générer une pièce entière induit une incohérence géométrique au niveau des arêtes. Une méthode globale basée sur les éléments finis et une méthode locale basée sur le lissage local de maillage sont utilisées pour résoudre ce problème.Pour prédire l'écart des caractéristiques fonctionnelles, la simulation d'assemblage est effectuée en utilisant des surfaces avec défauts de forme. Une approche est développée sur la base de la condition de complémentarité linéaire et du torseur de petits déplacements pour prendre en compte les conditions aux limites de l'assemblage, telles que les déplacements et les charges.Des méthodes pour évaluer les écarts sur les modèles de surfaces avec défauts de forme sont également étudiées. Les spécifications sur le produit sont exprimées avec GeoSpelling et évaluées à l'aide du torseur de petits déplacements. Les méthodes développées sont intégrées dans un laboratoire virtuel pour l'apprentissage en ligne.Les études susmentionnées complètent et étendent les méthodes de gestion des tolérances basées sur GeoSpelling et le « skin » modèle. / The geometry of a real manufactured part differs from the virtual workpieces designed in Computer Aided Design (CAD) systems. This difference is due to the accumulation of unavoidable manufacturing deviations. The objective of this work is to implement virtual workpieces with form defects (Skin Model Shape) in engineering applications to meet the industry’s increasing demands in product geometry quality management. Various aspects are covered here, in particular form defect generation, assembly simulation and virtual metrology.Methods to generate form defects on simple surfaces are reviewed and classified. Due to form defects, the combination of simple surfaces to generate a whole part led to inconsistency on the edges. A global FEA-based method and a local mesh smoothing based method are used to overcome this issue.To predict the deviation of functional characteristics, assembly simulation is conducted using skin model shapes. An approach is developed based on the Linear Complementarity Condition and the Small Displacement Torsor to take into account assembly boundary conditions, such as displacements and loads.Methods to evaluate deviation values on skin model shapes are also studied. Product specifications are expressed with GeoSpelling, and evaluated using the Small Displacement Torsor method. The developed methods are integrated into an online Virtual Laboratory for e-learning.The above-mentioned studies complement and extend the tolerance management methods based on GeoSpelling and skin models.

Au cours des deux dernières décennies, l'économie industrielle a fait un pas dans l'économiedes services. De nombreuses illustrations témoignent de cette évolution comme le montrent lesnouveaux modèles d’affaires mis en oeuvre par les industriels. Ceux ci sont de plus en plusnombreux à passer de la logique traditionnelle axée sur la vente de s produits à la lo gique« servicielle » qui se focalise sur les effets utiles et la performance d’usage de la solution par lesparties prenantes . Dans ce contexte, les systèmes produits services (PSS) sont considérés commel’ une des mises en oeuvre possibles de la servitisat ion des entreprises manufacturières qui, desurcroît, s’annonce comme une possibilité prometteuse au plan du développement durable. Les PSSattire nt en conséquence l'attention de nombreux praticiens et chercheurs en raison de leur potentiel àsatisfaire le s exigences des clients par des solutions plus économiques, plus personnalisé e s et plusdurables. Cependant, dans le marché actuel, la plupart des solutions PSS sont poussées par lesfournisseurs en fonction de leurs propres capacités et de leur potentiel interne d'innovation sanstenir compte, la plupart du temps d es utilisations et d es valeurs réelles que représentent les offresproposées aux bénéficiaires. Il en résulte que les fonctionnalités des offres, souvent modulaires(différents scénarios de combinaisons de produits et de services ), sont parfois inutiles, parfoisredondantes et qu’ une grande quantité de déchets est produite lors de la production et de la mise enoeuvre de ce type de solution s ; ce qui est antinomique avec l’effet recherchéCet te thèse associe un concept complémentaire au concept de PSS existant pour obtenir unPSS orienté client (COPSS) qui se concentre sur les exigences des clients et leur satisfaction, sur laperformance économique de la solution, sur les autres exigences des fournisseurs de la solution,ainsi que sur la performance de la solution en terme de développement durable. A fin de concevoirdes solutions COPSS répondant véri table ment à ce cahier des charges , un cadre de conceptionintégré basé sur une approche tridime nsionnelle d'ingénierie simultanée est proposé. Selon ce cadre,la solution est construite en considérant simultanément la conception de la solution (offre COPSS),la conception des processus et d u réseau support à cette offre. C e cadre adopte plus précisé ment lapersonnalisation de masse comme méthodologie de conception de base pour concevoir l es offres etles processus supports et l’ architecture multi agent AGORA pour concevoir le réseau support. Afind’être éprouvé, le cadre proposé est mis en oeuvre sur un cas d’application / The world industrial economy has been witnessing to step into service economyduring last two decades. Evidence can be easily found to prove it, such as the shift ofmore and more manufacturers from traditional product centric logic intoservice oriented logic, sharing economy’s growth in popularity over the last severalyears, changing their business model and renting the usage of the p roduct theymanufacture, etc. Product Service Systems (PSS), under this context, are seen as onesolution to help companies to address the servitization process. PSS captures a lot ofpractitioners and researchers’ attention because of its potential to sat isfy customers’requirements of more economical, more c ustomized and more sustainable services inthe modern service economy context. However, in the current marketplace, most PSSsolutions are pushed by providers based on their own capabilities and their internalpotential for innovations and unfortunately, they most of the time ignore real usagesand values for beneficiaries. In this context, functions of offerings (different scenariosof combinations of products and services) are sometimes useless and ov erlapped and alarge amount of waste is being produced when producing and implementing this kindof solution....

