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High Performance Krylov Subspace Solvers with Preconditioning and Deflation
No full textLinear solvers are an essential tool for the accurate numerical simulation of large scale problems. My work addresses the analysis, development and application of linear solvers for problems that arise in science or the industry. My particular focus is on a class of iterative linear solvers called the Krylov subspace methods. Together with the accelerators that are preconditioning and deflation, Krylov subspace methods offer a flexible framework for a wide range of problem. The contributions in this manuscript divide into three main topics. A first set of results is for symmetric positive definite matrices solved by the conjugate gradient method preconditioned by domain decomposition. A unified theory of spectral coarse spaces is developed, a new fully algebraic solver is introduced, and open-source software is made available to apply these methods. The second set of results addresses multipreconditioning, a technique that allows users to exploit not just one, but several preconditioners. At each iteration, the space in which the solution is optimized grows much faster than with classical preconditioning. This can significantly accelerate convergence but multipreconditioned iterations are also more expensive. A significant contribution is adaptive multipreconditioning in which it is decided on the fly whether to apply a preconditioner or a multipreconditioner. This work is most advanced for symmetric positive definite problems but non-symmetric preconditioners and non-symmetric problems are also considered. Finally, the last set of results is for non-Hermitian problems solved by GMRES. Convergence of GMRES is still not fully predictable for general matrices despite it having been an active field of research for many years already. The contributions in this manuscript are new convergence bounds that make apparent the role played by the preconditioner, the deflation operator and the choice of a weighted inner product. An important finding is that, if the matrix is positive definite, it is a good strategy to precondition its Hermitian part with a Hermitian positive definite preconditioner. Convergence then depends on how well the Hermitian part is preconditioned and on how non-Hermitian the problem is. Finally, a new spectral deflation space is proposed to improve the term in the bound that depends on the non-Hermitianness of the problem. This has the effect of accelerating convergence in practice too
Le houblon sauvage sous un prisme multidisciplinaire : de la compréhension à la valorisation des interactions génome-métabolome-microbiote
No full textHop (Humulus lupulus L.) is a climbing plant belonging to the Cannabaceae family, historically cultivated for its female flowers, which contain lupulin, a yellow powder rich in specialized metabolites such as bitter acids, volatile compounds, and polyphenols. These compounds provide the hop with desirable organoleptic properties for the brewing industry and exhibit promising biological activities for human health. While hop cultivation historically thrived in Eastern France, it experienced a sharp decline in the 20th century. In the context of a renewed interest in the hop sector and a growing demand for locally distinctive craft beers, so-called “wild” hops are now attracting increasing attention. However, the wild hop resources of the Grand Est region have remained largely unexplored until now. In this context, this doctoral research aimed to characterize a collection of wild hops sampled within a 30 km radius around Nancy. These individuals were cultivated in a greenhouse on a standardized soil substrate and first underwent genetic diversity assessment through genotyping analyses. Metabolic profiling based on leaf phytochemical content further revealed three distinct groups, highlighting significant metabolic diversity. One representative individual from each group was then selected for an in-depth study of the plant-associated bacterial microbiota. This work revealed a compartment-specific structuring of bacterial communities (rhizosphere soil, roots, and leaves), along with a combined influence of genotype and soil type on the composition and diversity of these communities. Moreover, the presence of certain leaf metabolites appeared to correlate with the abundance of specific bacterial phyla. To further investigate hop-microbiota interactions, a methodological framework for hop genetic transformation was established, aiming to modulate the expression of the VPS gene implicated in bitter acid biosynthesis and assess its potential effects on microbiota composition. These findings offer new perspectives on the potential role of the microbiota in modulating hop metabolic capacities and contribute valuable insight into the ecological functioning of this plant. Finally, a complementary study was conducted to evaluate the anti-inflammatory potential of hop leaf extract on human chondrocytes (cartilage cells), opening new avenues for the valorization of hop in the health sector. Altogether, this work provides a comprehensive understanding of the biological