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Un des objectifs du Femtomagnetisme est de contrôler l’aimantation des matériaux avec des impulsions laser femtoseconde. Il a été démontré qu’une réponse magnéto-optique (MO) cohérente a lieu avant la thermalisation des populations de spins dans une configuration pompe-sonde MOKE. Elle résulte du couplage cohérent spin-photon dû à l’interaction spin-orbite. Une description simplifiée de cet effet a été faite en tenant compte d’un système à huit niveaux couplés au champ laser. La cohérence MO est définie par le temps de déphasage dépendent du champ T2MO. Dans ce travail, il est montré que la réponse MO cohérente d’un grenat dopé au bismuth peut être mesurée directement avec différentes configurations de mélange à quatre ondes MO. L’importance de connaître la phase spectrale de l’impulsion pour obtenir T2MO a été étudié. Avec des impulsions de 10fs dans le proche infra-rouge, une mesure de T2MO donne (2.8+/-1)fs, c. à d., du même ordre de grandeur que le temps de déphasage des charges.

One of the goals of Femtomagnetism is to manipulate the magnetization of materials using femtosecond optical pulses. It has been shown in ferromagnetic films that a magneto-optical (MO) coherent response takes place before the thermalization of the spins populations in a pump and probe MOKE experiment. It results from the coherent spin-photon coupling mediated by the spin-orbit interaction. A simplified description of this effect has been made by considering an eight-level system coupled with the laser field. The MO coherence can be defined by the magnetic field dependent dephasing time T2MO. In the present work, it is shown that the coherent MO response of a bismuth-doped garnet can be directly measured in different degenerated MO four-wave mixing configurations. The importance of well-knowing the spectral phase of the pulse to measure T2MO was studied. Using 10fs near infra-red pulses, T2MO was shown to be (2.8+/-1)fs that is of the same order of the charges dephasing time.

Advisors/Committee Members: Bigot, Jean-Yves (thesis director).

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Les équations de Kadomtsev-Petviashvili (KP) décrivent les ondes de faible amplitude et de grande longueur se déplaçant à la surface de l'eau, principalement dans la direction (Ox). Quant à l'équation de Benjamin-Ono (BO), elle décrit de telles ondes se déplaçant à l'intérieur de l'eau. On s'intéresse à ces équations vue en tant qu'équations de type Benjamin-Bona-Mahony (BBM). Notre travail se divise alors en trois parties. Dans la première partie, on rappelle la modélisation des différentes équations. On montre plus particulièrement que les modèles BBM s'obtiennent à partir du principe fondamental de la dynamique. On compare alors les solutions des équations de KP, respectivement de BO, avec les solutions des équations de type BBM d'un point de vue théorique, puis numérique. Dans la seconde partie, on s'intéresse à certaines propriétés qualitatives des équations généralisées de type BBM. Des résultats de prolongement en temps des normes de Sobolev, de décroissance en temps et de prolongement unique des solutions sont établis. Enfin, on termine avec une étude numérique des solutions des équations KP généralisées en dimension 3 d'espace. Dans cette dernière partie, en collaboration avec F. Hamidouche et S. Mefire, on inspecte numériquement les phénomènes de dispersion, d'explosion en temps fmi, de comportement solitonique et d'instabilité transversale.

The Kadomtsev-Petviashvili equations (KP) describe the small amplitude long wave moving mainly in the x-direction in shallow water. As for ti Benjamin-Ono equation (BO), it describes such waves moving inside water. We are interested in these equations seen as equations of Benjamin-BonaMahony type (BBM). Our work is subdivided in three parts. ln the first one, we recall the modelling of the different equations. More particularly, we show that the BBM models are obtained from the fundamental principle of dynamics via an asymptotic analysis. We compare then the solutions of the KP equations, respectively of the BO one, with the solutions of the equations of BBM type. ln the second part, we are interested in sorne qualitative properties of the generalized equations of BBM type. Sorne results of continuation in time of bounds on Sobolev norms, decay in time and unique continuation of the solutions, are established. Finally, we conclude with a numerical study of the solutions of the generalized KP equations in space dimension 3. (n this last part, in collaboration with F. Hamidouche and S. Mefire, we inspect numerically the phenomena of dispersion, blow-up in finite time, solitonic behaviour and transverse instability.

Advisors/Committee Members: Tzvetkov, Nikolay (thesis director).

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Neuronal ceroid lipofuscinoses (NCLs) are inherited severe neurodegenerative diseases of childhood. NCLs are characterised by progressive, selective neuronal death and lysosomal accumulation of autofluorescent storage material. Due to the poor knowledge on the functions of the proteins primarily defective in NCLs, the intracellular changes critical to the pathogenesis of NCLs are not known. In this thesis study, the primary functions of CLN3, a protein defective in classic juvenile onset form of NCLs (juvenile CLN3 disease), was studied in terms of its protein interactions. CLN3 was determined to interact with Na+, K+ ATPase and associated fodrin cytoskeleton and 78 kDa glucose-regulated protein/immunoglobulin heavy chain binding protein (GRP78/BiP). Plasma membrane association and ouabain-induced endocytosis of Na+, K+ ATPase were found to be impaired in CLN3-deficient neurons. This suggests that CLN3 may play a role in the ouabain-regulated non-pumping functions of Na+, K+ ATPase, including intracellular signalling, apoptosis and calcium oscillations. Furthermore, putative structural changes in the fodrin cytoskeleton were observed in CLN3-deficient mouse brain sections and patient cells implying that fodrin-associated events in axonal and synaptic intracellular trafficking, synaptic transmission, and neuritogenesis may also be compromised in early stage of juvenile CLN3 disease. CLN3 was also found to interact with Hook1 involved in late endosomal/lysosomal maturation and with microtubular motor protein complexes, dynein-dynactin and kinesin-2-dynactin. CLN3 was shown to associate with the motor proteins most likely through direct interactions with Rab7 GTPase and its effector Rab7-interacting lysosomal protein (RILP). Rab7 and its effectors have been reported to regulate both minus and plus end-directed microtubular membrane trafficking. Interestingly, membrane trafficking was found to be affected in CLN3 deficiency demonstrated by abnormal intracellular position of late endosomes/lysosomes and unbalanced functional GTP/GDP cycle of Rab7 as well defects in the late endosomal targeting of endocytosed cargo and kinesin-dependent movement of late endosomes/lysosomes in CLN3-deficient cells. These results suggest that Rab7-guided motor protein functions in neurons, such as axonal retrograde trafficking of neurotrophins, neurite outgrowth and maturation, and transportation of neuronal autophagic vesicles could also be affected in CLN3 disease. This thesis work has provided important novel data on the functions of CLN3 and the primary intracellular defects possibly resulting in CLN3 disease. This study also contributes to the determination of the pathogenesis of other NCLs and general processes of neurodegeneration.

Neuronaaliset seroidilipofuskinoosit eli NCL-taudit ovat periytyviä, lapsuusiässä ilmeneviä keskushermostoa rappeuttavia sairauksia. NCL-taudeille on tunnusomaista etenevä selektiivinen hermosolujen kuolema ja autofluoresoivan materiaalin kertyminen lysosomeihin. NCL-tautien tautimekanismit…

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Critical cellular decisions such as should the cell proliferate, migrate or differentiate, are regulated by stimulatory signals from the extracellular environment, like growth factors. These signals are transformed to cellular responses through their binding to specific receptors present at the surface of the recipient cell. The epidermal growth factor receptor (EGF-R/ErbB) pathway plays key roles in governing these signals to intracellular events and cell-to-cell communication. The EGF-R forms a signaling network that participates in the specification of cell fate and coordinates cell proliferation. Ligand binding triggers receptor dimerization leading to the recruitment of kinases and adaptor proteins. This step simultaneously initiates multiple signal transduction pathways, which result in activation of transcription factors and other target proteins, leading to cellular alterations. It is known that mutations of EGF-R or in the components of these pathways, such as Ras and Raf, are commonly involved in human cancer. The four best characterized signaling pathways induced by EGF-R are the mitogen-activated protein kinase cascades (MAPKs), the lipid kinase phosphatidylinositol 3 kinase (PI3K), a group of transcription factors called Signal Transducers and Activator of Transcription (STAT), and the phospholipase Cγ; (PLCγ) pathways. The activation of each cascade culminates in kinase translocation to the nucleus to stimulate various transcription factors including activator protein 1 (AP-1). AP-1 family proteins are basic leucine zipper (bZIP) transcription factors that are implicated in the regulation of a variety of cellular processes (proliferation and survival, growth, differentiation, apoptosis, cell migration, transformation). Therefore, the regulation of AP-1 activity is critical for the decision of cell fate and their deregulated expression is widely associated with many types of cancers, such as breast and prostate cancers. The aims of this study were to characterize the roles of EGF-R signaling during normal development and malignant growth in vitro and in vivo using different cell lines and tissue samples. We show here that EGF-R regulates cell proliferation but is also required for regulation of AP-1 target gene expression in fibroblasts in a MAP-kinase mediated manner. Furthermore, EGF-R signaling is essential for enterocyte proliferation and migration during intestinal maturation. EGF-R signaling network, especially PI3-K-Akt pathway mediated AP-1 activity is involved in cellular survival in response to ionizing radiation. Taken together, these results elucidate the connection of EGF-R and AP-1 in various cellular contexts and show their importance in the regulation of cellular behaviour presenting new treatment cues for intestinal perforations and cancer therapy.