La biogenèse des ribosomes eucaryotes est un processus complexe qui implique la production et l'assemblage de 4 ARNr et 80 protéines. La production des deux sous-unités du ribosome, 40S et 60S, débute dans le nucléole par la synthèse d'un long précurseur commun contenant les séquences des ARNr matures et se termine dans le cytoplasme où ont lieu les dernières étapes d'assemblage des protéines ribosomiques et de clivage des ARNr. La production de ribosomes nécessite la participation de plus de 200 co-facteurs, qui catalysent les clivages et modifications des ARNr, coordonnent leur repliement et leur association aux protéines ribosomiques, et assurent des étapes de contrôle-qualité. Ces protéines sont associées aux particules en cours de maturation et absentes des sous-unités matures. Cette voie de synthèse, globalement conservée chez les eucaryotes, a été principalement étudiée chez la levure. Cependant, des études récentes ont montré des différences importantes de ce processus entre levure et mammifères. Un des verrous importants pour comprendre la fonction des co-facteurs, est l'absence de données sur la structure des précurseurs des sous-unités ribosomiques. J'ai donc entrepris une étude structurale de l'assemblage cytoplasmique de la petite sous-unité ribosomique chez l'homme par cryo-microscopie électronique à transmission. Le but de ma thèse était de déterminer la structure 3D des précurseurs de la petite sous-unité ribosomique purifiés à différentes étape de leur maturation. Ce travail a été conduit en collaboration avec l'équipe du Pr. Ulrike Kutay (ETH Zurich) pour la purification des particules pré-40S à partir de cellules humaines. La première structure 3D de particule pré-40S intermédiaire purifiée en étiquetant le co-facteur LTV1 a été déterminée à 19Å de résolution. Dans un deuxième temps, la structure 3D de la particule pré-40S tardive purifiée à via RIO1(KD) a aussi été déterminée à 15Å de résolution. Ces données nous ont permis de proposer un modèle de localisation des co-facteurs sur les précurseurs de la petite sous-unité ribosomique et de montrer une nouvelle différence dans la formation de la petite sous-unité chez l'Homme comparé à la levure, du fait de la présence de la protéine RACK1 sur les particules pré-40S humaines. La comparaison des structures des précurseurs de la petite sous-unité obtenues a permis de mettre en lumière l'existence de remodelages structuraux de la particule pré-40S au cours de sa maturation. Ce travail met en lumière les premières structures 3D de particules pré-40S humaines et pose les fondements méthodologiques d'explorations futures de la dynamique structurale des particules pré-ribosomiques. / Ribosome biogenesis is a complex process that requires the production and the correct assembly of the 4 rRNAs with 80 ribosomal proteins. In Human, the production of the two subunits, 40S and 60S, is initiated by the transcription of a pre-ribosomal rRNA precursor to the mature 18S, 5.8S, and 28S rRNAs by the RNA polymerase I, which is chemically modified and trimmed by endo- and exoribonuclease, in order to form the mature rRNAs. The nascent pre rRNA associated with ribosomal proteins, small ribonucleoprotein particles (snoRNP) and so called co-factors leading to the assembly of an initial 90S particle. This particle is then split into pre-40S and pre-60S pre-ribosomal particles that fallow independent maturation to form the mature subunit into the cytoplasm. Production of eukaryotic ribosomes implies the transient intervention of more than 200 associated proteins and ribonucleoprotein particles, that are absent from the mature subunits. Synthesis of ribosome, globally conserved in eukaryotes, has been principally studied in yeast. However, recent studies reveal that this process is more complex in human compared in yeast. An important bottleneck in this domain is the lack of structural data concerning the formation of intermediate ribosomal subunits to understand the function of assembly factors. Determination of the structural remodeling of pre-ribosomal particles is crucial to understand