richness of wild hops and lays the foundation for future breeding programs and pharmaceutical or agro-industrial valorization strategies.Le houblon (Humulus lupulus L.) est une plante grimpante de la famille des Cannabacées, historiquement cultivée pour ses fleurs femelles contenant de la lupuline, une poudre jaune renfermant de nombreux métabolites spécialisés tels que les acides amers, les composés volatils et les polyphénols. Ces composés confèrent au houblon des propriétés organoleptiques recherchées pour l'industrie brassicole, mais présentent également des activités biologiques très intéressantes pour la santé humaine. Si la culture du houblon a longtemps prospéré dans l'Est de la France, elle a connu un net recul au XXème siècle. Dans un contexte de renouveau de la filière houblon et d'intérêt croissant pour des bières à forte identité territoriale, les houblons dits « sauvages » suscitent aujourd'hui un engouement nouveau. Pourtant, les ressources sauvages du Grand-Est demeuraient jusqu'à présent largement inexplorées. Dans ce cadre, cette thèse a consisté à caractériser une collection de houblons sauvages récoltés dans un rayon de 30 km autour de Nancy. Ces derniers cultivés en serre sur du terreau ont fait l'objet d'une première étude de diversité génétique basée sur des analyses de génotypage. Une analyse métabolique basée sur les feuilles a permis en parallèle de mettre en évidence trois groupes distincts, révélant également une forte diversité métabolique. Un individu représentatif de chacun de ces groupes a été sélectionné pour une étude approfondie du microbiote bactérien associé à la plante. Ce travail a permis de mettre en lumière une structuration différentielle des communautés bactériennes selon les compartiments de la plante (sol rhizosphérique, racines, feuilles) et l'influence croisée du génotype et du sol sur la structure et la diversité de ces communautés. De plus la présence de certains métabolites retrouvés dans les feuilles semble liée à la présence de certains phylums bactériens. Pour améliorer notre compréhension des interactions houblon-microbiote, une approche méthodologique de transformation génétique du houblon a été menée afin de moduler l'expression du gène VPS impliqué dans la production d'acides amers et évaluer les effets sur la composition du microbiote. Ces résultats ouvrent des perspectives nouvelles quant au rôle potentiel du microbiote dans la modulation des capacités métaboliques du houblon, et apportent un éclairage sur l'écologie de cette plante. Enfin, une étude complémentaire portant sur les effets d'un extrait de feuille de houblon sur des chondrocytes humains (cellules du cartilage) permet d'envisager des pistes prometteuses de valorisation en santé. L'ensemble de ces travaux contribue à mieux comprendre la richesse biologique du houblon sauvage et à poser les bases de futurs programmes de sélection, ou de valorisation pharmaceutique
Evaluation de la cardiotoxicité à moyen terme des radiothérapies pour le cancer du sein
No full textRadiotherapy (RT) is a major treatment modality for breast cancer (BC). However, it is associated with an increased risk of long-term cardiac complications, including cardiac dysfunction and coronary artery disease. Prior to the onset of clinical events, data on early and subclinical forms of cardiotoxicity remain limited. In this context, the aim of this work was to investigate the association between RT for BC and the risk of developing atherosclerosis and myocardial dysfunction within two years following RT. This thesis is based on data from the prospective BACCARAT cohort, which included around 100 breast cancer patients treated with RT (without chemotherapy) and followed for up to 24 months post-RT. At the level of coronary, the study demonstrated an association between cardiac radiation dose, particularly to the left ventricle (LV) and the left anterior descending (LAD) coronary artery, and the risk of increased coronary artery calcification (CAC) two years post-RT (LV mean dose OR = 1.15, p = 0.04). Furthermore, the increase in the number of atherosclerotic plaques (both calcified and non-calcified) was significantly associated with coronary dose to the left main (LM) and circumflex (Cx) arteries (Cx mean dose OR = 2.27, p = 0.03). At the level of myocardial function, cancer treatment–related cardiac dysfunction (CTRCD), as defined by the 2022 ESC Cardio-Oncology Guidelines, was observed in 44% of patients, including 28% with mild and 7% with severe forms. A significant dose–response relationship was found for the mean dose to the circumflex artery (OR = 2.48, p = 0.02), and a marginally significant association for the V2 dose to the LV (OR = 1.03, p = 0.05). Optimal predictive thresholds were identified as LV V2 ≥ 36% and mean Cx dose ≥ 1.40 Gy. This doctoral research highlights a clear association between cardiac radiation exposure and the early development of both atherosclerosis and myocardial dysfunction within two years post-RT. These findings open important avenues for future research and the development of targeted prevention strategiesLa radiothérapie (RT) constitue un traitement majeur du cancer du sein (CS) ; toutefois, elle peut être associée à un risque accru de complications cardiaques à long terme, notamment de dysfonction cardiaques asympatomatique et d’atteintes coronaires. Avant l’apparition d’événements cliniques, les données concernant les formes précoces et infracliniques sont rares. