▼ 

En raison des capacités de mélange limitantes, des hétérogénéités au sein des bioréacteurs se produisent régulièrement lors de l’extrapolation à l’échelle industrielle. En conséquence, les microorganismes circulant au sein de ces bioréacteurs sont continuellement exposés à des gradients locaux au niveau des paramètres fondamentaux du procédé tel que le pH, la température, la concentration en substrat et en oxygène dissous. Ces fluctuations micro-environnementales peuvent affecter la croissance, le métabolisme et la morphologie des cellules, en fonction de la nature, de l’intensité, de la durée et/ou de la fréquence de la perturbation rencontrée. L’objectif de ce travail est l’étude quantitative de l’impact des fluctuations de pH et d’oxygène dissous sur le comportement dynamique de Yarrowia lipolytica, une levure avec un potentiel biotechnologique prometteur, aussi bien aux niveaux morphologique que métabolique. Pour répondre à cet objectif, des cultures en bioréacteur en conditions d’environnement contrôlé ont été mises en œuvre afin d’établir un lien de causalité directe entre la perturbation et la réponse observée. L’implémentation de deux modes de cultures différents (batch et chemostat) a permis de caractériser le comportement dynamique des populations cellulaires dans des états physiologiques différents: En mode continu, toutes les cellules sont dans le même état physiologique et se multiplient à la même vitesse de croissance, tandis que des sous-populations de levures dans des états physiologiques distincts peuvent cohabiter dans les cultures en mode batch. Un effort important a été consacré au développement et validation des méthodes pour une quantification rigoureuse des évolutions morphologiques de Y. lipolytica à l’échelle de la population. Le comportement macroscopique de la levure a été caractérisé par l’évaluation des dynamiques de croissance, la viabilité, les vitesses de consommation du glucose et d’oxygène, ainsi que les vitesses de production d’acide organique et de dioxyde de carbone. Trois techniques, à savoir la cytométrie en flux (CYT), la morpho-granulométrie (MG) et la diffraction dynamique de la lumière (DLS) ont été employé pour la quantification du phénomène d’élongation. Les résultats obtenus démontrent qu’il n’y a pas d’effet significatif des fluctuations de pH et d’oxygène dissous sur le comportement macroscopique (vitesses spécifiques, rendements, viabilité) de la levure. Néanmoins, une transition micellaire a été induite en réponse aux deux facteurs de stress (pH and pO2) seulement en conditions d’excès de glucose, suggérant ainsi un impact de la concentration résiduelle de glucose sur la régulation de dimorphisme chez Y. lipolytica. Le contrôle et la régulation de la concentration de glucose dans le milieu peut contribuer à une meilleure maitrise des changements morphologiques de Y. lipolytica en réponse à des stimuli de l’environnement.

Due to limited mixing capacities, heterogeneities regularly occur when scaling-up bioreactors for large-scale production. Microbial cultures are…

Advisors/Committee Members: Fillaudeau, Luc (thesis director), Gorret, Nathalie (thesis director), Molina, Carole (thesis director).

▼ 

Cette thèse a pour objectif de mieux comprendre les mécanismes physiques qui contrôlent les trajectoires de particules anisotropes dans des écoulements confinés, afin d’en améliorer la prédiction. Nous avons dans un premier temps développé des outils expérimentaux basés sur la microscopie et le traitement d’images afin d’analyser les positions de particules en écoulement confiné dans des microcanaux de section carrée. Ces outils ont ensuite permis l’obtention de résultats originaux sur la migration latérale de particules sphériques dans des écoulements faiblement inertiels. Nous avons montré en particulier que les particules migrent au centre du canal à faible nombre de Reynolds et à proximité du centre de chaque face à Reynolds plus élevé et que ces deux régimes co-existent pour des Reynolds intermédiaires. Parallèlement à leur migration latérale, les particules en écoulement confiné peuvent s’espacer régulièrement sous certaines conditions pour former des trains. Ce travail a donc consisté à mener une étude statistique pour quantifier et localiser la formation des trains. Il a été montré que la formation des trains était contrôlée par la configuration de l’écoulement dans le sillage des particules et que leurs caractéristiques, i.e., le pourcentage de particules en trains et la distance interparticulaire, étaient fonction du nombre de Reynolds particulaire. Enfin, des résultats préliminaires sur le cas d’écoulements bi-disperses ont été obtenus. Pour terminer, les perspectives et développements futurs de ce travail sont dégagés.

This thesis aims to better understand the physical mechanism controlling the trajectories of particles in confined flows in order to improve predictive models. In the first step we have developed experimental tools based on microscopy and image analysis in order to identify the particles positions in confined flows in square section microchannels. These tools have then permitted to obtain original results on the lateral migration of spherical particles in flows at low inertia. In particular we have shown that neutrally buoyant particles in square channels are focused at channel center at low Reynolds number and at four channel faces at high Reynolds, and that there is a co-existence of the two regimes for intermediate Reynolds. In addition to their lateral migration, under certain conditions, particles can also align in the flow direction to form trains of evenly spaced particles. This work has thus been devoted to the statistical study on the quantification and localization of the train formation and configuration. It has been shown that the formation of trains is controlled by the flow configuration in the wake of the particles, and that the train characteristics, i.e., the fraction of particles in trains and the interparticle distance, are functions of the particle Reynolds number. Finally, preliminary results on flows of bidisperse suspensions have been obtained. To conclude, the perspectives and future developments of this work are presented.

Advisors/Committee Members: Baldas, Lucien (thesis director), Magaud, Pascale (thesis director).

▼ 

En raison de la raréfaction des ressources de pétrole et des variations des prix avec le contexte géopolitique, la réaction de catalyse de Fischer-Tropsch qui permet la production d’hydrocarbures à partir du mélange syngas des gaz CO et H2 en présence d’un catalyseur à base de fer ou de cobalt, présente aujourd’hui un regain d’intérêt tant de la part des industriels que des académiques. Bien que découverte en 1923 par les allemands Franz Fischer et Hans Tropsch, les mécanismes qui entrent en jeu lors de cette réaction et les paramètres importants des propriétés des catalyseurs demeurent encore incertains. Dans ce contexte, les travaux présentés dans cette thèse visent à étudier l’impact de paramètres tels que la structure cristallographique et la forme de nano-objets de cobalt, phase active du catalyseur pour cette réaction. Ceci passe par la synthèse de catalyseurs modèles à base de nano-objets de cobalt et l’étude de leurs propriétés catalytiques. Dans un premier temps, la préparation d’un catalyseur à base de cobalt présentant une structure cristallographique hcp et une morphologie anisotrope a été réalisée, via une voie de synthèse par décomposition d’un précurseur organométallique de cobalt, conduisant à la formation de nano-objets de cobalt anisotropes. Puis, des tests catalytiques ont été réalisés en réacteur slurry, en collaboration avec un partenaire industriel, l’IFP-EN. Cela a permis la réalisation de tests Fischer-Tropsch en conditions proches des conditions industrielles réelles. Ces études ont permis de mettre en évidence la très grande stabilité de ces catalyseurs en comparaison à des catalyseurs de référence.Enfin, différents catalyseurs à base de cobalt, supportés sur des supports originaux de type macrostructurés permettant une meilleure gestion des échanges thermiques de la réaction, ont été préparés et leurs propriétés catalytiques étudiées sur un réacteur de type lit-fixe, mis en œuvre durant cette thèse.

Due to the decreasing the oil resources, and because of the the fluctuations of the price as a result of the geopolitical context, the Fischer-Tropsch synthesis, that enables the production of hydrocarbons form the syngas mixture (CO and H2) in the presence of a catalyst based on cobalt or iron, has recently gained a renewed interest from industrial as well as form the academic communities. Although this reaction was discovered in 1923 by the Germans Franz Fischer and Hans Tropsch, the mechanisms that come into play during this reaction and the crucial properties of the catalyst properties remain uncertain. In this context, the work presented in this thesis, aims to investigate the impact of parameters such as the crystallographic structure and the shape of the cobalt nano-objects, which is the active phase of the catalyst for this reaction. For this purpose, model cobalt nano-objects were synthetized and their catalytic properties were studied. As a first step, a cobalt based catalyst exhibiting an hcp crystallographic structure and an anisotropic shape was prepared via a synthetic route…

Advisors/Committee Members: Soulantika, Aikaterini (thesis director), Serp, Philippe (thesis director).

▼ 

La symbiose légumineuse/rhizobium résulte en la formation d’un nouvel organe racinaire, le nodule, au sein duquel une induction coordonnée et massive de milliers de gènes a lieu. Plusieurs gènes contrôlant la méthylation de l’ADN sont régulés de façon spatiale au sein des nodules de Medicago truncatula, dont notamment un gène codant pour une déméthylase, DEMETER (DME), fortement exprimé dans la zone de différenciation. Ici, nous montrons que MtDME est essentiel pour le développement du nodule et qu’il régule l’expression de 1425 gènes, dont certains essentiels pour la différenciation des cellules de plantes et des bactéries. Une approche de séquençage bisulfite couplée à une capture génomique nous a permis d’identifier 474 régions qui sont différentiellement méthylées au cours du développement nodulaire, comportant notamment des gènes codant pour des peptides NCRs (Nodule-specific Cysteine-Rich). La diminution de l’expression de MtDME par ARN interférant mène à l’hyperméthylation et à la down-régulation de 400 gènes, la plupart d’entre eux étant associés à la différenciation du nodule. Une reprogrammation massive de l’expression génique via la déméthylation de l’ADN représente donc un nouveau mécanisme épigénétique qui contrôle une étape clé de l’organogenèse des nodules indéterminés durant l’interaction symbiotique.