the molecular mechanism of this complex process. So I have undertaken a structural study on the assembly of the small ribosomal subunit using cryo-electron microscopy and image analysis. The goal of my thesis is to determine the 3D structures of human pre-40S particles at different maturation stages to see the structural remodeling that occurs during the biogenesis of the small ribosomal subunit. We are collaborating with the group of Pr Ulrike Kutay at ETH Zurich, who purify human pre-40S particles. The 3D structures of human pre-40S particles purified at an intermediate and late maturation stages, has been determined with a resolution of 19 and 15Å respectively. Supplementary densities, compared to the mature subunit, indicate the presence of assembly factors and show the unexpected presence of the RACK1 protein in the precursor of the human small ribosomal subunit in the cytoplasm. The comparison of the 3D structures of human pre-40S particle allows showing the structural remodeling that occur during the maturation of the small ribosomal subunit. This work provides the first 3D structure of human pre-40S particles and laid the methodological foundations for future exploration of the structural dynamics of pre-ribosomal particles.

Les cervicalgies constituent un enjeu médico-économique pour nos sociétés. Ceci justifie des recherches actives sur le rachis cervical afin de mieux appréhender les fondements des cervicalgies et fournir aux cliniciens des pistes permettant d'en prévenir les effets ou d'améliorer les traitements. Cette étude, qui inclut 66 sujets Asymptomatiques et pathologiques (arthrodèses, prothèses, whiplash), présente un protocole expérimental original et non invasif pour mesurer in vivo la cinématique tridimensionnelle de la tête par rapport au thorax. Elle quantifie les amplitudes angulaires des degrés de liberté principaux et couplés pour les mouvements de flexion-extension, d'inclinaison latérale, de rotation axiale et des mouvements complexes ainsi que les mouvements compensatoires des épaules. L'objectif final de ce travail est la comparaison entre les différentes populations

Les petites protéines G sont des protéines capables de fixer du GDP ou du GTP, ce qui va induire des changements de conformation au sein de la protéine qui lui permettront d'interagir avec des partenaires cellulaires distincts, et ainsi de jouer un rôle "d'interrupteur moléculaire". Le cycle GDP/GTP des petites protéines G ne fonctionne pas seul, il est régulé par un facteur d'échange GDP/GTP (GEF) et une protéine activatrice de la GTPase (GAP). Les petites protéines G sont impliquées dans des processus cellulaires fondamentaux et divers, comme la différentiation et la prolifération cellulaire, l'organisation et la dynamique du cytosquelette, et les transports intracellulaires. Un certain nombre de structures de petite protéine G sont maintenant connues, et ont permis de définir le repliement général des petites protéines G et les changements de conformation au cours du cycle GDP/GTP. Le premier projet porte sur l'étude structurale par diffraction des rayons X de la petite protéine G Rap2A, homologue de l'oncogène Ras dans un complexe non catalytique avec le GTP. Cette étude a permis de mettre en évidence la présence d'une nouvelle interaction au niveau du site nucléotidique entre la tyrosine 32 et le phosphate gamma du GTP. Et, nous avons montré que les changements de conformation de Rap2A au cours de son cycle GDP/GTP sont caractérisés par deux transitions désordre/ordre. Le second projet porte sur l'étude structurale par diffraction des rayons X de la petite protéine G Arf6 en complexe avec du GDP. Cette étude a montré que deux protéines qui possèdent une forte homologie de séquence peuvent avoir des structures assez différentes pour être distinguées. Les principaux partenaires des formes GDP des petites protéines G sont les GEF, ce qui suggère une base structurale pour la spécificité des GEF. En conclusion, nous discutons des bases structurales qui permettent aux petites protéines G d'être distinguées les unes des autres.