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail était d’étudier l’association entre la RT pour CS et le risque de développer une athérosclérose et une dysfonction myocardique dans les deux années suivant la RT. Cette thèse s’est appuyée sur les données de la cohorte prospective BACCARAT, constituée d’une centaine de patientes traitées par RT du sein, sans chimiothérapie et suivies jusqu’à 24 mois post-RT, Sur le volet coronaire, cette étude a mis en évidence un lien entre le niveau d’irradiation cardiaque, en particulier le ventricule gauche et l’artère coronaire interventriculaire, et le risque de score calcique (CAC) augmenté 2 ans post-RT (OR dose VG=1,15, p=0,04). De plus, l’augmentation du nombre de plaques d’athéromes (plaques calcifiées ou non calcifiées) était lié à la dose coronaire un niveau du tronc commun et de l’artère circonflexe (OR dose Cx= 2,27, p=0,03). Sur le volet fonctionnel myocardique, une dysfonction cardiaque liée au traitement du cancer (CTRCD) tel que définie par l’ESC Cardio-Oncology 2022 a été observé chez 44% des patientes, dont 28% avec une forme légère et 7% avec une forme sévère. Cette étude a montré que les patientes atteintes de CS Les relations dose-réponse étaient significatives pour la dose moyenne à la circonflexe (OR = 2,48,, p = 0,02) et limite significatives pour le V2 du VG (OR = 1,03, p = 0,05). Les seuils optimaux prédictifs ont été déterminés à V2 du VG ≥ 36 % et dose moyenne à la Cx ≥ 1,40 Gy. Ce travail de thèse a ainsi mis en évidence un lien entre l’exposition cardiaque et le risque de développement d’athérosclérose et de dysfonction myocardique dans les 2 ans suivant la RT et ouvre des pistes de recherche intéressantes pour développer des stratégies de prévention
Échantillonnage dynamique et inference pour un monitoring intelligent des forêts, application à l'Inventaire Forestier National français
No full textaThis thesis addresses the challenges faced by National Forest Inventories (NFIs) in fulfilling the growing demand for timely forest monitoring, driven by increasing disturbances such as wildfires and extensive tree mortality. Traditional NFI designs, based on periodic (5-10 year) cycles, struggle to provide timely information due to low sampling intensity and rigid frameworks. The research target of this research is to develop two adaptive sampling approaches for spatial surveys, specifically for implementation in the French NFI. The dissertation is structured with three main objectives:(1) Documenting and evaluating the French NFI sampling and estimation method. The first approach is the French NFI, which uses a two-stage two-phase sampling design that is both innovative and adaptable. It relies on a regular grid of square cells, with the first stage involving cell selection to support annual sampling and estimation. Annual samples allow for year-specific adjustments in sampling intensity without affecting other years in the cycle. Auxiliary information is used to define strata and dynamically allocate more effort to priority regions. Estimators account for varying sampling intensities and are further refined through post-stratification, hence enhancing precision. Despite its flexibility, the French design had not been thoroughly examined or formalized according to the sampling theory. This study addresses that gap by presenting a theoretical framework for two-stage two-phase sampling, facilitating design-based inference through Horvitz-Thompson and post-stratified estimators with associated variance estimators. (2) Developing and assessing sampling intensification techniques. The second approach proposes sampling intensification in domains of interest (DOIs) where standard NFI sampling provides insufficient data - for example, after disturbance events or in regions with high ecological or economic value - by taking an additional sample within this domain. In such cases, increasing local sampling intensity, leading to an increasing sample size in the DOI, enables improved estimations. However, this sampling intensification presents a challenge of combining two non-independent and non-overlapping samples with different sampling intensities: the regular NFI sample and the intensified sample. A conditional approach is used to combine these samples, yielding estimators of totals and ratios, and associated variance estimators for the DOI and the entire territory. (3) Evaluating sampling and estimation methodology via simulation studies. Simulation studies were conducted using virtual forests, which are tree-level datasets representing a 10 × 10 km forested region. These simulations were used to benchmark various sampling designs and estimation techniques, compare the French NFI design with alternative methods, and evaluate the proposed estimators in both adaptive sampling strategies. The estimators were found to be unbiased across all strategies. The French NFI design produced the lowest variance; however, its variance estimators