Solu jakaantuu, liikkuu, erilaistuu ja kuolee solun ulkopuolisten signaalien kuten kasvutekijöiden ohjaamana. Signaalit välittyvät soluun erityisten kasvutekijäreseptorien välityksellä. Yksi keskeinen signaalien välittäjä on…

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Dans ce travail, on montre des nouveaux résultats pour l’analyse et la synthèse des systèmes stables en temps fini et fixe. Ce genre des systèmes convergent exactement à un point d’équilibre dans une quantité du temps qui est fini et, dans le cas de systèmes stables en temps fixe, dans un temps maximal constant qui ne dépend pas des conditions initiales du système.Les chapitres 2 et 3 portent sur des résultats d’analyse ; ce premier present des conditions nécessaires et suffisants pour la stabilité en temps fixe des systèmes autonomes continues tandis que ce dernier combine l’approche de la fonction implicite de Lyapunov avec des résultats de stabilisation ISS pour étudier la robustesse de ce genre de systèmes.Les chapitres 4 et 5 présentent des résultats pratiques liés á la procédure de synthèse des contrôleurs et des observateurs. Le chapitre 4 emploie la méthode de la fonction de Lyapunov implicite afin d’obtenir des observateurs convergents en temps fini et fixe pour les systèmes linéaires MIMO. Le chapitre 5 utilise des propriétés d’homogénéité et des fonctions de Lyapunov implicites pour synthétiser un contrôleur de sortie en temps fixe pour une chaîne d’intégrateurs. Les résultats obtenus ont été validés par des simulations numériques et le chapitre 4 contient des tests de performance sur un pendule rotatif.

This work presents new results on analysis and synthesis of finite-time and fixed-time stable systems, a type of dynamical systems where exact convergence to an equilibrium point is guaranteed in a finite amount of time. In the case of fixed-time stable system, this is moreover achieved with an upper bound on the settling-time that does not depend on the system’s initial condition.Chapters 2 and 3 focus on theoretical contributions; the former presents necessary and sufficient conditions for fixed-time stability of continuous autonomous systems whereas the latter introduces a framework that gathers ISS Lyapunov functions, finite-time and fixed-time stability analysis and the implicit Lyapunov function approach in order to study and determine the robustness of this type of systems.Chapters 4 and 5 deal with more practical aspects, more precisely, the synthesis of finite-time and fixed-time controllers and observers. In Chapter 4, finite-time and fixed-time convergent observers are designed for linear MIMO systems using the implicit approach. In Chapter 5, homogeneity properties and the implicit approach are used to design a fixed-time output controller for the chain of integrators. The results obtained were verified by numerical simulations and Chapter 4 includes performance tests on a rotary pendulum.

Advisors/Committee Members: Efimov, Denis (thesis director), Perruquetti, Wilfrid (thesis director), Polyakov, Andrey (thesis director).

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L'objectif de notre thèse est d'appliquer la génomique en temps réel pour déchiffrer les caractéristiques génomiques bactériennes et les événements de recombinaison du génome des bactéries atypiques ainsi que leur impact sur les maladies infectieuses. Au cours de ma thèse, nous avons effectué une revue sur les outils bioinformatiques les plus courants utilisés en microbiologie clinique et mis en évidence l’impact de la recombinaison sur le comportement des bacteries. Le deuxième projet de notre thèse est de déchiffrer une epidémis de Staphylococcus saprophyticus causant des infections urinaires en utilisant la technologie MALDI-TOF MS et une analyse comparative du génome de S. saprophyticus pour comprendre leur évolution génomique. Nous avons démontré qu'il existe un groupe de S. saprophyticus géographiquement restreint à Marseille comparé au souches de Nice. De plus, nous avons montré que S. saprophyticus qui était initialement considéré comme une bactérie saprophyte a evolué pour devenir une bactérie pathogène à travers des recombinaisons massives et des « single nucleotide polymorphism », résultant d'une perte significative de gènes. Le troisième projet de notre thèse est une analyse comparative des génomes d'Enterococcus faecalis et d'E.faecium isolé chez l'homme, les animaux et l'environnement pour déchiffrer la différence de propagation et l'acquisition de déterminants antimicrobiens. Nous avons démontré qu'il existe une association directe entre l'absence de système CRISPR, la présence du gène ardA et l'acquisition de gènes de résistance à la vancomycine, qui différencient E. faecalis de E. faecium. Enfin nous avons decrit un nouveau genre bacterien Nissabacter.

The objective of our thesis is to applied the Real-time genomic approaches to decipher bacterial genomic features and genome recombination events of atypical bacteria and their impact on infectious diseases. During my thesis, we have reviewed the most common bioinformatics tools applicable in clinical microbiology and highlight how bacterial genome recombination have impacted their behaviour. The second project of our PhD is to decipher a community outbreak of Staphylococcus saprophyticus involved in (UTI) using MALDI-TOF MS technology and a comparative genome analysis of clinical and non-clinical S. saprophyticus to understand their genomic evolution. We demonstrated that there is a geographically restricted cluster of S. saprophyticus circulating in Marseille community as compared to Nice. Moreover, we showed that S. saprophyticus which was initially considered as a saprophytic bacterium has drifted to becoming a pathogenic bacterium through massive genome recombination and single nucleotide polymorphism events, resulting from a significant loss of genes. The third project of our work is a comparative genome evolutionary analysis of Enterococcus faecalis and Enterococcus faecium isolated from human, animals, and environment to decipher the difference in spread and the acquisition of antimicrobial determinants. We demonstrated that there is a…

Advisors/Committee Members: Rolain, Jean-Marc (thesis director).

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Le développement de matériaux polymères intelligents a suscité beaucoup d'intérêt au cours de la dernière décennie. Les matériaux intelligents sont décrits comme des matériaux capables de modifier leurs propriétés et leurs fonctions en réponse à de petits changements environnementaux externes, tels que des fluctuations de température ou de pH. Dans ce domaine en rapide évolution, la chimie supramoléculaire, notamment celle faisant appel aux interactions hôte-invité, est apparue comme un outil puissant pour la création de ces matériaux adaptatifs en raison de leur nature dynamique, réversible et leur sensibilité à divers stimuli externes. L'intégration de ces assemblages supramoléculaires dynamiques dans des charpentes polymères a permis de développer de nouveaux matériaux polymères avancés pouvant être stimulés en exploitant la réversibilité des complexes. Dans ce travail, les molécules hôtes de type cyclophane comme le cyclobis (paraquat-p-phénylène) et le cyclobis (paraquat-4.4'-biphénylène) ont été intégrées de manière réversible dans des systèmes macromoléculaires hydrophiles (homopolymères, hydrogels) fonctionnalisés par des motifs de reconnaissance moléculaires riches en électrons (Naphtalène, TTF). Dans le cas des hydrogels thermosensibles, nous avons montré qu’ils étaient capables de mémoriser un temps d’exposition à une certaine température. La complexation de ces molécules de cyclophane s'accompagnant d'un changement de couleur, ces matériaux pourront être utilisés en tant que capteur de température avec un mode de lecture visuel.

The development of smart or intelligent polymeric materials has gained a lot of attention over the past decades. Smart materials are described as materials that are capable of altering their properties and functions in response to small external environmental changes such as fluctuations in temperature. Within this rapidly advancing field, supramolecular chemistry, including host-guest complexation, has emerged as a powerful tool for the creation of these responsive materials due to their dynamic, reversible and adaptive nature towards external stimuli. These host-guest inclusion complexes consist mostly of a macrocyclic host molecule which can interact in a highly controlled and selective manner with one or more smaller guest molecules, via both random non-covalent interactions and specific three-dimensional spatial arrangements. The integration of these dynamic supramolecular assemblies into conventional polymer chemistry through the incorporation of either the macrocyclic host or, mostly, the electron rich guest has allowed us to develop the next generation advanced materials in a less time-consuming way. In this PhD thesis macrocyclic host molecule cyclobis(paraquat-p-phenylene) and cyclobis(paraquat-4,4’-biphenylene) were incorporated in hydrophilic polymer systems (homopolymers, hydrogels) in a reversible manner. For thermoresponsive hydrogel systems, it was shown that they were able to remember how long they were exposed to a certain external temperature change. The…

Advisors/Committee Members: Woisel, Patrice (thesis director), Hoogenboom, Richard (thesis director).