The legume-Rhizobium symbiosis leads to the formation a new organ, the root nodule, involving coordinated and massive induction of specific genes. Several genes controlling DNA methylation are spatially regulated within the Medicago truncatula nodule, with notably a demethylase gene, DEMETER (DME), mostly expressed in the differentiation zone. Here, we show that MtDME is essential for nodule development and regulates the expression of 1425 genes, certain critical for plant and bacterial cell differentiation. Bisulphite sequencing coupled to genomic capture enabled the identification of 474 regions that are differentially methylated during nodule development, including notably Nodule-specific Cysteine-Rich peptide genes. Decreasing DME expression by RNA interference led to hypermethylation and concomitant downregulation of 400 genes, most of them associated with nodule differentiation. Massive reprogramming of gene expression through DNA de-methylation is a new epigenetic mechanism controlling a key stage of indeterminate nodule organogenesis during symbiotic interactions.

Advisors/Committee Members: Gamas, Pascal (thesis director).

▼ 

Le développement récent de la nanofluidique pose de nombreuses questions concernant les lois et longueurs caractéristiques qui régissent l’hydrodynamique et le mouillage à l’échelle du nanomètre. Pour aborder ce sujet, nous avons utilisé des techniques de microscopies avancées en sondant l’interface liquide/air à l’aide de pointes non conventionnelles. L’AFM utilisé dans le mode oscillant modulation de fréquence (FM-AFM) donne accès, de manière indépendante, à la force exercée par le liquide pendant une approche-retrait, et aux composantes conservatives et dissipatives de l’interaction pointe-ménisque. Des expériences complémentaires menées en microscopie électronique (MEB) permettent de visualiser le nanoménisque créé et de mesurer la force capillaire résultante. La couche visqueuse entraînée par l’oscillation de la pointe est d’abord étudiée. Le coefficient de friction et la masse ajoutée sont mesurés par FM-AFM en fonction de la viscosité des liquides et de la fréquence d’excitation. Un modèle basé sur une description classique rend compte quantitativement de l’ensemble des résultats expérimentaux permettant ainsi une évaluation du champ de vitesse entraîné par la nanosonde.Les méthodes développées ont permis d’étudier les caractéristiques de l’interface liquide. Le profil du nanoménisque est modélisé et validé grâce aux observations MEB. La raideur du ménisque mesurée expérimentalement par FM-AFM et décrite théoriquement démontre une dépendance logarithmique avec l’extension latérale du ménisque.Des résultats préliminaires sont également obtenus avec des pointes de carbone sur lesquelles glisse la ligne de contact, donnant accès à la dissipation dans le nanoménisque et à la ligne de contact, ainsi qu’à l’ancrage sur des défauts uniques, un des problèmes ouverts de la physique du mouillage.Cette étude démontre que le FM-AFM et le MEB sont des outils pertinents pour sonder quantitativement les propriétés des liquides à l’échelle nanométrique, ouvrant la voie à des études systématiques sur le mouillage à l’échelle nanométrique

The recent development of nanofluidic raises many issues about laws and characteristic lengths governing hydrodynamics and wetting at the nanometer scale. To address this issue, we used advanced microscopy techniques to probe the liquid/air interface with unconventional tips. The oscillating frequency modulation mode (FM-AFM) of the Atomic Force Microscope (AFM) gives independent access to the force applied by the liquid during an approach-withdrawal ramp, and to the conservative and dissipative components of the tip-meniscus interaction. Additional experiments conducted by electron microscopy (SEM) helped visualizing the shape of nanomeniscus to measure the resulting capillary force.The viscous layer set in motion by the oscillation of the tip is studied first. The friction coefficient and the added mass are measured by AFM-FM as a function of the viscosity of the liquid and of the excitation frequency. A model based on a classical description reflects quantitatively all experimental…

Advisors/Committee Members: Ondarçuhu, Thierry (thesis director), Legros, Marc (thesis director).

▼ 

Les systèmes multi-agents sont des systèmes dynamiques composés par plusieurs éléments qui interagissent entre eux. Ces éléments sont appelés agents. Un agent est un système dynamique caractérisé par deux propriétés. La première est que les agents sont autonomes— c’est-à-dire qu’ils ne sont pas dirigés par l’environnement extérieur et ils peuvent évoluer selon un comportement auto-organisé. La seconde est que les agents sont capables de communiquer entre eux pour accomplir des tâches complexes, telles que la coopération, la coordination et la résolution de conflits. L’un des problèmes courants concernant les systèmes multi-agents est la synchronisation. Les agents sont synchronisés lorsque leur évolution dans le temps converge vers une trajectoire commune. Plusieurs applications du monde réel peuvent être conceptualisés comme des problèmes de synchronisation des systèmes multi-agents : par exemple, l’alignement en vitesse ( flocking en anglais), et le contrôle de la formation du mouvement de groupes cohérents. La synchronisation des systèmes multi-agents peut être obtenue grâce à différentes techniques de contrôle. Dans cette thèse nous proposons des méthodes de contrôle centralisées et distribuées pour la synchronisation des systèmes multi-agents. Nous développons des conditions nécessaires et suffisantes pour la synchronisation des systèmes multi-agents, composés par des agents identiques et linéaires qui ne changent pas dans le temps, en utilisant une approche Lyapunov. Ces conditions sont utilisées pour la conception de lois de contrôles distribuées. ensuite, nous étendons les résultats aux systèmes multi-agents soumis à des perturbations externes, assurant un niveau de performance désiré grâce à une technique de contrôle de type 퐻 ∞ . enfin, nous étendons l’analyse aux systèmes multi-agents avec contraintes sur les actionneurs, en utilisant des techniques de contrôle anti-windup. Nous évaluons l’efficacité et les performances des stratégies de contrôle proposées dans plusieurs simulations, dont deux d’entre elles sont inspirées par des applications issues du monde réel. La première est le contrôle du vol en formation d’avions, et la seconde est l’analyse de la transmission de contenus vidéo comme un problème de synchronisation. Nous comparons aussi les résultats obtenus avec des techniques de contrôle alternatives.

Multi-agent systems are dynamical systems composed of multiple interacting elements known as agents . Each agent is a dynamical system with two characteristics. First, it is capable of autonomous action—that is, it is able to evolve according to a self-organised behavior, which is not influenced by the external environment. Second, it is able to exchange information with other agents in order to accomplish complex tasks, such as coordination, cooperation, and conflict resolution. One commonly studied problem in multi-agent systems is synchronization. The agents are synchronized when their time evolutions converge to a common trajectory. Many real-world applications, such as flocking and formation…

Advisors/Committee Members: Tarbouriech, Sophie (thesis director), Zaccarian, Luca (thesis director).

▼ 

Les liaisons hybrides métal/composite sont fréquemment sollicitées en matage. Dans le système de transmission d’un hélicoptère, ces liaisons peuvent subir plus de 〖10〗⁹ cycles de chargement en fatigue. Il convient de maîtriser les effets du matage sur le comportement des matériaux, afin que ce mode de sollicitation ne conduise pas à la ruine de pièces tournantes hybrides.L’objectif de cette thèse est de s’intéresser au comportement en matage des matériaux composites stratifiés, d’abord en statique, afin d’identifier les principaux phénomènes d’endommagement, puis en fatigue. En statique, des modèles d’endommagement de complexité croissante sont proposés, puis leur réponse est analysée en détails. La fatigue est abordée principalement sous un angle expérimental. La question de l’existence éventuelle d’une limite de fatigue est discutée, et les liens étroits entre les mécanismes d’endommagement en statique et en fatigue sont mis en évidence

Hybrid metal/composite connections are frequently subjected to bearing (localised compression) loads. In a helicopter, such connections can endure as many as 〖10〗⁹ fatigue cycles. It has to be ensured that the effects of bearing loads are understood in order to prevent in-service failure of hybrid rotating components. The aim of this thesis is to study the bearing behaviour of composite laminates, first under a monotonic loading, in order to identify the main damage modes, and then in fatigue. Static damage models of increasing complexity are elaborated and thoroughly analyzed. Fatigue is mainly dealt with from an experimental point of view. The possible existence of a fatigue limit is debated, and the existence of a strong connection between fatigue and static damage is emphasised.

Advisors/Committee Members: Castanié, Bruno (thesis director), Michel, Laurent (thesis director).