showed a strong positive bias of approximately 30-40%. Overall, the findings demonstrate that the French NFI design, combined with the proposed estimators, performs effectively. Sampling intensification notably reduces variance for estimates at both the DOI and national levels. The developed approaches are general and applicable to various forest and environmental surveys. However, the results remain limited to spatial estimations and do not currently account for temporal change.Cette thèse aborde les défis rencontrés par les Inventaires Forestiers Nationaux (IFN) pour répondre à la demande croissante de suivi forestier, en raison de perturbations accrues telles que les incendies et la mortalité des arbres. Les dispositifs traditionnels des IFN, fondés sur des cycles périodiques (5 à 10 ans), peinent à fournir des données en temps utile à cause de leur faible intensité d'échantillonnage et de leur rigidité. L'objectif de cette recherche est de développer deux approches d'échantillonnage adaptatif pour des enquêtes d'espaces, spécifiquement appliquées en France. La thèse s'articule autour de trois objectifs principaux :(1) Documenter et évaluer la méthode d'échantillonnage et d'estimation de l'IFN français. Celui-ci repose sur un plan à deux phases et deux degrés d'échantillonage, innovant et flexible. Il utilise une grille régulière de cellules carrées, la première phase consistant à sélectionner des cellules pour un échantillonnage annuel. Cela permet d'ajuster l'intensité d'échantillonnage chaque année sans affecter les autres années du cycle. Des données auxiliaires servent à définir des strates et à concentrer les efforts sur les régions prioritaires. Les estimateurs, tenant compte des intensités variables, sont raffinés par post-stratification, ce qui améliore la précision. Malgré sa souplesse, ce dispositif n'avait pas encore été complètement vérifié et formalisé selon la théorie de l'échantillonnage. Cette étude comble ce manque en proposant un cadre théorique pour l'échantillonnage à deux phases et deux degrés, permettant une inférence fondée sur les estimateurs de Horvitz-Thompson et post-stratifiés, ainsi que leurs estimateurs de variance. (2) Développer et évaluer des techniques d'intensification de l'échantillonnage. Cette seconde approche propose d'ajouter un échantillon dans des domaines d'intérêt (DOI) où l'échantillonnage standard, nous donne des données insuffisantes par exemple après des perturbations ou dans des zones à forte valeur écologique ou économique en prenant des échantillons supplémentaires. Dans ce cas, l'intensification locale augmente la taille de l'échantillon dans le DOI, améliorant les estimations. Cependant, cela soulève la question de l'intégration de deux échantillons non indépendants et de différentes intensités : l'échantillon régulier et l'échantillon intensifié. Une approche conditionnelle permet de combiner ces échantillons et d'obtenir des estimateurs de totaux, de ratios, et leurs variances, tant pour le DOI que pour l'ensemble du territoire. (3) Évaluer la méthodologie d'échantillonnage et d'estimation, par des simulations. Des forêts virtuelles, jeux de données à l'échelle de l'arbre représentant une zone forestière de 10 × 10 km, ont été utilisées pour comparer les dispositifs d'échantillonnage et les estimateurs, évaluer l'IFN français face à des méthodes alternatives, et tester les deux stratégies adaptatives proposées. Les estimateurs sont restés non biaisés dans tous les cas. L'IFN français a produit la plus faible variance, mais ses estimateurs de variance étaient biaisés positivement d'environ 30 à 40%. Les résultats montrent l'efficacité du plan français associé aux estimateurs proposés. L'intensification réduit notablement la variance, tant au niveau des DOI qu'à l'échelle nationale. Les approches développées sont générales et applicables à divers inventaires forestiers et environnementaux. Toutefois, les résultats sont limités aux estimations spatiales et n'intègrent pas encore les évolutions temporelles
L'action publique en matière de lutte contre la précarité énergétique
No full textThe fight against fuel poverty is a fundamental struggle. Indeed, it carries significant social implications, as—like any form of poor housing—its social, economic, and health consequences can be severe. Fuel poverty thus infringes upon several fundamental rights, as well as the constitutionally recognized objective that every individual should have access to decent housing—an objective that must be balanced with the right to property. Moreover, fuel poverty represents a true environmental scourge which, if left unaddressed, will remain a central obstacle to achieving the environmental and energy objectives France has set for itself.However, fuel poverty must be properly situated within the broader category of poor housing. Sometimes classified as “indecent” under the 1989 decree, and at other times as “unsanitary” for the most severely affected dwellings, homes suffering from fuel poverty must be definitively categorized in order to be addressed. This is necessary because the applicable legal framework differs depending on whether a dwelling is deemed indecent or unsanitary. Even the competent court