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Soluteknologia, jossa käytetään uudelleenohjelmoituja kantasoluja eli iPS-soluja (indused Pluripotent Stem cells), on luonut uusia mahdollisuuksia kantasolututkimukseen. iPS-soluteknologian avulla voidaan tuottaa potilasspesifisiä monikykyisiä kantasolulinjoja, joista voidaan tuottaa elimistön eri solutyyppejä. iPS-soluja voidaan ylläpitää erilaisilla viljelymenetelmillä. Hiiren alkion ihon fibroblastisolujen –viljelymallissa, solut kasvavat yhdessä hiiren alkion ihon fibroblastisolujen eli MEF-solujen (Mouse Embryonic Fibroblasts) kanssa. Viljelymallissa MEF-solujen tehtävänä on ylläpitää iPS-solujen pluripotenttisuutta. Ennen kuin MEF-solut voivat ylläpitää iPS-solujen pluripotenttisuutta, tulee ne inaktivoida eli saada jakautumiskyvyttömiksi esimerkiksi mitomysiini C:n avulla. Pluripotenttisuutta ylläpidetään myös fibroblasti-kasvutekijöiden avulla. Opinnäytetyön tavoitteena oli löytää eri valmistajien reagensseista parhaiten soluviljelyä tehostavat reagenssit, jotka sopisivat tutkimusryhmän käyttämille solulinjoille. Tutkimuksessa testattiin eri valmistajien MEF-soluja, mitomysiini C:tä ja fibroblasti-kasvutekijää. MEF-solujen ja fibroblasti-kasvutekijän vaikutuksia soluviljelyyn tutkittiin kahden solulinjan avulla. Mitomysiini C:n vaikutuksia tutkittiin inaktivoimattomilla MEF-soluilla. Tutkimuksessa eri tuotteiden vaikutuksia soluviljelyn tehokkuuteen arvioitiin morfologisten ja immunovärjäystulosten perusteella. Eri valmistajien reagenssit vaikuttivat solulinjoihin hyvin eri tavalla. Saadut tulokset soluviljelyn tehokkuuteen eri valmistajien reagenssien välillä olivat hyvin selkeät. Toiset tuotteet aiheuttivat soluviljelmiin runsaasti erilaistunutta iPS-solukasvustoa ja toiset valmisteet saivat aikaan soluviljelmissä solukolonioiden hyvän kasvun, jossa oli hyvin vähän erilaistunutta solukasvustoa.

iPS-technology (induced Pluripotent Stem cells) has created new possibilities for stem cell research. When patient specific stem cell lines are available, all kinds of cells that can be found in human body can be produced. These iPS cells can be maintained in a different kind of cell culture methods. In the culture method where mouse fibroblast cells (MEF-cells) are used, iPS cells are growing with the MEF-cells. These MEF-cells maintain the iPS cells´ pluripotency. Before MEF-cells can maintain the pluripotency of iPS cells, they must be inactivated, for examble, by mitomycin C. Pluripotency is also maintained with fibroblast growing factors. The goal of this Bachelor thesis was to find the best product to accelerate cell culture of different companies and to find the product that is suitable for heart group cell lines. Different companies´ mouse embryonic fibroblast cells, mitomycin C and fibroblast growth factor were tested. When MEF-cells and fibroblast growth factor were tested two cell lines were used. When mitomycin C was tested, inactivated MEF-cells were used. The results of morphology and immunostaining were used when testing products. Different kinds of results of the effects of different…

Advisors/Committee Members: Tampereen ammattikorkeakoulu.

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[pt] A Cartografia propicia, através de seus produtos, o estabelecimento de uma capacidade reflexiva sobre a dimensão espacial de um dado recorte. Corrobora para que diversas análises espaciais sejam elaboradas retratando processos, fenômenos e padrões da superfície terrestre. Apesar desta capacidade, ao longo do tempo, a ciência cartográfica foi submetida à primazia do positivismo lógico, desconsiderando aspectos imateriais e que transcendem aquilo que é observável, desvalorizando a dimensão do imaginário e das realidades passíveis de serem representadas, relegando-as à condição de devaneio e de irrealidade. Contrariamente, esta perspectiva assume centralidade quando dialogada com a arte. Como exemplo cita-se a literatura fantástica, que opera na relação direta entre a ficção e a realidade, fazendo-se utilizar, em muitos casos, de mapas (entre outras representações) visando à espacialização dos universos onde as narrativas se desenrolam. A cartografia subsidia e é subsidiada pelo imaginário, promovendo a representação espacial destes universos imateriais. Assim, buscar-se-á entender como a Cartografia Fantástica representada no universo imaginado de J. R. R. Tolkien contribui para a compreensão das relações geográficas existentes no imaginário do autor. Para tal fim, torna-se necessário que se visitem as fundações criacionais do universo imaginado, percorrendo-se por significados e simbolismos expressos a partir de acontecimentos vivenciados e que perfazem a construção de paisagens fantásticas. Como consequência, tomam-se rebatimentos interpretativos que alçam a realidade dada a múltiplas possibilidades. A cartografação e a construção de uma ardo grafia são fruto deste mesmo processo. Estabelece-se como resultante de interpretações forjadas a partir da recepção, decodificação e transformação das informações transmitidas por Tolkien e que são moldadas a partir de um background histórico, cultural e cognitivo daquele que a concebe.

[en] Cartography provides, through its products, the establishment of a reflective capacity on the spatial dimension of a given area. It corroborates that several spatial analyzes are elaborated portraying processes, phenomena and patterns of the Earth s surface. Despite this ability, over time, cartographic science has been subjected to the primacy of logical positivism, disregarding immaterial aspects and transcending what is observable, devaluing the dimension of the imaginary and the realities that can be represented, relegating them to the condition of reverie and unreality. In contrast, this perspective assumes centrality when dialogued with art. As an example fantastic literature is mentioned, which operates in the direct relationship between fiction and reality, making use, in many cases, of maps (among other representations) aiming at the spatialization of the universes where the narratives unfold. Cartography subsidizes and is subsidized by the imaginary, promoting the spatial representation of these immaterial universes. Thus, we will try to understand how the Fantastic…

Advisors/Committee Members: AUGUSTO CESAR PINHEIRO DA SILVA.

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Ainoastaan erittäin monikykyisistä eli pluripotenteista kantasoluista voidaan tuottaa kaikkia yksilön solutyyppejä ja tällaisia kantasoluja ovat alkion kantasolut ja ns. iPS-solut. Indusoidut pluripotentit kantasolut (iPS-solut) ovat kantasoluja, jotka on tuotettu uudelleen ohjelmoimalla erilaistuneita somaattisia soluja. iPS-soluteknologian avulla on mahdollista tuottaa tautimalleja esimerkiksi geneettisille sydänsairauksille ja tutkia geenivirheiden vaikutusta sydänsolujen toimintaan ja kehittymiseen. Tulevaisuudessa iPS-soluteknologialla tuotetuilla kantasoluilla voidaan myös mahdollisesti korjata kudosvauriota, esimerkiksi sydäninfarktin jälkeen, koska potilaan omista iPS-soluista tuotettuina ne eivät aiheuta hylkimisreaktiota. Sydänlihassoluja voidaan erilaistaa pluripotenteista kantasoluista useilla eri menetelmillä. Kantasolututkimuksen tavoitteena on tuottaa sydänsoluja terapeuttisiin sovelluksiin, ja siksi on tärkeää kehittää menetelmiä, joissa ei käytetä terveydelle vaarallisia eläinperäisiä materiaaleja. Yksi tällainen menetelmä on pienmolekyylierilaistusmenetelmä, jossa kantasolut erilaistetaan erilaistumisen signalointireitteihin vaikuttavien pienmolekyylien avulla. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää mahdollisia solulinjojen välisiä eroja sydänerilaistustehokkuudessa käytettäessä pienmolekyylierilaistusmenetelmää. Tarkoituksena oli erilaistaa neljä iPS-solulinjaa pienmolekyylierilaistusmenetelmällä sydänlihassoluiksi eri solumäärillä, karakterisoida niitä ja verrata tuloksia keskenään. Karakterisointiin käytettiin immunosytokemiallisia värjäyksiä ja Cytospin-menetelmää. Osa opinnäytetyön tausta-aineistosta on luottamuksellista, eikä sitä esitellä tässä julkaisussa. Solulinjojen välillä havaittiin selkeitä eroja erilaistumistehokkuuksissa. Myös saman solulinjan eri erilaistuskertojen välillä oli eroja. Menetelmän toistettavuus ja ennustettavuus todettiin heikoiksi ja rutiininomainen käyttö hankalaksi. Jotta päästäisiin parhaisiin erilaistumistuloksiin, menetelmä tulisi optimoida jokaiselle solulinjalle erikseen.

Only pluripotent stem cells can be used to produce any human cell types and such cells are human embryonic stem cells and iPS-cells. Induced pluripotent stem cells (iPS-cells) are cells which are made by reprogramming somatic cells. With iPS-cell technology, it is possible to produce disease models for genetic heart diseases and study the effects on the gene mutations to cardiomyocytes development and function. In future, iPS-cells can be used to fix tissue damage, for example, after myocardial infarction. A patient’s body doesn’t ostracize iPS-cells, because they are made from a patient’s own somatic cells. Cardiomyocytes can be differentiated from stem cells by different methods. The main aim of the research is to produce cardiac cells for clinical applications. Therefore, it is important to generate methods, which do not contain any material of animal origin. One of these methods, is small molecule differentiation method. In this method, pluripotent stem cells are…

Advisors/Committee Members: Tampereen ammattikorkeakoulu.