Le Web 3D atteint actuellement un nouveau stade de maturité grâce à la convergence de nouvelles technologies et l'émergence de nouveaux standards permettant l'exploitation du matériel graphique depuis les navigateurs Web. Malgré l'émergence de ces technologies, nous pouvons constater une faible pénétration des contenus 3D sur le Web, due entre autre au manque d'outils de création de haut niveau facilitant la production d'interfaces graphiques 3D pour le Web. Afin de palier ce manque, nous proposons un formalisme basé sur les technologies Web permettant de définir des métaphores complètes, attractives et efficientes pour la visualisation de grands ensembles de données, ainsi que la génération des interfaces graphiques 3D correspondantes. Ce formalisme doit être flexible en termes d'extensibilité, de modularité, de généricité en ce qui concerne les formats de données en entrée et en sortie du système, ainsi qu'en terme de gamme d'interfaces graphiques 3D pouvant être définies par le concepteur d'une interface Web. Le pipeline de création que nous proposons permet la description de métaphores de visualisation d'information prenant en compte à la fois la structuration des données (la façon dont l'utilisateur explore et accède aux données), et la présentation (la géométrie et la présentation des données) et les interactions utilisateur. Les interfaces générées peuvent être de complexité variable allant des interfaces graphiques 3D immersives à l'intérieur desquelles l'utilisateur final est représenté par un avatar et peut interagir avec d'autres utilisateurs, à des interfaces graphiques 3D très simples.

LES PRIMITIVES GEOMETRIQUES USUELLES EN TRAITEMENT D'IMAGE TRIDIMENSIONNEL (POINTS, POINTS ORIENTES, REPERES) FORMENT UNE VARIETE QUI N'EST GENERALEMENT PAS UN ESPACE VECTORIEL, SUR LEQUEL AGIT UN GROUPE DE TRANSFORMATION QUI MODELISE LES DIFFERENTES PRISES DE VUE POSSIBLES DE L'IMAGE. LEUR MESURE EST, DE PLUS, INTRINSEQUEMENT INCERTAINE A CAUSE DE L'ACCUMULATION DES ERREURS ET DES IMPRECISIONS AU COURS DE LA CHAINE DE TRAITEMENT. LE BUT DE CE TRAVAIL EST DE GENERALISER A CES PRIMITIVES LES NOTIONS DE STATISTIQUES USUELLES AINSI QUE LES ALGORITHMES DE RECONNAISSANCE ET DE RECALAGE UTILISANT NORMALEMENT LES POINTS. LA PREMIERE PARTIE DE LA THESE EST CONSACREE AU DEVELOPPEMENT D'OUTILS MATHEMATIQUES POUR ABORDER CES PROBLEMES. NOUS MONTRONS TOUT D'ABORD QUE L'ON NE PEUT PAS CONSIDERER CES PRIMITIVES COMME DE SIMPLES VECTEURS, PUIS, SUR DES BASES DE GEOMETRIE RIEMANNIENNE, NOUS DEVELOPPONS UNE NOTION DE MOYENNE COHERENTE, PUIS DE MATRICE DE COVARIANCE. NOUS GENERALISONS ALORS D'AUTRES OPERATIONS STATISTIQUES, TELLES QUE LA DISTANCE DE MAHALANOBIS ET LE TEST DU CHI 2. ENFIN, NOUS MONTRONS COMMENT CETTE THEORIE PEUT ETRE APPLIQUEE ET IMPLANTEE EN MACHINE DANS UNE STRUCTURE ORIENTEE OBJET GENERIQUE. DANS LA SECONDE PARTIE DE LA THESE, NOUS DEVELOPPONS LES CALCULS RELATIFS A CE FORMALISME POUR LES ROTATIONS ET LES TRANSFORMATIONS RIGIDES AGISSANT SUR DIFFERENTS TYPES DE REPERES. APRES ANALYSE DES ALGORITHMES CLASSIQUES SUR LES POINTS, NOUS DEVELOPPONS DES ALGORITHMES DE RECALAGE GENERIQUES BASES SUR LES PRIMITIVES, ET NOUS PROPOSONS EN PARTICULIER DES METHODES POUR ESTIMER L'INCERTITUDE SUR LE RECALAGE OBTENU. NOUS EXPOSONS PARALLELEMENT UNE METHODE DE VALIDATION STATISTIQUE POUR CONFIRMER LA PRECISION DE CETTE ANALYSE, QUI MONTRE QU'UN RECALAGE D'UNE PRECISION BIEN INFERIEURE A LA TAILLE DU VOXEL PEUT ETRE OBTENUE DANS LE CAS DES IMAGES MEDICALES 3D. UN DEUXIEME VOLET DE L'ANALYSE STATISTIQUE CONCERNE LA ROBUSTESSE DES ALGORITHMES DE RECONNAISSANCE. LE CHAMP APPLICATIF QUE NOUS CONSIDERONS VA DU RECALAGE D'IMAGES MEDICALES TRIDIMENSIONNELLES A LA RECONNAISSANCE DE SOUS-STRUCTURES (3D) DANS LES PROTEINES ET SOULIGNE LA VALIDITE DE L'APPROCHE GENERIQUE ORIENTEE PRIMITIVE QUE NOUS AVONS CHOISIE POUR LE TRAITEMENT HAUT NIVEAU DE DONNEES GEOMETRIQUES.