changes based on classification, from the civil court for indecent housing to the administrative court for unsanitary housing. As a result, residents of energy-poor homes and the stakeholders involved in combating energy poverty may struggle to navigate the applicable legal procedures, risking a form of stagnation within public action, which is already hindered by the difficulty of identifying the affected properties and households.Furthermore, despite the clear benefits that tackling energy poverty offers to the public interest, public policy in this area is largely unsatisfactory, if not entirely unconvincing. The reasons are numerous, but most can be summarized by a widely acknowledged issue: public action is incoherent and difficult to understand. While housing is an area in which the state still plays a significant role, local and regional authorities—especially intercommunal bodies—are increasingly involved in housing matters, particularly in energy renovation, which is a primary means of combating energy poverty. However, the responsibility for addressing energy poverty specifically falls to the departments, which makes sense given their existing responsibilities in social services. Yet, energy poverty is not solely linked to the condition of the buildings; it is also rooted in households' economic precarity. So how, under these circumstances, can the actions of intercommunal and departmental authorities be coordinated—especially considering that the regions are not entirely excluded from this public policy area, and the State remains in charge of distributing many forms of financial aid? To be truly effective, the fight against fuel poverty must be reorganized and, above all, rationalized.La lutte contre la précarité énergétique est un combat fondamental. En effet, elle revêt un important enjeu social puisque comme toute forme de mal-logement, ses conséquences sociales, économiques et sanitaires peuvent être dramatiques. La précarité énergétique contrevient ainsi à un certain nombre de droits et libertés fondamentaux, et à l'objectif de valeur constitutionnelle relatif à la possibilité pour toute personne de disposer d'un logement décent, qu'il s'agit de concilier avec le droit de propriété. La précarité énergétique est, de plus, un véritable fléau environnemental qui, s'il n'est pas traité, demeurera un obstacle central à l'atteinte des objectifs environnementaux et énergétiques que la France s'est fixés.Cependant, la précarité énergétique doit être correctement située dans la catégorie générale du mal-logement : tantôt qualifiés d'indécents au sens du décret de 1989, tantôt qualifiés d'insalubres pour les plus sévèrement touchés, les logements en situation de précarité énergétique doivent être définitivement classés pour pouvoir être traités, ne serait-ce que parce que le droit applicable n'est pas le même pour un logement indécent ou pour un habitat insalubre. Si le juge compétent lui-même change en fonction de la classification, du juge civil pour le logement indécent au juge administratif pour l'habitat insalubre, il est certain que les occupants de logements en situation de précarité énergétique et les acteurs de cette lutte sont susceptibles de ne pas parvenir à se repérer dans toutes les procédures applicables, au risque de favoriser une forme d'immobilisme au sein d'une action publique déjà fortement freinée par la difficulté du repérage des biens et ménages concernés.Par ailleurs, malgré les bénéfices évidents que présente la lutte contre la précarité énergétique pour l'intérêt général, l'action publique qui lui est dédiée est peu satisfaisante, voire guère convaincante. Les raisons sont diverses, mais pour la plupart, elles sont résumées par un constat simple et fort dénoncé : l'action publique est incohérente et illisible. Si le logement est une compétence dont l'État a parfois du mal à se détacher, les collectivités territoriales et leurs groupements sont de plus en plus investis sur les questions d'habitat, en particulier les intercommunalités. À ce titre, elles ont un rôle à jour en matière de rénovation énergétique, traitement de premier plan contre la précarité énergétique. En revanche, la compétence relative à la contribution à la résorption de la précarité énergétique revient aux départements, ce qui ne paraît pas déraisonnable compte tenu du fait qu'ils sont également compétents en matière d'action sociale. Or, la précarité énergétique n'est pas uniquement liée à l'état du bâti : elle trouve aussi ses causes dans la précarité économique des ménages. Comment, dans ces conditions, articuler les interventions intercommunale et départementale - étant entendu que les régions ne sont pas totalement tenues à l'écart non plus de cette action publique de lutte contre la précarité énergétique, et que l'État demeure compétent pour l'attribution d'une grande partie des aides curatives, comme le Chèque énergie - ? La lutte contre la précarité énergétique, pour être enfin efficace, doit être réorganisée et, surtout, rationalisée
Composer avec l’eau dans les communes de Touho et de Thio en Kanaky Nouvelle-Calédonie