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Autoimmune diseases are a major health problem. Usually autoimmune disorders are multifactorial and their pathogenesis involves a combination of predisposing variations in the genome and other factors such as environmental triggers. APECED (autoimmune polyendocrinopathy-candidiasis-ectodermal dystrophy) is a rare, recessively inherited, autoimmune disease caused by mutations in a single gene. Patients with APECED suffer from several organ-specific autoimmune disorders, often affecting the endocrine glands. The defective gene, AIRE, codes for a transcriptional regulator. The AIRE (autoimmune regulator) protein controls the expression of hundreds of genes, representing a substantial subset of tissue-specific antigens which are presented to developing T cells in the thymus and has proven to be a key molecule in the establishment of immunological tolerance. However, the molecular mechanisms by which AIRE mediates its functions are still largely obscure. The aim of this thesis has been to elucidate the functions of AIRE by studying the molecular interactions it is involved in by utilizing different cultured cell models. A potential molecular mechanism for exceptional, dominant, inheritance of APECED in one family, carrying a glycine 228 to tryptophan (G228W) mutation, was described in this thesis. It was shown that the AIRE polypeptide with G228W mutation has a dominant negative effect by binding the wild type AIRE and inhibiting its transactivation capacity in vitro. The data also emphasizes the importance of homomultimerization of AIRE in vivo. Furthermore, two novel protein families interacting with AIRE were identified. The importin alpha molecules regulate the nuclear import of AIRE by binding to the nuclear localization signal of AIRE, delineated as a classical monopartite signal sequence. The interaction of AIRE with PIAS E3 SUMO ligases, indicates a link to the sumoylation pathway, which plays an important role in the regulation of nuclear architecture. It was shown that AIRE is not a target for SUMO modification but enhances the localization of SUMO1 and PIAS1 proteins to nuclear bodies. Additional support for the suggestion that AIRE would preferably up-regulate genes with tissue-specific expression pattern and down-regulate housekeeping genes was obtained from transactivation studies performed with two models: human insulin and cystatin B promoters. Furthermore, AIRE and PIAS activate the insulin promoter concurrently in a transactivation assay, indicating that their interaction is biologically relevant. Identification of novel interaction partners for AIRE provides us information about the molecular pathways involved in the establishment of immunological tolerance and deepens our understanding of the role played by AIRE not only in APECED but possibly also in several other autoimmune diseases.

Autoimmuunisairaudet, kuten diabetes, ovat huomattava kansanterveydellinen ongelma. Yleensä autoimmuunisairaus syntyy usean perinnöllisen ja ympäristöstä johtuvan tekijän summana. APECED (autoimmune…

▼ Stanniocalcin-1 (STC-1) is a 56 kD homodimeric protein which was originally identified in bony fish, where it regulates calcium/phosphate homeostasis and protects against toxic hypercalcemia. STC-1 was considered unique to fish until the cloning of cDNA for human STC-1 in 1995 and mouse Stc-1 in 1996. STC-1 is conserved through evolution with human and salmon STC-1 sharing 60% identity and 80% similarity. The surprisingly high homology between mammalian and fish STC-1 and the protective actions of STC-1 in terminally differentiated neurons, originally reported by my colleagues, prompted me to further study the role of STC-1 in cell stress and differentiation. One purpose was to determine whether there is an inter-relationship between terminally differentiated cells and STC-1 expression. The study revealed an accumulation of STC-1 in mature megakaryocytes and adipocytes, i.e. postmitotic cells with limited or lost proliferative capacity. Still proliferating uninduced cells were negative for STC-1 mRNA and protein, whereas differentiating cells accumulated STC-1 in their cytoplasm. Interestingly, in liposarcomas the grade inversely correlated with STC-1 expression. Another aim was to study how STC-1 gene expression is regulated. Given that IL-6 is a cytokine with neuroprotective actions, by unknown mechanisms, we examined whether IL-6 regulates STC-1 gene expression. Treatment of human neural Paju cells with IL-6 induced a dose-dependent upregulation of STC-1 mRNA levels. This induction of STC-1 expression by IL-6 occurred mainly through the MAPK signaling pathway. Furthermore, I studied the role of IL-6-mediated STC-1 expression as a mechanism of cytoprotection conferred by hypoxic preconditioning (HOPC) in brain and heart. My findings show that Stc-1 was upregulated in brain after hypoxia treatment. In the brain of IL-6 deficient mice, however, no upregulation of Stc-1 expression was evident. After induced brain injury the STC-1 response in brains of IL-6 transgenic mice, with IL-6 overexpression in astroglial cells, was stronger than in brains of WT mice. These results indicate that IL-6-mediated expression of STC-1 is one molecular mechanism of HOPC-induced tolerance to brain ischemia. The protection conferred by HOPC in heart occurs during a bimodal time course comprising early and delayed preconditioning. Interestingly, my results showed that the expression of Stc-1 in heart was upregulated in a biphasic manner during HOPC. IL-6 deficient mice did not, however, show a similar biphasic manner of Stc-1 upregulation as did WT mice. Instead, only an early upregulation of Stc-1 expression was evident. The results suggest that the upregulation of Stc-1 during the delayed preconditioning is IL-6-dependent. The upregulated expression of Stc-1 during the early preconditioning, however, is only partly IL-6-dependent and possibly also directly mediated by HIF-1. These findings suggest that STC-1 is a pro-survival protein for terminally differentiated cells and that STC-1 expression may in fact be regulated by…

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Stem cells exist in most adult tissues. Some of these somatic stem cells may be more plastic than expected, not limited to generating new cells for the tissue of their origin. While such findings suggest a revolution in regenerative medicine, they remain controversial. Most stem cell research is based on transplantation experiments of isolated and often cultured cells in mice, and the results may be affected by the manipulation of the animals and the transplanted cells. Here, naturally chimeric twin cattle were used to investigate the differentiation potential of stem cells in a non-manipulated large mammal. Due to conjoined placental circulations, blood of the bovine twins is mixed for most of the fetal period, and circulating stem cells are effectively exchanged. We developed powerful methods for tracing their progeny in various tissues of freemartin cattle, females born as a twin to a bull. While from 10% to 90% of the hematopoietic system in freemartins was donor-derived, donor contribution to non-hematopoietic tissues was in most cases minor. Thus, hematopoietic stem cells and other cell types circulating in fetal blood do not generate significant numbers of non-hematopoietic cells in the development, growth and physiological turnover of bovine tissues. However, they may be important in tissue repair and regeneration, as suggested by increasing numbers of donor-derived cells in newly forming granulation tissue. Chimeric cattle were also used to investigate the generation of bovine B lymphocytes, which occurs differently than in the commonly studied human and mouse, and is poorly understood. The results indicate that the ileal Peyer s patch determines the peripheral B cell pool in young cattle, and is likely responsible for the production of the preimmune antibody repertoire by post-rearrangement strategies. To facilitate a direct analysis of bovine stem cells, the first antibodies against bovine CD34 were generated. The CD34 glycoprotein is commonly used as a marker for hematopoietic progenitors and endothelial cells in the human and mouse. CD34 mRNA was found to be alternatively spliced and widely expressed in cattle tissues. Using the new antibody, the protein was detected in most blood vessel endothelia, primitive hematopoietic cells and some non-hematopoietic cell types.

Kantasoluja on useimmissa aikuistenkin kudoksissa; tunnetuimpia näistä ovat luuytimen verikantasolut. Aikuisen kantasolujen on perinteisesti ajateltu tuottavan vain oman kudoksensa soluja. Viimeaikaisten tutkimusten mukaan osa niistä saattaa olla monikykyisempiä. Tämä mullistaisi lääketiedettä: monikykyisillä kantasoluilla voitaisiin korjata vaurioituneita elimiä. Tutkimukset ovat kuitenkin tuottaneet ristiriitaisia tuloksia. Niissä on yleensä siirretty eristettyjä soluja hiiriin, ja solujen ja eläinten käsittely vaikuttaa tuloksiin. Hiiren elimistö ei myöskään täysin vastaa ihmistä. Tässä tutkimuksessa selvitettiin kantasolujen erilaistumiskykyä käsittelemättömässä suureläimessä nautakaksosilla, joissa on luonnostaan kahden…

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Le travail de thèse porte sur l'utilisation des réseaux d’eau potable intelligents pour la détection des fuites. Il s’inscrit dans le cadre du projet SunRise qui vise à transformer la Cité Scientifique de l’Université de Lille en une ville intelligente et durable. Le campus représente une petite ville de 25000 habitants. Ce travail fait également partie du projet européen SmartWater4Europe, qui vise à développer 4 démonstrateurs des réseaux d’eau intelligents. Le travail comporte 5 parties. La première partie comprend une étude bibliographique sur les technologies pour la détection des fuites. La deuxième partie présente le démonstrateur SunRise Smart City, qui sert de support pour cette thèse. Cette partie détaille les instrumentations installées dans le site et les tests de simulation des fuites pour analyser l’efficacité d’un système acoustique de détection des fuites. La troisième partie comporte une analyse de consommation d’eau à différentes échelles pour les sous-compteurs et les compteurs généraux. Cette analyse est menée à l’aide d’une plateforme développée pour faciliter l’agrégation et l’interprétation des données. Cette partie présente aussi les fuites majeures en 2015. La quatrième partie concerne la détection des fuites en se basant sur le bilan d’eau. Elle présente aussi la stratégie du Contrôle Actif des Fuites (CAF) appliquée sur le site afin de réduire le niveau de l’Eau Non-Vendue (ENV). La dernière partie comporte l’application des méthodes avancées pour la détection des fuites. Ces méthodes comprennent l’approche CFPD ‘Comparison of Flow Pattern Distribution’, la méthode du Débit Nocturne Minimal (DNM) et deux approches statistiques développées.