▼ De nombreuses études au cours des dernières décennies ont porté sur l'effet l’îlot de chaleur urbain (ICU). Les efforts initiaux visant à comprendre les facteurs qui influent sur l’ICU ont contribué à la mise en place de solutions et de stratégies d'atténuation adaptées. Les stratégies d'atténuation comprennent généralement l'augmentation de l'albédo urbain (réflectivité au rayonnement solaire) et l'évapotranspiration. Les augmentations d'albedo sont obtenues grâce à des technologies de toiture et de pavage ayant un albédo élevé. Une augmentation de l'évapotranspiration est obtenue par une combinaison de la diminution de la fraction de surfaces imperméables et la plantation de végétation dans les zones urbaines. Le confort thermique extérieur est défini à partir d’indices prenant en compte différents paramètres physiques et traduit la perception et la satisfaction des piétons. Ce confort est très difficile à obtenir en climat chaud et aride. Par conséquent, le travail présenté dans ce document met l'accent sur les méthodes appropriées pour réduire l’ICU et ainsi améliorer le confort thermique en plein air des piétons. Jusqu’à présent, peu de recherches ont été menées sur le confort thermique extérieur dans un climat chaud et aride. Les études sur l'atténuation de l'ICU et le confort thermique extérieur sont pratiquement inexistantes pour la ville de Bagdad. Bagdad a un tissu urbain complexe avec des constructions modernes, des maisons traditionnelles et des éléments caractéristiques du patrimoine local. Le climat en été est chaud, et les mois d'été sont considérés comme la plus longue saison avec près de 7 mois de l'année. Dans un premier temps, cette étude se concentre sur l'étude des stratégies d'atténuation à envisager afin d’évaluer comment le confort des piétons est affecté par les choix de conception des constructions, en comparant un quartier traditionnel à un quartier moderne. L’étude envisage ensuite la façon dont la végétation et les ombrages contribuent à réduire l'effet de l'ICU et à améliorer le confort thermique extérieur. Quatre scénarios différents sont élaborés pour évaluer le rôle d’éléments végétaux tels que les arbres, l'herbe et les différents modèles d'ombrage. L'évaluation a été effectuée le jour le plus chaud de l'été, la température radiante moyenne, l'humidité spécifique, la température de l'air et les distributions de la vitesse du vent ont été analysées à l'aide du logiciel ENVI-met. Le confort thermique est ensuite évalué à l'aide des indices thermiques de la température équivalente physiologique PET et du PMV étendu aux ambiances extérieures. En outre, une proposition de solution est abordée afin d’étudier son impact sur le confort thermique pour la journée la plus chaude (situation extrême) et une journée typique d’été. Les résultats ont révélé une amélioration du confort thermique dans la journée typique d’été. L'étude montre comment les facteurs urbains tels que le rapport d'aspect, la couverture végétale, les ombres et la géométrie du quartier sont des éléments cruciaux que les… Advisors/Committee Members: Lorente, Sylvie (thesis director), Ginestet, Stéphane (thesis director).

▼ 

Lactococcus lactis est une bactérie lactique couramment utilisée dans l’industrie laitière. Elle assure en tant que ferment des fonctions technologiques multiples qui impactent la flaveur et la texture finale des produits. Cependant, la diversité fonctionnelle constatée au sein des levains de cette espèce impose de mettre en place un processus de sélections des souches. Ces travaux ont pour objectif d’identifier les déterminants de la spécificité organoleptique dite « crème » de la souche industrielle L. lactis ssp. lactis. Dans un premier temps, un diagnostic macro-cinétique de l’activité de ce ferment a été réalisé en lait pour évaluer l’impact sur la physiologie cellulaire (l’acidification, le stress oxydatif, et la thermisation différentielle du lait). Définir la singularité de notre souche d’intérêt nécessite d’évaluer la diversité fonctionnelle de levains laitiers de L. lactis ssp. lactis. Cette démarche s’est appuyée sur une approche de biologie intégrative du génotype au phénotype. Pour réduire le temps d’expérimentation, une sélection des variables discriminantes à été conduite. L’un de ses composés clef de cette typicité a fait l’objet d’une étude approfondie afin de tester les différents paramètres pouvant influencer sa synthèse. La dernière partie, plus applicative, s’est articulée sur la modélisation de la signature en fonction de quatre facteurs industriels (matière grasse, sèche, oxygénation et température) par utilisation de la méthodologie des surfaces de réponse.

The lactic acid bacterium Lactococcus lactis is widely used in dairy industry. Used as a starter, L. lactis subsp. lactis is in charge of many functional characteristics which determine the final texture and flavour of fermented products. However, the phenotypic diversity observed within the species requires strain selection development. This PhD aims at identifying the determinants of the creamy sensory specificity of the industrial strain L. lactis subsp. lactis. Firstly, a diagnosis of macro-kinetic activity of ND5F was carried out to assess the impact on cellular physiology of three environmental parameters (acidification, oxidative stress, and milk heat treatments). In order to assess the uniqueness of our strain of interest, a system biology approach from genotype to phenotype was implemented to study the functional diversity of L. lactis subsp. lactis starters. A group of nine strains representative of the genetic diversity of this subpopulation was made up. 82 variables selected as important dairy features; including physiological descriptors, production of metabolites and volatile organic compounds (VOCs); were monitored. This study demonstrated the phenotypic uniqueness of each of these genetically closely related strains, allowing strain discrimination in dairy products. To reduce the time-consuming experimentation, we developed a method of variable selection. Twenty VOCs were therefore identified as major phenotypic determinants of this diversity. They define four robust stain clusters depending on their metabolic…

Advisors/Committee Members: Loubière, Pascal (thesis director).

▼ 

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’étude du post-flambement local des grandes struc- tures composites raidies. La simulation du post- flambement par la méthode des éléments- finis est aujourd’hui limitée par le coût du calcul en particulier pour les grandes structures. Seules des zones restreintes peuvent être étudiées, en négligeant les interactions global/local. L’objectif de cette thèse est de proposer une stratégie de calcul performante pour la simula- tion du post-flambement local des grandes structures raidies à partir des connaissances sur le comportement mécanique des structures en post-flambement et d’un découpage naturel le long des raidisseurs favorable au calcul parallèle.Dans la littérature, les méthodes de réduction de modèle adaptative ont démontré leur ca- pacité à réduire le nombre d’inconnues tout en maîtrisant l’erreur d’approximation de la solution des problèmes non-linéaires. Par ailleurs, les méthodes de décomposition de do- maine avec localisation non-linéaire sont particulièrement adaptées au calcul parallèle en mécanique des structures en présence de non-linéarités locales.Les travaux de thèse portent dans un premier temps sur une stratégie de réduction de modèle adaptative spécifique au cas du post-flambement. Dans le cas d’un flambement local d’une grande structure raidie une combinaison avec une méthode de décomposition de domaine primale est ensuite proposée. Toutes ces stratégies sont implémentées dans un code de re- cherche programmé pendant la thèse.

This thesis is part of the study of local post-buckling of large stiffened composite struc- tures. The finite element simulation of structures subjected to post-bucking still faces com- putational limits, especially for large structures. Only restricted area may be studied for now, neglecting global/local interactions.The aim of the thesis is to propose an efficient computational strategy for local post-buckling analysis of large stiffened structures from knowledge on mechanical behavior of post-buckling structures and a natural partitionning along stiffeners conducive to parallel computation. In litterature, the adaptive model reduction solving techniques have demonstrated their abi- lity to drastically reduce the number of unknowns as well as to control the approximation error of solving non-linear problems. Furthermore, domain decomposition methods with a non-linear local step are suited to parallel computation in structural mechanics in the pre- sence of local non-linearities.Our work deals first with an adaptive model reduction strategy dedicated to post-buckling problems. In order to adress larger stiffened structures subjected to local post-buckling, like an aircraft fuselage, partitioning is then performed. The model reduction, as well as the adap- tive procedure are written in the framework of the primal domain decomposition method with a non-linear local step. These strategies are implemented in a research code developed for the purpose of the thesis.

Advisors/Committee Members: Castanié, Bruno (thesis director), Marguet, Steven (thesis director), Passieux, Jean-Charles (thesis director).

▼ 

Le dessalement d’eau de mer par osmose inverse (OI) constitue l’une des solutions majeures pour pallier le manque d’eau douce dans les zones côtières. Afin de rendre plus fiable et plus durable cette technologie, la réduction du biocolmatage de membranes d’OI reste un enjeu majeur. L’intérêt est d’autant plus important sur de petites unités de dessalement d’eau de mer destinées à l’alimentation en eau des lieux isolés. Dans ce contexte, ces travaux visent à concevoir une filière intensifiée par membrane destinée à de telles installations autonomes et mobiles. Cette filière a été constituée d’une filtration sur charbon actif en grain (CAG) suivie par ultrafiltration (UF) en tant que prétraitements avant OI pour la réduction de son biocolmatage. D’abord à l’échelle laboratoire, la réalisation des cinétiques et isothermes d’adsorption de différents CAG a permis de sélectionner un CAG présentant les meilleures performances d’adsorption du carbone organique dissous (COD) présent dans l’eau de mer afin de réduire la quantité de nutriments pour les microorganismes. La mise en œuvre d’un pilote de lit fixe de CAG avec le CAG choisi a démontré sur le court terme que la concentration en COD d’eaux de mer réelles était grandement réduite et que toutes les fractions du COD étaient adsorbées. L’UF de l’eau après filtre CAG à l’échelle laboratoire a révélé que l’UF était moins sujette au colmatage qu’avec de l’eau brute. Ce couplage de procédés a ensuite été mis en place sur un prototype de dessalement par OI containerisé. La filtration sur CAG a permis l’élimination du COD par adsorption puis biodégradation. L’UF a ensuite éliminé particules et microorganismes. Les performances de l’OI sur le long terme ont été stables en matière de taux de rejet, flux de perméat et pertes de charge. De tels résultats ont été attribués à l’efficacité du prétraitement à réduire le potentiel de biocolmatage de l’eau de mer. Un taux de conversion de plus de 50% a aussi été fixé réduisant considérablement la consommation énergétique de l’installation.

Seawater reverse osmosis (RO) desalination appears to be one of the solutions to fresh water scarcity in coastal regions. In order to make the process more efficient, more reliable and more sustainable, the reduction of RO membrane biofouling remains a major scientific issue. The interest to solve this issue is especially important for small-scale seawater desalination plants powered by photovoltaic energy aimed at supplying water to remote regions. In this context, this work aimed at designing a membrane-based intensified process for these small stand-alone and mobile installations. This process was composed by a granular activated carbon (GAC) filtration followed by ultrafiltration (UF) as a pretreatment to RO for the reduction of its biofouling. First at lab-scale, adsorption kinetics and isotherms of six different GAC enabled to select the GAC with the best marine dissolved organic carbon (DOC) adsorption performance. This reduced the quantity of nutrients available for microorganisms. A…

Advisors/Committee Members: Cabassud, Corinne (thesis director), Laborie, Stéphanie (thesis director).