Ce travail traite d'une formulation pour l'étude du couplage symétrique entre éléments finis et éléments de frontière en mécanique. La formulation ainsi décrite, est basée sur l'adaptation des méthodes intégrales variationnelles de Galerkin entièrement régularisées en élasticité tridimensionnelle et s'appuie sur la construction de la matrice de rigidité d'un macro-élément représentant un domaine élastostatique tridimensionnel sans forces de volume. La procédure de couplage mise en oeuvre présente l'avantage d'être symétrique et a été implantée avec succès dans les environnements éléments finis de CAST3M. Dans le cadre du traitement des double intégrales de surface, un nouveau schéma d'intégration singulière respectant parfaitement la symétrie des formulations intégrales variationnelles mises en jeu, a été développé et présenté dans le cadre de ce travail. L'application directe de la méthode des éléments de frontière traditionnelle dite des collocations pour modéliser les solides fissurés conduit à la dégénéréscence de la formulation numérique. Une des alternatives consiste à appliquer l'approche variationnelle. Une formulation intégrale variationnelle adaptée à l'étude d'un domaine élastique tridimensionnel présentant une fissure interne non débouchante a été développée dans le cadre de ce travail. Le développement et l'implantation de la matrice de rigidité du macro-élément fissuré en termes de degrés de liberté en déplacement sur la frontière externe du domaine et en saut de déplacement sur la surface propre à la fissure, nous ont permis de procéder à une validation numérique portant sur un barreau cylindrique présentant une fissure circulaire, centrée, en mode I et non débouchante. Nous proposons également une formulation intégrale variationnelle pour l'étude d'un domaine semi-infini à surface partiellement libre et contenant une zone de non linéarités. L'utilisation des solutions fondamentales de Mindlin permettent, dans le cas de la modélisation d'un espace semi-infini, de réduire les supports géométriques à discrétiser dans le domaine éléments de frontière. Une perspective intéressante serait son implantation numérique afin de réaliser une application réelle sur un problème de géotechnique.

Cette thèse présente un travail de spécification, de conception et de réalisation partielle d'un logiciel de stockage, de traitement et de visualisation graphique et cartographique des données géologiques et géotechniques. Nous avons accordé dans cette étude autant d'importance aux méthodes d'analyse et de conception qu'à la réalisation du système. En effet, nous avons établi la spécification en utilisant la métbode SA.D.T. (System Analysis Data Thecnic) qui nous a permis de constituer un dossier d'analyse de fonctionnalités du système. Par ailleurs, l'application du modèle entité-association nous a conduit à la définition des entités correspondant aux données géologiques ainsi que les relations entre ces entités. La conception du système a été basée sur la méthode orientée objet ce qui permet plus d'adaptabilité et de portabilité. La priorité a été donnée à la réalisation d'un sous*logiciel de modélisation géométrique des données et de leur visualisation tridimensionnelle. La modélisation a été basée sur un choix adéquat des structures de données. Une étude des algorithmes de triangulation et d'élimination des parties cachées a été réalisée, les algorithmes choisis ont été améliorés et adaptés à l'application présente.