This work concerns the use of the Smart Water Technology for the detection of water leakage. It is a part of SunRise project which aims at turning the Scientific Campus of the University of Lille into a large scale demonstrator site of the "Smart and Sustainable City". The campus is representative to a small town of 25000 inhabitants. This work is also a part of the European Project SmartWater4 Europe, which aims to develop 4 demonstrators of the Smart Water Technology. This thesis includes five parts. The first part includes a literature review concerning the technologies used in leakage detection. The second part presents the SunRise Smart City demonstrator, which is used as a basis for this thesis. This section details the instrumentation installed in the demo site as well as leak simulations tests to analyze the efficiency of an acoustic system of leakage detection. The third part focuses on the analysis of the water consumption at different time scales. Analysis concerns both sub-meters and bulk meters. It is conducted using a platform for the aggregation and the interpretation of the data. This part presents also major leakage events in 2015. The fourth part concerns leak detection using the water balance calculation based on the top down and bottom up approaches. It also presents the Active Leakage Control (ALC) strategy applied to the demo site…

Advisors/Committee Members: Shahrour, Isam (thesis director).

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Les variations de la lumière naturelle lors du passage d’un espace à un autre caractérisent de manière complexe, mais importante le design d’un bâtiment. Cette adaptation visuelle s’inscrit dans un processus spatiotemporel et influe sur le confort et le bien-être de ses occupants. La littérature fait état du peu de connaissances de la relation lumière espace-temps. Cette recherche propose donc d’étudier cette relation spatio-temporelle existant entre la lumière et l’espace, afin de qualifier un parcours architectural au moyen d’une expérimentation in situ et de segments filmiques. La recherche combine l’utilisation d’un luminance-mètre, d’une caméra vidéo et d’une méthode d’analyse d’images numériques afin de permettre l’évaluation des qualités spatio-temporelles de la lumière. Le parcours architectural est analysé selon la diversité et l’intensité des ambiances lumineuses en fonction du temps permettant de décrire les perceptions visuelles d’espaces transitions. Cette méthode dynamique offre un potentiel d’analyse et de création aux concepteurs désireux d’enrichir le design de séquences spatiales en favorisant la diversité lumineuse dans l’expérience architecturale. Mots clefs: adaptation visuelle, analyse d’images, ambiance lumineuse, contraste, éclairage naturel, espaces transitions, lumière perception visuelle, vidéo, spatio-temporel.

Natural light characterizes architecture in a complex manner, especially when considering its fluctuations and variations whenever we experience a transition or passage from a space to another. It also influences the comfort and the well-being of its occupants. This visual adaptation appears in a process that is translated into a spatio-temporal dynamics implying body movement from space to space. The literature review recognizes the lack of knowledge in the relation light-space-time. This research proposes to study this spatio-temporal relation existing between light and architectural space, to qualify an architectural promenade through in situ experimentation including filmic segments. The thesis develops an innovative ambient survey methodology integrating whereas variables of this research take into account the qualitative and quantitative aspects of light. It combines the use of a luminance-meter, a camcorder and the analysis of numerical images as a starting point for the assessment of spatio-temporal qualities of light. The resulting analysis allows a classification of luminous transitional experiences. The architectural promenade is analyzed according to the diversity and relative intensity of luminous ambiances in relation to time, which allows the development of a descriptive analysis of visual perceptions through spatial transitions. This method of analysis potentially favours the design of sequences of spaces while encouraging and applying principles of luminous diversity in architecture. Keywords: Contrast, daylight, images analysis, light, luminous ambiances, video, visual adaptation, visual perception, transitional spaces, spatio-temporal.

Advisors/Committee Members: Demers, Claude M. H., Potvin, André.

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Les systèmes hybrides sont largement étudiés pour modéliser des systèmes issus de différents domaines de l’ingénierie. De façon générale, l’évolution des systèmes hybrides est caractérisée par la combinaison de dynamiques continues et d’événements discrets. Les exemples de systèmes hybrides incluent les réseaux, les systèmes multi-agents, certains dispositifs mécaniques ou les convertisseurs de puissance. Les recherches sur les systèmes hybrides couvrent tous les champs de la théorie du contrôle tels que l'analyse de la stabilité ou les problèmes de commande et d'observation. Dans le contexte des systèmes à commutation, qui sont une classe particulière de systèmes hybrides, cette thèse vise à étudier le problème lié à l'extraction d'informations sur les paramètres et l'état du système à partir des mesures disponibles. Ceci peut être motivé par divers objectifs: la modélisation, la commande, la détection de fautes ainsi que leur identification pour la sécurité de systèmes. Pour ces raisons, l'identification et l'observation sont au cœur des problèmes de décision et contrôle. La première partie de la thèse est consacrée à étendre l'applicabilité des méthodes basées sur l'algèbre pour l'estimation de paramètre constant en ligne, développées par l'équipe projet INRIA - Non-A, pour le cas des systèmes à paramètres constants par morceaux. À cette fin, une procédure pour l'estimation des paramètres et des temps de commutation est développée dans le cadre des systèmes à commutation. Une telle approche permet une estimation algébrique simultanée des paramètres et instants de changement. La nouveauté et l'efficacité des algorithmes proposées pour l'identification se situent principalement dans leur nature non asymptotique. La deuxième partie de la thèse aborde le problème de construction d'observateur pour estimer l'état discret ainsi que l'état continu des systèmes à commutation. Étant donné que les systèmes hybrides sont régis par des dynamiques à la fois continues et discrètes, la difficulté du problème d’observation s’en trouve augmentée. Par exemple, il faut gérer les discontinuités inhérentes au système, les estimées désirées doivent être obtenues relativement rapidement (entre deux commutations ou événements discrets). Ainsi, nous proposons un observateur basé sur des techniques en temps fini (modes glissants) pour la reconstruction de l'état continu et du signal de commutation (état discret) en temps fini. Enfin, nous traitons une autre classe de systèmes à commutation où les paramètres, dans chaque sous-système, sont variables dans le temps. Pour ce type de modèles, appelés switched linear parameter varying systems, nous construisons un estimateur de l'état discret en utilisant des techniques d'identification de paramètres.

Hybrid systems have been widely studied in the literature and became a powerful tool for modeling systems coming from many engineering fields. A common definition of hybrid systems is a combination of both continuous-time and discrete event systems. Examples of hybrid systems include networks,…

Advisors/Committee Members: Belkoura, Lotfi (thesis director), Floquet, Thierry (thesis director).

▼ Les bactériophages ARN F-spécifiques sont des virus qui infectent Escherichia coli et possèdent une structure et une taille comparables à celles des principaux virus entériques pathogènes. Ils sont proposés comme indicateurs de pollution fécale du milieu hydrique, comme modèles du comportement des virus pathogènes dans l’environnement et comme outil de discrimination de l’origine de la pollution fécale. En effet, dans les eaux usées, il a été rapporté que les génogroupes II et III avaient principalement une origine humaine alors que les génogroupes I et IV avaient, quant à eux, plutôt une origine animale. Paradoxalement, peu de données existent quant à la répartition des différents génogroupes dans les eaux naturelles. L’objectif de ce travail a, par conséquent, été de préciser les relations existantes entre les différents génogroupes des phages ARN F-spécifiques et la pollution fécale et virale des eaux naturelles. Tout d’abord, nous avons développé les premiers systèmes de RT-PCR en temps réel capables d’identifier les quatre génogroupes dans les eaux environnementales. La sensibilité, la spécificité et la rapidité de détection constituent les avantages majeurs de cette approche. Par rapport aux outils existants, cette méthode permet de s’affranchir de l’étape de culture et donc de minimiser les problèmes engendrés par des taux d’inactivation importants des particules virales infectieuses, en réponse aux stress environnementaux. En effet, les études de persistance, réalisées aussi bien dans l’eau usée que dans l’eau souterraine, démontrent que, selon les conditions expérimentales, le génome phagique est de 3 à 20 fois plus résistant que les phages infectieux. Dans un second temps, l’analyse d’échantillons d’eaux usées urbaines nous a permis de vérifier que, malgré le changement de référentiel de mesure (génome versus particule infectieuse) inhérent à notre méthode de détection, les bactériophages ARN F-spécifiques pouvaient donner des informations intéressantes quant à la caractérisation de la pollution fécale. Dans ce type de milieu, les génogroupes II et III sont majoritairement retrouvés à des concentrations relativement stables au cours du temps. De manière ponctuelle, la présence du génogroupe I a pu, à la fois, être mise en relation avec les précipitations et avec la présence de pathogènes à caractère zoonotique (Cryptosporidium et Giardia), suggérant un apport de pollution animale par des phénomènes de ruissellement. Ceci a conforté l’idée que le génotypage pourrait constituer un outil intéressant de discrimination de l’origine de la pollution fécale. En revanche, la comparaison des résultats de génotypage aux concentrations en virus pathogènes montre que ces phages ne sont pas adaptés à la prédiction de la présence de norovirus et d’entérovirus, en raison d’un caractère saisonnier de ces derniers. Les deux études de cas consacrées aux eaux naturelles constituent l’étape majeure de notre étude. Dans un contexte de pollution principalement anthropique, il est démontré qu’au niveau de l’eau de rivière, le… Advisors/Committee Members: Gantzer, Christophe (thesis director).

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Ce manuscrit est dédié à l'étude de la stabilité et la stabilisation en temps fini des systèmes dynamiques interconnectés et problème de consensus en temps fini. Après une large introduction, la première partie de ce mémoire se focalise sur la stabilité et stabilisation en temps fini des systèmes dynamiques perturbés et des systèmes dynamiques interconnectés. La deuxième partie de cette thèse est consacrée aux problèmes de : consensus en temps fini, consensus moyen en temps fini et stabilisation en temps fini des systèmes multi-agents. Cette notion a été abordé en ciblant les systèmes dynamiques contrôlés non linéaires et complexes de type avec et sans terme de dérive et affine en la commande. Des protocoles sont mis en exergue résolvant les problèmes de consensus/formation en temps fini entre les états de tels systèmes. De nombreuses applications avec des simulations permettent de confirmer les protocoles proposés.