▼ 

Des méthodes efficaces s'appuyant sur des outils statistiques pour réaliser dela reconnaissance de mouvement ont été développé. Ces méthodes reposent surl'apprentissage de primitives situé dans des espaces approprié, par exemplel'espace latent de l'espace articulaire et/ou d'espace de tâches adéquat. Lesprimitives apprises sont souvent séquentielle: un mouvement est segmenté selonl'axe des temps. Dans le cas d'un robot humanoïde, le mouvement peut êtredécomposé en plusieurs sous-tâches simultanées. Par exemple dans un scénario deserveur, le robot doit placer une assiette sur la table avec une main tout enmaintenant son plateau horizontal avec son autre main. La reconnaissance nepeut donc pas se limiter à une seule et unique tâche par segment de tempsconsécutif. La méthode présenté dans ces travaux utilise la connaissance destâches que le robot est capable d'accomplir, ainsi que des contrôleurs quigénèreront les mouvements pour réaliser une rétro ingénierie sur un mouvementobservé. Cette analyse est destinée à reconnaître des tâches qui ont été exécutéde manière simultanées. La méthode repose sur la fonction de tâche et lesprojections dans l'espace nul des tâches afin de découpler les contrôleurs.L'approche a été appliqué avec succès sur un vrai robot pour distinguer desmouvements visuellement très proches, mais sémantiquement différents

Efficient methods to perform motion recognition have been developed usingstatistical tools. Those methods rely on primitives learning in a suitablespace, for example the latent space of the joint angle and/or adequate taskspaces. The learned primitives are often sequential : a motion is segmentedaccording to the time axis. When working with a humanoid robot, a motion can bedecomposed into simultaneous sub-tasks. For example in a waiter scenario, therobot has to keep some plates horizontal with one of his arms, while placing aplate on the table with its free hand. Recognition can thus not be limited toone task per consecutive segment of time. The method presented in this worktakes advantage of the knowledge of what tasks the robot is able to do and howthe motion is generated from this set of known controllers to perform a reverseengineering of an observed motion. This analysis is intended to recognizesimultaneous tasks that have been used to generate a motion. The method relieson the task-function formalism and the projection operation into the null spaceof a task to decouple the controllers. The approach is successfully applied ona real robot to disambiguate motion in different scenarios where two motionslook similar but have different purposes

Advisors/Committee Members: Laumond, Jean-Paul (thesis director), Mansard, Nicolas (thesis director).

▼ 

Cette thèse se situe dans le domaine des Systèmes Commandés en Réseaux, systèmes pluridisciplinairesqui connaissent un grand développement dans le contexte technologique actuel etqui introduisent de nouveaux problèmes de recherche, en particulier, pour les communautés Automatiqueet Réseau de Communication. L’objectif est de montrer l’intérêt de considérer un lienbidirectionnel entre la Qualité de Contrôle (QdC) (stabilité et performance des applications decontrôle-commande) et la Qualité de Service (QdS) (retards dans les transmissions) en se focalisantsur les réseaux locaux et plus particulièrement sur l’ordonnancement des trames dans la souscouche MAC où on considère des protocoles MAC de type CSMA.Notre travail se situe tout d’abord dans le cadre du réseau CAN où nous faisons trois propositions.La première proposition consiste en des solutions de QdS pour des applications decontrôle-commande sur la base du concept de priorité hybride, pour l’ordonnancement de trames,dans laquelle nous définissons une partie priorité dynamique qui dépend d’un paramètre de QdC.Ceci permet de réaliser une relation QdC→QdS. La deuxième proposition consiste en des solutionsde QdC par une méthode de compensation de retard (maintenance des pôles dominants)ce qui permet de réaliser une relation QdS→QdC. La troisième proposition consiste à réaliserune relation QdC⇋QdS qui assure lors de l’implantation de plusieurs applications, une propriétéd’équité comportementale. Nous abordons ensuite le cadre particulier des réseaux locaux sans filoù, d’une part, nous définissons des protocoles MAC de type CSMA sans collision sur la basede priorités et, d’autre part, nous montrons la faisabilité des idées développées dans le cadre duréseau CAN

This thesis is in the field of Networked Controlled Systems, which are multidisciplinary systemsand which experience a great development in the context of the current technology andintroduce new research problems, particularly for the communities of Automatic Control andCommunication Network. The aim is to show the interest in considering a bidirectional link betweenthe Quality of Control (QoC) (stability and performance of process control applications) andQuality of Service (QoS) (delays in the transmissions) and to focus on Local Area Networks and,more particularly, on the scheduling of frames in the MAC layer in which we consider CSMAMAC protocols.Our work first concerns a CAN network where we have three proposals. The first proposalconsists of solutions for QoS, for process control applications, which are based on the conceptof hybrid priority for the frame scheduling in which we define a dynamic priority part which dependson a QoC parameter. This allows to implement a relation QoC→QoS. The second proposalconsists of QoC solutions by using a compensation method for time delays (maintenance of dominantpoles) which allows to implement a relation QoS→QoC. The third proposal consists inimplementing a relation QoS⇋QoC that ensures, for the implementation of several applications,a fairness property. We then…

Advisors/Committee Members: Juanole, Guy (thesis director), Mouney, Gérard (thesis director).

▼ 

Le contexte aéronautique a depuis plusieurs années mis en évidence le besoin croissant de technologies de sécurité permettant d'éviter des utilisations malveillantes des matériels ou services installés à bord des avions. La plupart des approches de sécurisation 'avion' se concentre sur des méthodes et techniques permettant de sécuriser les échanges au sein de l'avion. Elles sont cependant inadaptées à la sécurisation dans les cas d'interconnexion des réseaux avioniques avec le reste des réseaux de communication (réseau Internet par exemple). Le problème abordé dans ce travail de thèse vise donc à proposer une architecture de sécurité et de sûreté pour l'ensemble des communications aéronautiques et permettant une interconnexion sécurisée entre le monde 'avion' et le monde extérieur, en tenant compte de l'ensemble des critères de sécurité qui caractérisent les divers environnements traversés et considère dès le départ les divers principes de standardisation associés afin de garantir la pérennité scientifique et industrielle.La solution architecturale proposée dans ce travail de thèse repose principalement sur un composant central de routage, de filtrage et de sécurisation des flux de données aéronautiques. Le travail de conception et de développement de ce composant appelé Routeur Sécurisé de Nouvelle Génération (routeur SNG) a permis une validation expérimentale sur un système reproduisant un système embarqué.

For several years, security technology has become a growing necessity for the aeronautical world. It avoids unexpected and unauthorized access to the on-board services and the systems used by companies for their operational requirements. Most current approaches are centred on methods and systems to secure data exchanges inside the plane and to isolate airground communications on dedicated links.These approaches are mandatory but they are no longer sufficient to secure avionic data flows. The evolution from isolated to interconnected avionic networks and their opening to other data networks (the global Internet for instance) is more and more viewed as inescapable.This thesis explores a way of providing a security architecture for all aeronautical communications, in order to extend the existing safety architecture. This new architecture will enable airliners to interconnect “plane” networks and open them safely and securely with the outside world (for example the Internet).One of the main requirements in our work is standardisation: the proposed solution must integrate standardisation constraints of avionic systems as a prerequisite, and provide a secure interconnection point between the on-board segment, the ground segment and the air-ground segment.The architecture we propose in this thesis is mainly based on a central core component to route, filter and secure aeronautical data flows. We have called this system The Secure New Generation Router (SNG Router). The definition, the design and the implementation of this component are here validated on a pseudo-embedded system.

Advisors/Committee Members: Larrieu, Nicolas (thesis director), Macabiau, Christophe (thesis director).

▼ 

La problématique SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) est un thème largement étudié au LAAS depuis plusieurs années. L'application visée concerne le développement d'un système d'aide au roulage sur aéroport des avions de ligne, ce système devant être opérationnel quelques soient les conditions météorologiques et de luminosité (projet SART financé par la DGE en partenariat avec principalement FLIR Systems, Latécoère et Thales).Lors de conditions de visibilité difficile (faible luminosité, brouillard, pluie...), une seule caméra traditionnelle n'est pas suffisante pour assurer la fonction de localisation. Dans un premier temps, on se propose d'étudier l'apport d'une caméra infrarouge thermique.Dans un deuxième temps, on s'intéressera à l'utilisation d'une centrale inertielle et d'un GPS dans l'algorithme de SLAM, la centrale aidant à la prédiction du mouvement, et le GPS à la correction des divergences éventuelles. Enfin, on intègrera dans ce même SLAM des pseudo-observations issues de l'appariement entre des segments extraits des images, et ces mêmes segments contenus dans une cartographie stockée dans une base de données. L'ensemble des observations et pseudo-observations a pour but de localiser le porteur à un mètre près.Les algorithmes devant être portés sur un FPGA muni d'un processeur de faible puissance par rapport aux PC standard (400 MHz), un co-design devra donc être effectué entre les éléments logiques du FPGA réalisant le traitement d'images à la volée et le processeur embarquant le filtre de Kalman étendu (EKF) pour le SLAM, de manière à garantir une application temps-réel à 30 Hz. Ces algorithmes spécialement développés pour le co-design et les systèmes embarqués avioniques seront testés sur la plate-forme robotique du LAAS, puis portés sur différentes cartes de développement (Virtex 5, Raspberry, PandaBoard...) en vue de l'évaluation des performances

The SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) problematic is widely studied from years at LAAS. The aimed application is the development of a helping rolling system for planes on airports. This system has to work under any visibility and weather conditions ("SART" project, funding by DGE, with FLIR Systems, Thalès and Latecoère).During some weather conditions (fog, rain, darkness), one only visible camera is not enough to complete this task of SLAM. Firstly, in this thesis, we will study what an infrared camera can bring to SLAM problematic, compared to a visible camera, particularly during hard visible conditions.Secondly, we will focus on using Inertial Measurement Unit (IMU) and GPS into SLAM algorithm, IMU helping on movement prediction, and GPS helping on SLAM correction step. Finally, we will fit in this SLAM algorithm pseudo-observations coming from matching between points retrieved from images, and lines coming from map database. The main objective of the whole system is to localize the vehicle at one meter.These algorithms aimed to work on a FPGA with a low-power processor (400MHz), a co-design between the hardware (processing images…

Advisors/Committee Members: Monin, André (thesis director), Devy, Michel (thesis director).

▼ 

Fruit d’un travail collaboratif entre le LAAS-CNRS de Toulouse et l’entreprise MEAS-France / TE Connectivity, ces travaux ont consisté en la mise en place d’une méthodologie permettant la réalisation de capteurs embarqués intelligents utilisant la fusion de données multi-physique pour estimer un paramètre en amoindrissant l’impact des variations environnementales.Nous explorons ici les méthodes liées à la modélisation et l’estimation de paramètres au travers des filtres de Kalman, pour les systèmes linéaires, et des filtres de Kalman étendus (EKF) et Unscented Kalman Filter pour les systèmes non-linéaires. Nous proposons ensuite des méthodes hybrides permettant d’obtenir le meilleur rapport charge de calculs/précision pour les systèmes présentant une évolution linéaire et une mesure non-linéaire.Après une étude de la complexité algorithmique des différentes solutions, nous proposons des méthodes permettant de diminuer la charge de calculs afin de satisfaire les contraintes temps-réel avec une faible puissance de calculs, telles que trouvées couramment dans les applications embarquées. La méthode développée est finalement appliquée sur deux cas applicatifs concrets : le capteur de qualité d’urée de la société MEAS-France/TE Connectivity et le capteur d’analyse du mouvement AREM développés au cours de la thèse au sein du LAAS-CNRS.

The work detailed in this document is the result of a collaborative effort of the LAAS-CNRS in Toulouse and MEAS-France / TE Connectivity during a period of three years.The goal here is to develop a methodology to design smart embedded sensors with the ability to estimate physical parameters based on multi-physical data fusion. This strategy tends to integrate sensors technologies, currently dedicated to lab measurements, in low powered embedded systems working in imperfects environments. After exploring model oriented methods, parameters estimations and Kalman filters, we detail various existing solutions upon which we can build a valid response to multi-physical data fusion problematics, for linear systems with the Kalman Filter, and for non-linear systems with the Extended Kalman Filter and the Unscented Kalman Filter.Then, we will synthesize a filter for hybrid systems, having a linear evolution model and a non-linear measurement model. For example, using the best of the two worlds in order to obtain the best complexity/precision ratio. Once we selected the estimation method, we detail computing power and algorithm complexity problematics in order to find available optimizations we can use to assess the usability of our system in a low power environment. Then we present the developed methodology application to the UQS sensor, sold by TE Connectivity, study case. This sensor uses near infra-red spectroscopy to determine the urea concentration in a urea/water solution, in order to control the nitrogen-oxyde depolluting process in gasoline engines. After a design principles presentation, we detail the model we created in order to represent the system, to simulate its behavior and to…

Advisors/Committee Members: Fourniols, Jean-Yves (thesis director), Soto-Romero, Georges (thesis director).

▼ 

L’objectif des travaux relatés dans ce manuscrit est de proposer une méthodologie qui garantit une réduction du nombre de critères de sélection de partenaires à utiliser (donc de ressources à consommer), tout en permettant de choisir les critères les plus représentatifs pour l’utilisateur. L’ensemble des critères ainsi choisi par l’utilisateur à travers un paramètre de contrôle, n’influence pas le classement des partenaires potentiels ou s’il l’influence, celle-ci est maîtrisée et connue par l’utilisateur. La méthodologie s’appuie sur une structuration de critères faisant appel à la notion de distance causale ou sémantique. Pour ce faire, les algorithmes de « Dijkstra » et de Classification Ascendante Hiérarchique (CAH) ont été utilisés de manière successive. Cette démarche de structuration est appliquée à un ensemble de 101 critères de sélection. Les résultats sont interprétés afin d’en démontrer la portée dans le processus de recherche de partenaires

The objective of the research performed here is to propose a methodology that guarantees a reduction in the number of criteria for selecting partners to use (i.e. reduction of resource consumption) while allowing to choose the most representative criteria for users. The set of criteria chosen in this way does not influence the ranking of potential partners at all, or the influence is mastered and known by the user who has to interact with the algorithm. The methodology looks structuring criteria using the causal or semantic distance. To achieve this, the algorithms of "Dijkstra" and Agglomerative Hierarchical Clustering (AHC) have been used in sequence. This structuring is applied to a set of 101 criteria. The results are interpreted to demonstrate how the selection process can be optimized for a given usage scenario

Advisors/Committee Members: Baron, Claude (thesis director), Zolghadri, Marc (thesis director).

▼ 

L’expression génique présente un caractère stochastique qui génère une variabilité phénotypique entre cellules individuelles, ce qui pourrait augmenter et favoriser l’adaptation des microorganismes dans des environnements sélectifs. Des modifications génétiques de promoteurs augmentant la variabilité d’expression pourraient avoir été sélectionnées dans des souches industrielles de Saccharomyces cerevisiae grâce à l’avantage qu’elles confèrent dans des conditions stressantes. Nous avons utilisé une approche génomique pour identifier des promoteurs conférant une forte variabilité d’expression dans la souche de vin industrielle EC1118. De nombreux promoteurs identifiés sont liés à des facteurs environnementaux. Certains d'entre eux contiennent des variations génétiques par rapport à leur homologue dans la souche de laboratoire S288c. Ces variations pourraient être responsables d’une augmentation de variabilité d’expression. Chacun des deux variantes de huit promoteurs a été fusionné avec yEGFP et intégré dans le génome des deux souches au même locus. Certains variantes industriels augmentent l’expression moyenne tout en présentant, comme attendu, moins de variabilité, mais d'autres augmentent ou diminuent l’expression sans modifier la variabilité, de telle sorte qu’ils pourraient présenter un niveau de variabilité différent à moyenne égale. Dans différentes conditions d’induction du promoteur CUP1 donnant des niveaux d’expression similaire pour les deux variantes, nous avons en effet observé que le variant industriel produit la variabilité la plus élevé, mais seulement dans la souche industrielle. Ceci démontre l’existence d’un phénomène d’épistasie dans la génération de la variabilité d’expression. Nous avons aussi observé que cette différence de variabilité est suffisante pour conférer un avantage dans un environnement sélectif. Par conséquent, la modulation de la variabilité d'expression génique par une combinaison de modifications de promoteur et d’influences en trans est un mécanisme d'adaptation possible dans la levure. Ce travail a été prolongé par l’étude de nombreux promoteurs produisant des profils d’expression bimodaux identifiés lors de l’approche génomique initiale, afin de mieux comprendre l’origine et le contrôle de ce type d’expression. Enfin, un travail concernant le lien potentiel entre variabilité d’expression et variabilité génétique a été engagé par l’utilisation d’un substrat de recombinaison homologue et de paires de promoteurs permettant d’exprimer des gènes impactant la recombinaison à un niveau moyen similaire mais des niveaux de variabilité différents.

The increase in phenotypic variability through gene expression noise is proposed to be an evolutionary strategy in selective environments. Differences in promoter-mediated noise between Saccharomyces cerevisiae strains could have been selected for thanks to the benefit conferred by gene expression heterogeneity in the stressful conditions, for instance, those experienced by industrial strains. In the first part of this thesis, we used a…

Advisors/Committee Members: François, Jean-Marie (thesis director), Capp, Jean-Pascal (thesis director).

▼ 

La synthèse par voie chimique en solution permet d’obtenir des nanoparticules de caractéristiques structurales bien contrôlées. Elle offre ainsi la possibilité d’exploiter les propriétés spécifiques qui sont associées aux caractéristiques de ces nano-objets (taille, forme, structure cristalline …), dans des domaines applicatifs très diverses. Parmi eux, la catalyse, a un rôle important à jouer au cœur de la transition écologique/énergétique. En effet, pour de nombreuses réactions, l’utilisation de nanoparticules permet de réduire les quantités de métaux employés. De plus, certains métaux révèlent de nouvelles propriétés à cette échelle. Phénomène de surface, la catalyse implique ainsi de plus en plus l’utilisation de nanocristaux de tailles et formes contrôlées. La littérature démontre qu’il est possible de moduler la sélectivité et l’activité des catalyseurs en fonction de l’orientation cristallographique présentée par les facettes des nanocristaux. Dans la première partie de cette thèse, des nanoparticules de platine ont été synthétisées en utilisant comme précurseur principal un simple sel de Pt(II). En fonction des paramètres de la réaction, des formes très variées ont été obtenues. Nous avons essayé de comprendre le mécanisme de formation des différentes morphologies de nanoparticules de platine auxquelles nous avons pu accéder : cubes concaves exposant des facettes (110), multipodes exposant un mélange de facettes (111) et (001), ainsi que des cubes exposant des facettes (001). La deuxième partie vise à étudier l’impact de la forme de nano-objets de platine dans une réaction catalytique modèle. Des cubes concaves et des multipodes ont été testés dans l’hydrogénation d’un aldéhyde α,β-insaturé, le cinnamaldéhyde, réaction modèle permettant de sonder la chimiosélectivité. Des nano-objets libres en solution ainsi que des nano-objets immobilisés sur deux types de supports différents, la silice et le graphène ont été utilisés. Enfin, l’extension d’une méthode de synthèse de nanocristaux épitaxiés sur films minces, nous a permis de produire, par croissance directe en solution, des nano-objets de platine, cristallographiquement orientés, de morphologies originales (cubes concaves, fils) sur différents types de couches minces, de nature et d’orientations cristallographique spécifiques.