This manuscript is dedicated to the study of finite time stability and stabilization of interconnected dynamical systems and finite time consensus problem. After a general introduction, the first part of this thesis focuses on finite time stability and stabilization of perturbed systems and interconnected systems. The second part of this thesis is devoted to the problems of: finite-time consensus, average consensus and finite time stabilization of multi-agent systems. This concept has been addressed by targeting non-linear controlled dynamical systems: with and without drift term. Some protocols are proposed to solve the finite time consensus problem. Many applications and simulations are illustrated.

Advisors/Committee Members: Abichou, Azgal (thesis director), Beji, Lotfi (thesis director).

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Les véhicules électriques et hybrides font partie des éléments clés pour résoudre les problèmes de réchauffement de la planète et d'épuisement des ressources en combustibles fossiles dans le domaine du transport. En raison des limites des différents systèmes de stockage et de conversion d’énergie en termes de puissance et d'énergie, les hybridations sont intéressantes pour les véhicules électriques (VE). Dans cette thèse, deux hybridations typiques sont étudiées • un sous-système de stockage d'énergie hybride combinant des batteries et des supercondensateurs (SC) ; • et un sous-système de traction hybride parallèle combinant moteur à combustion interne et entraînement électrique. Ces sources d'énergie et ces conversions combinées doivent être gérées dans le cadre de stratégies de gestion de l'énergie (SGE). Parmi celles-ci, les méthodes basées sur l'optimisation présentent un intérêt en raison de leur approche systématique et de leurs performances élevées. Néanmoins, ces méthodes sont souvent compliquées et demandent beaucoup de temps de calcul, ce qui peut être difficile à réaliser dans des applications réelles.L'objectif de cette thèse est de développer des SGE simples mais efficaces basées sur l'optimisation en temps réel pour un VE et un camion à traction hybride parallèle alimentés par des batteries et des SC (système de stockage hybride). Les complexités du système étudié sont réduites en utilisant la représentation macroscopique énergétique (REM). La REM permet de réaliser des modèles réduits pour la gestion de l'énergie au niveau de la supervision. La théorie du contrôle optimal est ensuite appliquée à ces modèles réduits pour réaliser des SGE en temps réel. Ces stratégies sont basées sur des réductions de modèle appropriées, mais elles sont systématiques et performantes. Les performances des SGE proposées sont vérifiées en simulation par comparaison avec l’optimum théorique (programmation dynamique). De plus, les capacités en temps réel des SGE développées sont validées via des expériences en « hardware-in-the-loop » à puissances réduites. Les résultats confirment les avantages des stratégies proposées développées par l'approche unifiée de la thèse.

Electric and hybrid vehicles are among the keys to solve the problems of global warming and exhausted fossil fuel resources in transportation sector. Due to the limits of energy sources and energy converters in terms of power and energy, hybridizations are of interest for future electrified vehicles. Two typical hybridizations are studied in this thesis: • hybrid energy storage subsystem combining batteries and supercapacitors (SCs); and• hybrid traction subsystem combining internal combustion engine and electric drive. Such combined energy sources and converters must be handled by energy management strategies (EMSs). In which, optimization-based methods are of interest due to their high performance. Nonetheless, these methods are often complicated and computation consuming which can be difficult to be realized in real-world applications.The objective of this…

Advisors/Committee Members: Bouscayrol, Alain (thesis director), Fernandes Trovão, João Pedro (thesis director), German, Ronan Louis (thesis director).

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L'objet de cette thèse est l'étude qualitative des solutions de différentes équations non linéaires de type Schrödinger.Le premier chapitre est consacré à la décomposition en profils dans le cadre de l'équation de Schrödingeravec un potentiel en inverse carré. On montre un théorème de structure sur les suites bornées dans H¹ formées des solutions de l'équation susmentionnée et on l'utilise pour établir la concentration de la masse pour les solutions singulières et pour étudier la stabilité orbitale des ondes stationnaires en régime sous-critique et leur instabilité par explosion en régime critique.Le second chapitre porte sur le phénomène de la diffusion pour l'équation de Schrödinger exponentielle non homogène. On montre un résultat de diffusion pour les solutions globales de l'équation avec un potentiel faisant intervenir un poids singulier en espace (qu'on traite à l'aide des espaces de Lorentz) généralisant ainsi le résultat de diffusion de Ibrahim-Majdoub-Masmoudi-Nakanishi où le terme source était homogène. Enfin, dans le dernier chapitre, on aborde la thématique de la régularité de la partie Duhamel des solutions de l'équation de Schrödinger à masse critique et d'ordre supérieur. En utilisant des espaces fonctionnels basés sur des estimations de Strichrartz multilinéaires et adaptés à la non linéarité cubique, on montre que la solution est somme de la partie linéaire de même régularité que la donnée initiale et de la partie Duhamel plus régulière que cette dernière.

The purpose of this thesis is a quantitative study of solutions to different nonlinear Schrödinger equations. The first chapter is devoted mainly to the profile decomposition adapted to the Schrödinger equation with an inverse-square potential. We prove a structure theorem for bounded sequences of solutions to the aforementioned equation. This will allow us to prove the mass concentration for singular solutions and to establish the orbital stability of standing waves in the sub-critical regime and their instability by blow-up in the critical regime. The second chapter is concerned with the large-time behavior of solutions to the two-dimensional inhomogeneous exponential Schrödinger equation for which we prove that global solutions scatter at infinity. The potential we are considering involves a spatial weight function that we treat using Lorentz spaces, thus making our result a generalization of the scattering result of Ibrahim-Majdoub-Masmoudi-Nakanishi where the source term was homogeneous.In the third and last chapter we deal with the smoothing effect of the high-order mass critical NLS where we prove a theorem about the regularity of the Duhamel part of the solution. The use of a functional space based on the multilinear Strichrartz estimates and adapted to the cubic nonlinearity allows us to prove that the solution is the sum of the linear part with same regularity as the initial data and the Duhamel part more regular than the latter.

Advisors/Committee Members: Keraani, Sahbi (thesis director).

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Comprendre le vieillissement des caoutchoucs afin de le ralentir est un challenge industriel. Pour répondre à cette problématique, la caractérisation du matériau à chaque étape de sa préparation est primordiale. En effet la vulcanisation au soufre est largement utilisée dans l’industrie alors que les mécanismes réactionnels et la structure des matériaux formés restent encore hypothétiques et controversés. La connaissance de ces mécanismes permettrait une amélioration de leur durée de vie. Pour cela nous avons utilisé des techniques innovantes comme l’Analyse Directe en Temps Réel couplée à la spectrométrie de masse (DART-MS) et la Résonance Paramagnétique Electronique (RPE). Une analyse par spectroscopie RPE et DART-MS est effectuée sur chaque additif et mélange (gomme et additifs) à différentes étapes de leur préparation (brut, cru et vulcanisé) pour constituer une base de données. Le cœur de la thèse est l’étude menée par RPE sur la réaction de vulcanisation et sur le vieillissement accéléré des matériaux afin d’apporter des éléments de réponse sur les mécanismes radicalaires proposés dans la littérature. La vulcanisation est étudiée en comparant l’étude ex-situ consistant à analyser le matériau ayant subi la vulcanisation au sein du rhéomètre et l’étude in situ qui consiste à mimer cette réaction au sein du spectromètre RPE pour une étude en temps réelle. Les analyses par RPE montrent la présence d’espèces paramagnétiques de différentes natures (organique et métallique) évoluant au cours de la réaction de vulcanisation et de vieillissement. La spectroscopie RPE montre clairement son intérêt dans l’étude de la réaction de vulcanisation et le suivi du vieillissement.

Understanding the rubber materials’ aging is a challenge in the world of industry. To respond at this problematic, the characterization of the material at each stage of its preparation is essential. Actually, sulfur vulcanization is often used in industry while the reaction’s mechanisms and the structure of the materials formed are still hypothetical and controversial. Knowledge of these mechanisms would improve the life of rubbers. For this we have used innovative techniques such as Direct Analysis at Real-Time coupled with Mass Spectrometry (DART-MS) and Electronic Paramagnetic Resonance (EPR). Spectroscopic analysis by EPR and DART-MS is performed on each additive and mixture (rubber and additives) at different stages of their preparation (raw, uncured and vulcanized) to make a database. The center of the thesis is the study conducted by EPR on the vulcanization reaction and the accelerated aging of materials to provide response’s elements on the radical mechanisms proposed in the literature. Vulcanization is studied by comparing the ex-situ study which the material is vulcanized in the rheometer and the in-situ study which mimicking the vulcanization reaction in the EPR spectrometer for a real-time study. EPR analyzes show the presence of different paramagnetic species (organic and metallic) evolving during the vulcanization and aging reaction.…

Advisors/Committee Members: Vezin, Hervé (thesis director), Ben Tayeb-Meziane, Karima (thesis director).