Solution chemistry allows obtaining nanoparticles with well-controlled structural characteristics. It offers therefore the possibility to exploit the specific properties associated to the nano-objects characteristics (size, shape, crystal phase …), in diverse applications. Among them, catalysis plays an important role for the ecologic/energetic transition. Indeed, for numerous reactions, the use of nanoparticles allows to reduce the amount of metals employed. Moreover, some metals present new properties at this scale. As a surface phenomenon, catalysis thus implies more and more the use of size and shape controlled nanocrystals. Indeed, literature has shown that it is possible to modulate catalyst activity and selectivity depending on…

Advisors/Committee Members: Soulantika, Aikaterini (thesis director).

▼ 

Au cours des dernières années, les perovskites hybrides organiques-inorganiques ont été employées en tant qu’absorbeurs de lumière, en raison de leurres excellentes propriétés optiques et électroniques. L’efficacité de conversion des photons des cellules solaires hybrides à base de perovskites a augmenté de 6,9% à 23,6% au cours des dernières années. Le but de cette thèse est d’étudier les propriétés optiques et électroniques des perovskites à l’aide de spectroscopie magnéto-optique. Nous avons étudié la relation entre les propriétés excitoniques et la microstructure des perovskites hybrides. Nous avons effectué des mesures de magnéto-transmission sur des couches minces polycristallines de MAPbI3 et des mesures de magnéto-réflectivité sur un monocristal de MAPbI3. Nous avons monté que, à basse température, l’énergie de liaison de l’exciton et sa masse réduite sont les mêmes pour tous les échantillons de MAPbI3 indépendamment de la taille des cristaux.Ensuite, nous avons étudié les propriétés électroniques des perovskites entièrement inorganiques, à savoir les composés CsPbX3 (X = I ou Br ou un mélange de ceux-ci). En effectuant des mesures de magnéto-transmission sur CsPbX3, nous avons déterminé les énergies de liaison de l’exciton et la masse réduite avec une grande précision. Une comparaison des valeurs de constante diélectrique des perovskites inorganiques et inorganiques montre que, à basse température lorsque les mouvements des cations organiques sont interdits, la contribution dominante à l’écrantage diélectrique estliée au mouvement relatif dans la cage à base de halogénures de plomb.

Optical and electronic properties. The photon conversion efficiency of hybrid perovskite based solar cells has increased from 6.9% to 23.6% within the last few years. The aim of this thesis is to investigate the optical and electronic properties of perovskite materials using magneto-optical techniques. We have investigated the relationship between the excitonic properties and the microstructure of hybrid perovskites. We have performed magneto-transmission measurement on MAPbI3 polycrystalline thin films and magneto-reflectivity measurement on a MAPbI3 single crystal. We find that, at low temperature, the exciton binding energy and reduced mass are the same for all MAPbI3 samples with a variety of crystal grain sizes.We have also investigated the electronic properties of the fully inorganic perovskites, namely CsPbX3 compounds (X = I or Br or a mixture of those). By performing the magneto-transmission measurement on CsPbX3, we have determined the exciton binding energies and reduced mass with high accuracy. A comparison of the values of dielectric constant for the fully inorganic and the hybrid organic-inorganic perovskites indicates that, at low temperature when the organic cations are frozen, the dominant contribution to the dielectric screening is related to the relative motion within the lead halide cage.

Advisors/Committee Members: Maude, Duncan (thesis director), Plochocka-Maude, Paulina (thesis director).

▼ 

Cette thèse porte sur la compréhension et le contrôle des interactions dynamiques entre les mécanismes physiques et biologiques en considérant un procédé alternatif de séparation membranaire pour les bioprocédés industriels. L’objectif premier est un apport de connaissances scientifiques liées à la maîtrise de la bioréaction en considérant l'hydrodynamique complexe et les verrous rétention-perméation. Une technologie de filtration dynamique, appelée Rotating and Vibrating Filtration (RVF), a été spécifiquement étudiée. Elle se compose de cellules de filtration en série comprenant deux membranes circulaires planes fixées sur des supports poreux au voisinage d'un agitateur à trois pales planes attachées à un arbre central. Ce dispositif mécanique simple fonctionne en continu et génère une contrainte de cisaillement élevée ainsi qu'une perturbation hydrodynamique dans un entrefer étroit (pale-membrane). Les verrous scientifiques et techniques qui motivent ce travail, sont la caractérisation et la quantification (i) des champs de vitesse locaux et instantanés, (2) des contraintes pariétales de cisaillement à la surface de la membrane et (3) l'impact mécanique sur les cellules microbiennes.Dans ce but, des expériences et des simulations numériques ont été réalisées pour étudier l'hydrodynamique à des échelles globales et locales, en régimes laminaire et turbulent avec des fluides newtoniens dans des environnements biotique et abiotique. Pour l'approche globale, la distribution des temps de séjour (RTD) et le bilan thermique ont été réalisés et comparés aux précédentes études globales (courbes de consommation de puissance et de frottement). Une étude analytique des fonctions de distribution a été effectuée et les moments statistiques ont été calculés et discutés. Une analyse systémique a été utilisée pour décrire les comportements hydrodynamiques du module RVF. En combinant la simulation des écoulements (CFD) et les observations (RTD), les conditions et les zones de dysfonctionnement des cellules de filtration sont éclairées. Pour l'approche locale, la vélocimétrie laser (PIV) a été réalisée dans les plans horizontaux et verticaux et comparée à la simulation numérique (CFD). Une étude préliminaire basée sur une synchronisation entre la prise d’image et la position de l’agitateur (résolution angulaire) a permis d’accéder aux champs de vitesse moyens. Une campagne de mesure PIV a été réalisée sans synchronisation afin d’appliquer une décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD) pour 'identifier les composantes moyennes, organisées et turbulentes des champs de vitesse (énergie cinétique). Pour l'application aux bioprocédés, un travail exploratoire a caractérisé l'effet de la filtration dynamique sur des cellules procaryotes (E. coli) en quantifiant l'intégrité cellulaire ou leur dégradation en fonction du temps et de la vitesse de rotation.

This thesis focuses on the understanding and the control of dynamic interactions between physical and biological mechanisms considering an alternative membrane separation into…

Advisors/Committee Members: Fillaudeau, Luc (thesis director), Dietrich, Nicolas (thesis director), Schmitz, Philippe (thesis director).

▼ Un intérêt croissant est aujourd'hui porté sur les robots capables de conduire des activités de collaboration d'une manière naturelle et efficace. Nous avons développé une architecture et un système qui traitent des aspects décisionnels de ce problème. Nous avons mis en oeuvre cette architecture pour traiter trois problèmes différents: le robot observateur, le robot équipier et enfin le robot instructeur. Dans cette thèse, nous discutons des défis et problématiques de la coopération homme-robot, puis nous décrivons l'architecture que nous avons développée et enfin détaillons sa mise oeuvre et les algorithmiques spécifiques à chacun des scénarios.Dans le cadre du scénario du robot observateur, le robot maintient un état du monde à jour au moyen d'un raisonnement géométrique effectué sur les données de perception, produisant ainsi une description symbolique de l'état du monde et des agents présents. Nous montrons également, sur la base d'un système de raisonnement intégrant des processus de décision de Markov (MDPs) et des réseaux Bayésiens, comment le robot est capable d'inférer les intentions et les actions futures de ses partenaires humain, à partir d'une observation de leurs mouvements relatifs aux objets de l'environnement. Nous identifions deux types de comportements proactifs : corriger les croyances de l'homme en lui fournissant l'information pertinente qui lui permettra de réaliser son but, aider physiquement la personne dans la réalisation de sa tâche, une fois celle-ci identifiée par le robot.Dans le cas du robot équipier, ce dernier doir réaliser une tâche en coopération avec un partenaire human. Nous introduisons un planificateur nommé Human-Aware Task Planner et détaillons la gestion par notre systeme du plan partagé par un composant appelé Plan Management component. Grâce à se système, le robot peut collaborer avec les hommes selon trois modalités différentes : robot leader, human leader, ou equal partners. Nous discutons des fonctions qui permettent au robot de suivre les actions de son partenaire humain et de vérifier qu'elles sont compatibles ou non avec le plan partagé et nous montrons comment le robot est capable de produire des comportements sûrs qui permettent de réaliser la tâche en prenant en compte de manière explicite la présence et les actions de l'homme ainsi que ses préférences. L'approche est fondée sur des processus décisionnels de Markov hiérarchisés avec observabilité mixte et permet d'estimer l'engagement de l'homme et de réagir en conséquence à différents niveaux d'abstraction. Enfin, nous discutions d'une approche prospective fondée sur un planificateur multi-agent probabiliste mettant en œuvre des MDPs et de sa pertinence quant à l'amélioration du composant de gestion de plan partagé.Dans le scénario du robot instructeur, nous détaillons les processus décisionnels qui permettent au robot d'adapter le plan partagé (shared plan) en fonction de l'état de connaissance et des désirs de son partenaire humain. Selon, le cas, le robot donne plus ou moins de détails sur le plan et adapte son… Advisors/Committee Members: Alami, Rachid (thesis director).

▼ 

La protection cathodique par courant imposé (PCCI) est l’une des techniques adoptées pour limiter ou annihiler la corrosion dans le béton armé. Le but de cette thèse est de développer des revêtements suffisamment conducteurs et autonomes pour s’affranchir de l’utilisation des anodes primaires métalliques lors de la PCCI. Ce mémoire est formé de quatre parties principales :I. La première partie résume la recherche bibliographique réalisée. II. Cette partie sera consacrée à la formulation des revêtements électro-conducteurs par dispersion des poudres-pigmentaires conductrices (métallique ou carbone) dans une résine acrylique ou polyuréthane. III. L’efficacité des revêtements électro-conducteurs en tant qu’anode autonome est étudiée dans cette partie. IV. La dernière partie présente des essais de PCCI réalisés en continu pendant 6 mois sur des dallettes corrodées. Des spécimens témoins non corrodés sont aussi placés dans le même environnement sans protection cathodique.

Impressed Current Cathodic Protection (ICPP) is one of the electrochemical techniques applied to limit or annihilate corrosion. The aim of this thesis is to develop sufficiently conductive and autonomous coatings to overcome the use of primary anodes during ICPP. This thesis is based on four main parts:I. The first part summarizes a bibliographic review of corrosion in reinforced concrete. II. This part will focus on the formulation of electroconductive coatings by mixing conductive powders (metallic or carbon) with an acrylic or polyurethane resin. III. The effectiveness of electroconductive coatings as an autonomous anode is studied in this section. IV. The last part presents ICCP tests carried out continuously for 6 months on corroded slabs. Non-corroded specimens are also placed in the same environment without cathodic protection in order to make a comparative analysis.

Advisors/Committee Members: François, Raoul (thesis director), Laurens, Stéphane (thesis director).

▼ 

L’interférométrie par retro-injection optique (OFI) est une technique de détection émergente pour les systèmes fluidiques. Son principe est basé sur la modulation de la puissance et/ou de la tension de polarisation d’une diode laser induites par interférence entre le faisceau propre de la cavité laser et la lumière réfléchie ou rétro-diffusée par une cible distante. Grâce à l’effet Doppler, cette technique permet de mesurer précisément la vitesse de particules en mouvement dans un fluide, et de répondre aux besoins croissants de mesure de débit dans les systèmes d’analyse biomédicale ou chimique.Dans cette thèse, les performances de la vélocimétrie par rétro-injection optique sont étudiées théoriquement et expérimentalement pour le cas de micro-canaux fluidiques. Un nouveau modèle numérique multi-physique (optique, optoélectronique et fluidique) est développé pour reproduire les spectres Doppler expérimentaux. En particulier, les effets de la concentration en particules, de la distribution angulaire de la diffusion du laser par les particules, ainsi que du profil d’écoulement dans le canal sont pris en compte. Un bon accord est obtenu entre les vitesses d’écoulement théoriques et expérimentales. Ce modèle est également appliqué avec succès à la mesure de la vitesse locale dans un micro-canal et à l’analyse de l’impact sur le signal des configurations particulières de canal. Enfin, la conception d’un capteur OFI tirant parti des avantages des Lasers à Cavité Verticale à Emission par la Surface (VCSEL) est proposée. Grâce au développement de techniques de microfabrication à base de matériaux polymères, un premier démonstrateur composé d’un VCSEL à lentille intégrée est réalisé et testé sans aucune optique macroscopique additionnelle. Les résultats obtenus en termes de mesure de flux sur des canaux micro-fluidiques de tailles différentes valident l’intérêt de cette approche et ouvrent la voie vers la réalisation de capteurs OFI ultra-compacts.

Optical feedback interferometry (OFI) is an emerging sensing technique which has been studied in fluidic systems. This sensing scheme is based on the modulation of the laser emission output power and/or the junction voltage induced by the interaction between the back-scattered light from a distant target and the laser inner cavity light. Thanks to the Doppler Effect, OFI can precisely measure the velocity of seeding particles in flowing liquids which is much required in chemical engineering and biomedical fields. In the present thesis, optical feedback interferometry performance for microscale flow sensing is studied theoretically and experimentally. A new numerical modeling approach based on multi-physics numerical simulations for OFI signal simulation in the micro-scale flowmetry configuration is presented that highlight the sensor performances. In this model, many factors are involved such as particle concentration and laser-particle scattering angle distribution and flow velocity distribution. The flow rate measurement shows good agreement with the modeling. The…

Advisors/Committee Members: Bardinal, Véronique (thesis director), Perchoux, Julien (thesis director).

▼ Les travaux effectués durant cette thèse s'inscrivent dans une problématique assez commune de nos jours : proposer de nouvelles méthodes de formation afin de s'adapter à l'évolution des besoins de la société et aux nouvelles technologies disponibles. En particulier, notre étude se focalise sur le besoin de formation à des activités métier de divers domaines (médical, automobile, aéronautique, etc.) de plus en plus complexes. Alors qu'il existe à l'heure actuelle des outils adaptés pour l'enseignement d'activités impliquant des actions avec des objets du monde réel (jeux sérieux), et d'autres outils adaptés pour l'enseignement d'activités se déroulant intégralement dans une application informatique (tutoriels de logiciel), il n'existe pas d'outil permettant d'enseigner des activités mêlant ces deux types d'opération. Dans ce mémoire, nous décrivons donc tout d'abord les différents travaux menés afin de répondre à cette première problématique. Après avoir étudié les caractéristiques respectives des Jeux Sérieux et des tutoriels de logiciel, nous formalisons l'outil de formation que nous avons conçu afin d'homogénéiser l'utilisation de ces deux catégories d'application dans un seul et même environnement. Nous introduisons alors les notions d'Environnement de Formation et de Scénario de Formation, qui font respectivement la distinction entre l'environnement dans lequel évoluent les apprenants au fur et à mesure des leçons, et la description formelle des activités à réaliser ainsi que des éléments pédagogiques et ludiques qui leurs sont liés.Cependant, le développement d'un tel outil représente une tâche particulièrement ardue pour les formateurs qui ne possèdent souvent pas l'expertise informatique requise. Cette observation vient en contradiction avec le fait que ces mêmes formateurs doivent être impliqués dans le processus de développement, du fait qu'ils possèdent à la fois l'expertise métier et l'expertise pédagogique liées aux activités métier à enseigner. Ainsi, l'étude de méthodes et d'environnements permettant de faciliter la création de tels outils constitue un deuxième axe de recherche de notre thèse. Suite à l’analyse un ensemble de langages textuels et graphiques, nous proposons dans un premier temps un langage dédié permettant de décrire nos Scénarios de Formation. Nous introduisons dans un second temps la représentation associée qui, à l'aide de plusieurs entités graphiques aux formes et à l'utilité bien définies, permet aux formateurs de décrire des scénarios en adéquation avec leurs compétences. Enfin, nous présentons l'environnement auteur permettant de faciliter la tâche aux formateurs grâce à diverses fonctionnalités d'automatisation et de capitalisation. L'ensemble de ces concepts forme la méthodologie globale que nous proposons dans cette thèse afin de rendre accessible la création de scénarios de formation aux formateurs.Finalement, ces différents travaux sont illustrés au travers de plusieurs applications ayant été implémentées afin de mettre en application nos contributions dans le contexte… Advisors/Committee Members: Jessel, Jean-Pierre (thesis director), Plantec, Jean-Yves (thesis director).

▼ 

Les stations d’épuration se tournent actuellement vers des installations de récupération d'énergie et des nutriments. Dans le même temps, elles sont soumises à une réglementation de plus en plus stricte en ce qui concerne l'environnement et la santé humaine. Face au défi ambitieux de réduire les coûts d'exploitation et les impacts environnementaux tout en garantissant la robustesse du procédé, il est nécessaire de développer des outils capables de fournir une évaluation intégrée du procédé. L’objectif de ce travail est de développer une plateforme réaliste et prédictive contenant trois aspects: la modélisation rigoureuse et dynamique de l’ensemble de la station d’épuration; l'analyse de cycle de vie aux frontières étendues pour l'évaluation des scénarios et enfin un outil d'optimisation multi-objectif efficace. La plateforme développée pour l'évaluation environnementale couplée à la modélisation dynamique a d'abord été appliquée à plusieurs cas d’étude. Ainsi des résultats de performance et d’impacts environnementaux ont été obtenus pour la séparation de l’urine à la source, la décantation primaire avancée et le traitement de l'urine par nitritation/ oxydation anaérobie de l’ammonium, et d’autres filières. Compte tenu des importants avantages de la séparation de l’urine établis par les résultats précédents, un générateur d’influents phénoménologique, flexible et dynamique a été adapté afin de fournir des données dynamiques réalistes concernant les flux d'urine et des eaux usées dans les différents scénarios de rétention d'urine. Enfin, comme la combinaison complexe de processus biologiques, chimiques et physiques conduit à un problème lourd en calcul, une étude de faisabilité (temps de calcul et fiabilité) a été réalisée sur l'optimisation multi-objectif. L'obtention d'un ensemble de solutions qui évite toute discrimination préalable entre les coûts, l'environnement et les performances ont permis la discussion des enjeux impliqués. Finalement, la plateforme complète a été appliquée à plusieurs cas d’étude et clarifie les aspects opérationnels des options plus durables en matière de gestion et de traitement des eaux usées.