▼ En matière de gestion des eaux usées urbaines, l’évolution de la réglementation vers une approche holistique amène les gestionnaires des réseaux d’égouts et des stations de récupération des ressources de l’eau (StaRRE) à considérer le système intégré d’assainissement urbain (SIAU) de manière globale. Ce changement de paradigme ouvre la porte à des collaborations entre les domaines, autrefois considérés comme distincts, que sont le drainage urbain et le traitement des eaux usées. Dans ce contexte d’innovation et d’intégration, la modélisation devient un outil clef, permettant d’appréhender la complexité des interactions entre les différentes composantes d’un SIAU. D’autre part, les gestionnaires de SIAU sont amenés à développer la résilience de leurs systèmes pour faire face aux impacts des changements climatiques, dont les effets à long terme sont difficilement quantifiables. Cependant, les experts s’accordent à dire que les évènements de pluie d’intensité extrême deviendront plus fréquents, et viendront tester les capacités opérationnelles des infrastructures actuelles. Afin que les ouvrages continuent à fournir une performance respectant les normes en vigueur, tout en respectant les contraintes budgétaires de leurs gestionnaires, les solutions flexibles, telles que l’implantation de systèmes de contrôle en temps réel (CTR), devraient être privilégiées. D’autant plus que, grâce aux récents développements technologiques, de nouveaux outils de mesure, de communication et d’analyse, de plus en plus fiables, sont mis en marché. L’objectif de cette thèse est de proposer et d’évaluer la pertinence d’une gestion intégrée du SIAU par CTR basé sur la qualité de l’eau, utilisant des mesures de turbidité, un indicateur de la pollution particulaire, pouvant également être mesurée en concentration de matières en suspension (MeS). Ces stratégies de contrôles innovantes visent à réduire le déversement global de polluants particulaires (et des polluants associés, tels que les métaux lourds, les pathogènes, etc.) dans le milieu naturel. Dans ce cadre, un modèle intégré – réseau d’égouts et StaRRE – a été développé pour évaluer ces stratégies. Une approche de modélisation utilisant la distribution de la vitesse de chute des particules (DVCP) a été proposée pour mieux décrire les phénomènes de décantation et de remise en suspension dans l’ensemble des ouvrages et permettre ainsi une meilleure prédiction de l’évolution de la pollution particulaire lors des événements pluvieux. D’autre part, les études expérimentales ont montré que les capteurs de turbidité installés dans le SIAU sont soumis à des conditions difficiles, menant à des fautes. La perte de performance des stratégies de contrôle basées sur la qualité des eaux en cas de fautes sur le signal du capteur de turbidité a donc été évaluée. Grâce aux méthodes de détection de fautes, un système d’alarme pourrait permettre aux gestionnaires de décider du mode de gestion à adopter ou pourrait initier un basculement automatique en mode de gestion dégradé. Ce mode dégradé est défini par… Advisors/Committee Members: Vanrolleghem, Peter A., Lessard, Paul.

▼ Le choix de l’orientation théorique définit et guide l’entièreté du travail du psychologue clinicien. Ce processus décisionnel s’enclenche dès le début des études universitaires en psychologie. Cette étude établit des liens entre l’attitude temporelle des étudiants en psychologie et leurs traits de personnalité en fonction de leur appartenance à chacune des quatre principales orientations théoriques reconnues par l’Ordre des psychologues du Québec (OPQ) : psychodynamique-analytique, cognitive-comportementale, existentielle-humaniste et systémique-interactionnelle). Cent-quarante-deux étudiants au baccalauréat (n = 63) et au doctorat (n = 79) en psychologie ont complété quatre questionnaires en ligne évaluant les traits de personnalité, la perspective temporelle, la personnalité temporelle et l’appartenance aux orientations théoriques. En ce qui a trait à la personnalité temporelle, l’adoption de l’orientation existentielle-humaniste et systémique-interactionnelle est associée à de moindres tendances à la polychronicité, à la proximité des résultats, à la conscience du temps en vacances et à la planification à la maison. En revanche, l’adoption de l’orientation cognitive-comportementale est associée à de fortes capacités de planification, de conscience du temps, de polychronicité et de proximité des résultats. Au niveau des traits de personnalité, l’adoption de l’orientation psychodynamique-analytique est associée à une propension à l’extraversion et le névrotisme, mais également à moindre tendance à l’agréabilité et au caractère consciencieux. De plus, l’adoption de l’orientation cognitive-comportementale est associée à une propension au caractère consciencieux. Enfin, les résultats ne permettent pas d’établir de liens entre l’appartenance à une orientation théorique et les dimensions de la perspective temporelle. La présente étude contribue donc à documenter le profil des étudiants en psychologie, particulièrement au plan des traits de personnalité et des attitudes temporelles. Elle permet d’établir certains liens, jusqu’ici peu étudiés, entre le choix de l’orientation théorique et le profil temporel des futurs étudiants gradués en psychologie. Advisors/Committee Members: Grondin, Simon.

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L’objectif de ce travail de thèse est de démontrer qu’il est possible d’utiliser des mesures en continu de turbidité pour suivre la pollution particulaire dans les réseaux d’assainissement et d’évaluer l’apport de ces mesures pour la gestion des réseaux en temps réel ou en temps différé. Dans une première partie, la mise en oeuvre de la mesure en continu de turbidité est décrite. Les éléments principaux contribuant à l’incertitude sont identifiés et des méthodes de calcul des incertitudes adaptées sont proposées. Les questions de fiabilité et de représentativité de la mesure de turbidité sont traitées et aboutissent à des solutions d’installation des sondes in situ et à des protocoles de suivi et de maintenance. Enfin, les perturbations affectant le signal sont quantifiées et des méthodes de filtrage sont comparées. La deuxième partie est consacrée à l’analyse du comportement de la turbidité à partir des données acquises sur deux sites du réseau unitaire parisien en 2006. 80 événements pluvieux sont décrits par leurs concentrations moyennes et maximales et par leurs courbes de distribution masse/volume. Ces critères ont été intégrés dans des typologies qui ont ensuite été mises en relation avec des paramètres de débit et de durée de temps sec ayant précédé l’événement. Cette analyse permet de caractériser la variabilité de façon détaillée. La variabilité de la décantabilité des particules a été également étudiée à partir de données provenant de bassins de décantation. Enfin, deux applications sont proposées. La première est une évaluation en temps différé de flux de polluants. Deux modes d’exploitation de prélèvements d’échantillons réalisés sur un nombre fixé d’événements pluvieux sont comparés. L’un n’utilise que les résultats d’analyses des échantillons au laboratoire pour établir une concentration moyenne. L’autre utilise les prélèvements pour établir des relations entre turbidité et paramètres polluants, ensuite appliquées à des mesures en continu de turbidité. Une seconde série d’applications porte sur l’utilisation de la turbidité pour la gestion en temps réel des flux. Deux configurations-types génériques ont été étudiées. Pour chacune, une stratégie utilisant seulement le débit est comparée à une stratégie utilisant turbidité et débit. Les simulations sont effectuées pour de larges gammes de paramétrage des configurations et avec des données réelles de débit et de turbidité en entrée du système. Pour les applications d’évaluation de flux comme de gestion en temps réel, le gain apporté par la turbidité est chiffré et s’avère significatif

The purpose of this thesis is to prove the usefulness of continuous turbidity measurements for the monitoring of particulate pollution in combined sewer systems, and assess the contribution of these measurements to real-time and lagged control of sewer systems. In the first part, the implementation of continuous turbidity measurements is described. The main uncertainties components are identified and appropriate calculation methods for the uncertainties are proposed. The…

Advisors/Committee Members: Chebbo, Ghassan (thesis director).

▼ La tomographie optique diffuse (TOD) est une méthode d'imagerie médicale émergente permettant de faire l'acquisition des coefficients d'absorption et de diffusion, de même que la détection d'inclusions fluorescentes ou bioluminescentes à l'intérieur d'un sujet. Ce type d'imagerie vise de nombreuses applications, dont la mammographie optique, l'imagerie cérébrale fonctionnelle et l'imagerie sur petits animaux pour la recherche préclinique. La TOD utilise la lumière laser rouge et proche infrarouge pour illuminer le sujet à l'étude. Les photons diffus ressortant du sujet sont ensuite captés par des détecteurs tout autour de l'animal. L'acquisition de données en TOD peut être réalisée dans trois régimes d'opération, soit le régime continu, les mesures dans le domaine fréquentiel et les mesures dans le domaine temporel. Ce dernier régime permet l'obtention d'information beaucoup plus riche que les autres régimes, et est donc le sujet d'intérêt du présent mémoire. Depuis plusieurs années, le laboratoire TomOptUS développe l'instrumentation nécessaire aux systèmes de TOD à mesures dans le domaine temporel (TOD-DT) pour l'imagerie moléculaire in vivo sur petits animaux. Des travaux récents ont mené à la réalisation d'un scanner TOD-DT sans contact et à angles de vue multiples, de même qu'au développement des algorithmes de reconstruction d'image. Le scanner actuel ne permet toutefois pas l'imagerie de sujets vivants, le temps d'acquisition étant trop long pour garder un animal sous anesthésie. Pour améliorer significativement la sensibilité, le nombre de canaux de détection autour du sujet doit être augmenté afin d'éviter le balayage mécanique de multiples positions de détecteurs. Le système actuel a toutefois atteint son plein potentiel, ses possibilités d'expansion étant limitées par le système d'acquisition de données. Les travaux de recherche du présent mémoire portent sur la conception de l'électronique d'un système d'acquisition spécialement conçu pour la TOD-DT et pour l'intégration d'un plus grand nombre de canaux (64 et plus) dans l'anneau de détection. Ce système propose une architecture à canaux multiples extensible permettant de combiner plusieurs canaux dans un seul système d'acquisition. Son système électronique modulaire à carte mère et cartes filles supporte tous les types de détecteurs monophotoniques sur le marché et s'adapte à tout type de signal. Le système d'acquisition offre aussi un procédé de calibration entièrement programmable permettant d'éviter l'ajustement manuel des longueurs de câble lors de l'assemblage du système. Comme le système utilise uniquement des composants électroniques disponibles sur le marché, le coût par canal est réduit de plus d'un ordre de grandeur, passant de > 10 000 CAD pour un système conventionnel à < 750 CAD pour le système dédié. Ce dernier offre des performances très compétitives par rapport aux systèmes d'acquisition commerciaux, avec une taille de bin de 13,02 ps, une précision moyenne de 19 ps largeur à la mi-hauteur (LMH) et une non-linéarité intégrale… Advisors/Committee Members: Fontaine, Réjean (advisor), Bérubé-Lauzière, Yves (advisor).

▼ Ce mémoire présente une comparaison de deux algorithmes de reconnaissance de plan, soit YAPPR (Yet Another Probabilistic Plan Recognizer) et PR-Plan (Plan Recognizer as Planning). Afin de comparer les algorithmes, nous avons voulu utiliser un domaine plus complexe et réaliste que ceux utilisés jusqu’à présent. Pour ce faire, nous avons établi un protocole de comparaison en utilisant le concept d’observation in situ. Nous avons utilisé le jeu de stratégie en temps réel StarCraft comme environnement de simulation. Puis, nous avons créé un agent jouant à StarCraft qui utilise la reconnaissance de plan comme élément central pour le système de prise de décision. Pour valider que notre principe d’observation in situ fonctionne, nous avons créé des agents témoins et exécuté de nombreuses simulations. Advisors/Committee Members: Kabanza, Froduald, Giroux, Sylvain.

▼ La capacité à reconnaître les intentions d’un agent est un élément important de l’analyse de la situation. Connaître ces intentions est souvent un facteur clé de la prise de décision dans plusieurs domaines tels que la robotique, les jeux vidéo, la sécurité informatique et l’analyse du renseignement. Une des approches algorithmiques souvent utilisées pour reconnaître les intentions d’un agent suppose une connaissance préalable de tous les plans exécutables par l’agent observé. À partir de ces plans et des données d’observation, on peut alors prédire les comportements et les intentions de l’agent observé simplement en générant les modèles d’exécution de plans cohérents avec les données d’observation. Ces modèles d’exécution constituent en quelque sorte les hypothèses sur le plan et le but poursuivi par l’agent observé. Ainsi, la probabilité que l’agent observé poursuive un but particulier est établie comme étant la proportion des modèles cohérents avec ce but. Cette approche existe depuis une dizaine d’années et fait partie des approches les plus étudiées en ce moment. Cependant, elle comporte des lacunes fondamentales, notamment une explosion combinatoire de la taille de l’espace d’hypothèses. Ce mémoire de maîtrise propose un algorithme permettant d’aborder ce dernier problème en contrôlant l’exploration de l’espace d’hypothèse. Avec ce nouvel algorithme, on peut approximer la probabilité du but, de sorte que la précision de l’approximation s’améliore graduellement avec le temps de calcul. Cette approche a été publiée dans l’une des deux plus prestigieuses conférences scientifiques sur l’intelligence artificielle : International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI), en 2013. Advisors/Committee Members: Kabanza, Froduald, Benaskeur, Abder Rezak, Irandoust, Hengameh.

▼ Ce mémoire de maîtrise a pour but d'observer, en temps réel, l'influence de facteurs syntaxiques et sémantiques sur l'accord sujet-verbe. Afin d'avoir un regard sur les processus d'accord, nous avons examiné les temps d'écriture du verbe, et les pauses avant le verbe, avant la flexion verbale et après le verbe. Une analyse des erreurs produites a aussi été effectuée. Trente-deux participants ont écrit à l'ordinateur des phrases dictées. L'écran était soit un syntagme prépositionnel, soit une subordonnée relative. La force sémantique entre l'écran et le verbe variait également selon les phrases. Les résultats des analyses statistiques multiniveaux montrent une influence de la configuration syntaxique de l'écran sur les processus d'accord sujet-verbe. Lorsque l'écran est un syntagme prépositionnel, les pauses avant la flexion verbale, après le verbe et les temps d'écriture du verbe sont plus longs que lorsque l'écran est une subordonnée relative. Par contre, aucun effet sémantique n'a été observé dans l'analyse des temps et des pauses. Les résultats sur les erreurs non corrigées indiquent un effet de la force sémantique entre l'écran et le verbe. Les résultats de l'analyse chronométrique, qui appuient les résultats sur les erreurs d'attraction observés dans la très grande majorité des études, permettent de mettre en relief l'influence respective des aspects syntaxiques et sémantiques sur les processus d'accord sujet-verbe. Par ailleurs, ce travail légitime l'observation des pauses et des temps d'écriture comme une méthode complémentaire pertinente à l'étude de l'accord verbal. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : accord sujet-verbe, écriture en temps réel, syntaxe, sémantique, processus cognitifs.

▼ Ce mémoire de maîtrise a pour but d'observer, en temps réel, l'influence de facteurs syntaxiques et sémantiques sur l'accord sujet-verbe. Afin d'avoir un regard sur les processus d'accord, nous avons examiné les temps d'écriture du verbe, et les pauses avant le verbe, avant la flexion verbale et après le verbe. Une analyse des erreurs produites a aussi été effectuée. Trente-deux participants ont écrit à l'ordinateur des phrases dictées. L'écran était soit un syntagme prépositionnel, soit une subordonnée relative. La force sémantique entre l'écran et le verbe variait également selon les phrases. Les résultats des analyses statistiques multiniveaux montrent une influence de la configuration syntaxique de l'écran sur les processus d'accord sujet-verbe. Lorsque l'écran est un syntagme prépositionnel, les pauses avant la flexion verbale, après le verbe et les temps d'écriture du verbe sont plus longs que lorsque l'écran est une subordonnée relative. Par contre, aucun effet sémantique n'a été observé dans l'analyse des temps et des pauses. Les résultats sur les erreurs non corrigées indiquent un effet de la force sémantique entre l'écran et le verbe. Les résultats de l'analyse chronométrique, qui appuient les résultats sur les erreurs d'attraction observés dans la très grande majorité des études, permettent de mettre en relief l'influence respective des aspects syntaxiques et sémantiques sur les processus d'accord sujet-verbe. Par ailleurs, ce travail légitime l'observation des pauses et des temps d'écriture comme une méthode complémentaire pertinente à l'étude de l'accord verbal. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : accord sujet-verbe, écriture en temps réel, syntaxe, sémantique, processus cognitifs.

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Cette thèse s'intéresse à l'étude des EDSR ergodiques et à leurs applications à l'étude du comportement en temps long des solutions d'EDP paraboliques semi-linéaires. Dans un premier temps, nous établissons des résultats d'existence et d'unicité d'une EDSR ergodique avec conditions de Neumann au bord dans un convexe non borné et dans un environnement faiblement dissipatif. Nous étudions ensuite leur lien avec les EDP avec conditions de Neumann au bord et nous donnons un exemple d'application à un problème de contrôle optimal stochastique. La deuxième partie est constituée de deux sous-parties. Tout d'abord, nous étudions le comportement en temps long des solutions mild d'une EDP parabolique semi-linéaire en dimension infinie par des méthodes probabilistes. Cette méthode probabiliste repose sur une application d'un résultat nommé "Basic coupling estimate" qui nous permet d'obtenir une vitesse de convergence exponentielle de la solution vers sons asymptote. Au passage notons que cette asymptote est entièrement déterminée par la solution de l'EDP ergodique semi-linéaire associée à l'EDP parabolique semi-linéaire initiale. Puis, nous adaptons cette méthode à l'étude du comportement en temps long des solutions de viscosité d'une EDP parabolique semi-linéaire avec condition de Neumann au bord dans un convexe borné en dimension finie. Par des méthodes de régularisation et de pénalisation des coefficients et en utilisant un résultat de stabilité pour les EDSR, nous obtenons des résultats analogues à ceux obtenus dans le contexte mild, avec notamment une vitesse exponentielle de convergence de la solution vers son asymptote.

This thesis deals with the study of ergodic BSDE and their applications to the study of the large time behaviour of solutions to semilinear parabolic PDE. In a first time, we establish some existence and uniqueness results to an ergodic BSDE with Neumann boundary conditions in an unbounded convex set in a weakly dissipative environment. Then we study their link with PDE with Neumann boundary condition and we give an application to an ergodic stochastic control problem. The second part consists of two sections. In the first one, we study the large time bahaviour of mild solutions to semilinear parabolic PDE in infinite dimension by a probabilistic method. This probabilistic method relies on a Basic coupling estimate result which gives us an exponential rate of convergence of the solution toward its asymptote. Let us mention that that this asymptote is fully determined by the solution of the ergodic semilinear PDE associated to the parabolic semilinear PDE. Then, we adapt this method to the sudy of the large time behaviour of viscosity solutions of semilinear parabolic PDE with Neumann boundary condition in a convex and bounded set in finite dimension. By regularization and penalization procedures, we obtain similar results as those obtained in the mild context, especially with an exponential rate of convergence for the solution toward its asymptote.

Advisors/Committee Members: Hu, Ying (thesis director).