Wastewater treatment plants are moving towards energy and nutrients recovery facilities. Simultaneously, they are submitted to stricter regulation with respect to environment and human health. Facing the great challenge of reducing operational costs along with the reduction of environmental impacts and the guaranty of plants robustness, tools might be developed in order to provide an integrated assessment. The goal of this work is to develop a reliable and predictive framework containing rigorous dynamic wide-plant modelling, extended boundaries life cycle assessment for scenarios evaluation and an efficient multi-objective optimization tool. The developed framework for environmental evaluation coupled to dynamic modelling was initially applied to several case studies including urine source separation, enhanced primary clarification and urine treatment by nitritation/ anaerobic ammonium…

Advisors/Committee Members: Sperandio, Mathieu (thesis director), Ahmadi, Aras (thesis director), Tiruta-Barna, Ligia (thesis director).

▼ 

Ces travaux de thèse ont pour objectif de contribuer au développement de procédés innovants pour les assemblages contenant des métaux durs. Le procédé d’expansion à froid, dont l’efficacité a été prouvée à de nombreuses reprises sur les alliages d’aluminium et dont les qualités sont nombreuses, a attiré notre attention. L’objectif de la thèse est d’apporter des éléments de réponse quant à l’intérêt de l’utilisation du procédé d’expansion au sein des métaux durs, mesuré notamment par son impact sur la performance en fatigue. Plus généralement, il s’agit de comprendre son fonctionnement et son mode d’action au sein de ces alliages à hautes performances. Dans les travaux réalisés, les challenges scientifiques et techniques s’articulent autour de plusieurs thématiques d’étude. Des essais expérimentaux ont été effectués en vue de prouver la faisabilité du procédé mais aussi de mesurer de son impact sur la tenue fatigue d’alésages en alliages de titane (Ti-6Al-4V), en acier inoxydables à durcissement structural (15-5PH) mais aussi en superalliages à base Nickel (Inconel 718). L’efficacité du procédé a été prouvée et les gains apportés par la technologie sont importants. D’un autre côté, la problématique de la détermination des champs résiduels en bord de trou reste un réel défi pour la communauté intéressée par l’expansion à froid. La considération cette fois-ci des métaux durs apporte un degré supplémentaire de nouveauté et d’inconnu. La méthodologie générale employée réside dans la considération d’études numériques et expérimentales afin d’étudier la réponse des métaux durs à l’expansion à froid. Des modèles éléments finis axisymétriques ont été développés en vue de simuler le procédé complet d’expansion à froid réalisée au sein d’alésages et d’empilages de divers métaux durs. Les résultats numériques fournis ont été mis en parallèle avec ceux issus de mesures expérimentales, telles que la méthode du trou incrémental. Le but étant ainsi d’obtenir les cartographies les plus fiables possibles des contraintes résiduelles triaxiales générées en bord de trou mais aussi de rechercher de stratégies d’optimisations du procédé

This thesis aims to contribute to the development of innovative processes for mechanical components made of hard metals (Titanium, steels and superalloys). In the aeronautical field, the design of ever more efficient and reliable structures remains a technical challenge. In mechanical assemblies, hole edges are the seats of high stress concentrations and are a major risk site for crack initiation. To fight against this damage, manufacturing technologies such as cold expansion are widespread for aluminium applications but not for hard metal. The objective of this study is to provide answers concerning the impact of the cold expansion on the fatigue performance of holes and understand the mechanisms of the process in these high performance alloys. In the present work, the methodology proposed is to carry out both experimental and numerical studies of the response of hard alloy holes subjected to cold…

Advisors/Committee Members: Daidié, Alain (thesis director), Paredes, Manuel (thesis director).

▼ 

Cette thèse traite de la vérification formelle de systèmes critiques où la correction du système dépend du respect des contraintes temporelles. La première partie étudie la modélisation et la vérification formelle par model-checking de systèmes temps réel dans le contexte de l’industrie aéronautique et spatiale. La deuxième partie décrit notre méthode d’exploitation des symétries pour les réseaux de Petri temporels. Nous définissons un opérateur de composition symétrique pour la construction de réseaux. Puis nous proposons des solutions pour la construction d’espaces d’états quotients par la relation d’équivalence induite par les symétries. Notre méthode s’applique aux réseaux de Petri, temporels ou non. A notre connaissance il s’agit de la première méthode applicable aux réseaux de Petri temporels. Des résultats expérimentaux encourageants sont présentés.

This thesis deals with formal verification of critical systems where the system’s correction depends on compliance with time constraints. The first part studies the formal modeling and verification by model-checking of realtime systems in the context of the aerospace industry. The second part describes our method for symmetry reduction of Time Petri Net. We define a symmetric composition operator for building Net. Then we present our solution for construction of quotients of the state spaces by the equivalence relation induced by symmetries. Our method applies to Petri nets, temporal or not, but to our knowledge this is the first methodology for Time Petri Nets. Encouraging experimental results are presented.

Advisors/Committee Members: Vernadat, François B. (thesis director), Berthomieu, Bernard (thesis director), Jenn, Éric (thesis director).

▼ 

Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie basée sur les modèles pour gérer la complexité de la conception des systèmes autonomiques cognitifs intégrant des objets connectés. Cette méthodologie englobe un ensemble de patrons de conception dont nous avons défini pour modéliser la coordination dynamique des processus autonomiques pour gérer l’évolution des besoins du système, et pour enrichir les systèmes avec des propriétés cognitives qui permettent de comprendre les données et de générer des nouvelles connaissances. De plus, pour gérer les problèmes reliés à la gestion des big data et à la scalabilité du système lors du déploiement des processus, nous proposons une plate-forme sémantique supportant le traitement des grandes quantités de données afin d’intégrer des sources de données distribuées et hétérogènes déployées sur le cloud pour générer des connaissances qui seront exposées en tant que service (KaaS). Comme application de nos contributions, nous proposons un système cognitif prescriptif pour la gestion du plan de traitement du patient. Ainsi, nous élaborons des modèles ontologiques décrivant les capteurs et le contexte du patient, ainsi que la connaissance médicale pour la prise de décision. Le système proposé est évalué de point de vue clinique en collaborant avec des experts médicaux, et de point de vue performance en proposant des différentes configurations dans le KaaS.

In this thesis, we propose a collaborative model driven methodology for designing Autonomic Cognitive IoT systems to deal with IoT design complexity. We defined within this methodology a set of autonomic cognitive design patterns that aim at (1) delineating the dynamic coordination of the autonomic processes to deal with the system's context changeability and requirements evolution at run-time, and (2) adding cognitive abilities to IoT systems to understand big data and generate new insights. To address challenges related to big data and scalability, we propose a generic semantic big data platform that aims at integrating heterogeneous distributed data sources deployed on the cloud and generating knowledge that will be exposed as a service (Knowledge as a Service – KaaS). As an application of the proposed contributions, we instantiated and combined a set of patterns for the development of prescriptive cognitive system for the patient treatment management. Thus, we elaborated two ontological models describing the wearable devices and the patient context as well as the medical knowledge for decision-making. The proposed system is evaluated from the clinical prescriptive through collaborating with medical experts, and from the performance perspective through deploying the system within the KaaS following different configurations

Advisors/Committee Members: Drira, Khalil (thesis director), Exposito Garcia, Ernesto José (thesis director).

▼ 

Dans les industries de procédés, les opérations de pompage et de transformation sont fondamentales et omniprésentes. Durant ces opérations unitaires (incluant des transferts de chaleur, de matière et de quantités de mouvement), les produits évoluent (réactions chimiques et biochimiques, croissances microbiennes, traitements thermiques, etc.) induisant dans de nombreux cas des phénomènes d'encrassement avec des cinétiques et des intensités variables. Les recherches issues de l’INRA ont conduit à la mise au point d’un capteur d’encrassement basé sur une analyse thermique différentielle et locale. Ce dernier permet le contrôle en continu et en ligne du niveau d’encrassement d’un équipement et a été protégé par brevet. L’entreprise Neosens a acquis une licence d’exploitation exclusive sur ce brevet afin de développer et commercialiser le produit dont les limites sont maintenant connues.Dans ce travail, nous visons à atteindre deux objectifs majeurs en vue de répondre aux nouvelles problématiques posées. Le premier doit permettre la mise au jour d’un capteur d’encrassement en utilisant les technologies microsystèmes. Le second vise la validation d’un nouveau mode de fonctionnement et d’une méthode pour le contrôle de l’encrassement. Ce travail s'appuie naturellement sur les travaux antérieurs et les principales phases de recherche ont porté sur la conception, la réalisation et l'intégration d'éléments sensibles sur les bases technologiques des microsystèmes, l'intégration des régimes thermiques permanent et périodique associés au traitement en ligne du signal et à la validation expérimentale aux échelles laboratoire, pilote et industrielles des géométries et configurations nouvelles.Les travaux de recherche ont permis de fiabiliser et d’améliorer considérablement les performances métrologiques. Le microsystème réalisé apparaît comme complémentaire du capteur existant en termes de limites de détection et de quantification.

In industrial processes including agro and bioprocess, fouling is considered to be a complex and misunderstood phenomenon. Unit operations (including heat, mass and momentum transfers) are carried out in continuous, batch or fed-batch processes. During these operations, the products may evolve (chemical and biochemical reactions, microorganisms growth and activity, etc.) and fouling may occur with a wide range of kinetics from minutes up to years and dimensions from micrometers up to centimeters. Research issued from INRA led to develop a fouling sensor based on local differential thermal analysis and to patent this system. The device enables on-line and continuous monitoring of fouling propensity. Neosens company acquired an exclusive licence and develop and commercialize the sensor whose operating limits are known. In this work, our scientific and technological objectives are to break new locks through: (i) the realization of a fouling sensor based on microsystems technologies, (ii) the investigation and validation of an alternative thermal working mode and a method for fouling monitoring. Based on…

Advisors/Committee Members: Fillaudeau, Luc (thesis director).