No full textThis thesis explores the vital and sensitive relationship between water and local Kanak communities in Kanaky New Caledonia. Focusing on the municipalities of Touho and Thio, it draws on field research to shed light on this relationship. It seeks to understand how water, an essential resource for life, is experienced, mobilised and invested in social and territorial dynamics.The approach adopted combines field observation and life stories. Water is seen as a living, active entity. It engages humans in relationships of reciprocity and responsibility. It is not merely a resource; it is also a presence that circulates between beings and across territories, forming bonds of cohabitation with living beings.The thesis also traces the history of, and local daily life surrounding, water supply networks through long-term ethnographic research into the daily practices of inhabitants, including drinking water supply network agents. The sustained attention paid to the work of these essential yet often overlooked figures in local water management has revealed a practice of care based on close observation of their gestures, expertise and adjustments in their daily work. These accounts and observations reveal forms of tinkering and assembly that reflect a localised appropriation of infrastructure.By combining these dimensions, this research demonstrates that water reveals the tensions between imposed institutional logics and local forms of organisation, sovereignty, and attachment to the territory. Rather than being merely a resource, water becomes an issue of justice and a marker of identity. It is also a living partner with which communities constantly renegotiate their ways of living and interacting with the world.Cette thèse explore les liens vitaux et sensibles entre l’eau et les communautés locales kanak en Kanaky Nouvelle-Calédonie, à travers une enquête de terrain centrée sur les communes de Touho et de Thio. Elle s’attache à comprendre comment l’eau, ressource indispensable à la vie, est vécue, mobilisée et investie dans les dynamiques sociales et territoriales.L’approche adoptée articule observation de terrain, récits de vie et mémoire collective. L’eau y apparait comme une entité vivante, agissante, qui engage les humains dans des relations de réciprocité et de responsabilité. Elle n’est pas seulement ressource, mais présence car elle circule entre les êtres, traverse les territoires et fonde des liens de cohabitation avec le vivant.Cette thèse retrace également l’histoire et le quotidien local des réseaux d’adduction en eau, à travers une ethnographie longue des pratiques quotidiennes des habitants dont font partis les fontainiers. L’attention soutenue portée au travail des fontainiers, figures essentielles mais souvent méconnues de la gestion locale de l’eau a révélé une pratique du soin (care) à partir de l’observation au plus près des gestes, des savoirs faire et des ajustements dans leur travail quotidien. Ces récits et ces observations font apparaître des formes de bricolage et d’assemblage qui traduisent une appropriation située des infrastructures.En croisant ces dimensions, cette recherche montre que l’eau est un révélateur des tensions entre logiques institutionnelles imposées et formes locales d’agencement, de souveraineté et d’attachement au territoire. Loin d’être une simple ressource, l’eau devient un enjeu de justice, un marqueur identitaire mais aussi un partenaire vivant, avec lequel els communautés renégocient sans cesse leurs manières d’habiter et de composer avec le monde
Développement d'une méthodologie de conception optimale de liaisons élastiques en prenant en compte les notions de robustesse et de fiabilité.
No full textSpring manufacturers face three major challenges: on one hand, the geometric and mechanical properties of supplied wires vary significantly from one bobbin of wire to another; on the other hand, current spring sizing methods mainly rely on old and rudimentary analytical tools; finally, customer requirements are increasingly demanding. These issues directly affect the reliability of sizing and the stability of production. To address them, manufacturers rely on the expertise of their operators, who are forced to iteratively and empirically adjust the spring geometry to meet the specifications. A thorough literature review has identified two priority research areas.Firstly, we developed new, more accurate analytical models to better predict the mechanical behavior of cylindrical compression springs. The modeled tri-linear stiffness of the spring is evaluated using two scientific advances: the consideration of end coils, and the use of helical finite elements. We also developed a semi-analytical model capable of mapping surface stresses of any curved beam with a circular cross-section. Additional tools were developed to estimate the natural frequency of the spring, its solid length, and its buckling behavior. These tools demonstrated their reliability and robustness through more than 400 experimental tests and 250 numerical simulations on cylindrical compression springs.Then, we developed an optimization algorithm incorporating these more accurate analytical models. The goal of this algorithm was to propose a solution that is both as lightweight as possible and ensures the highest probability of meeting the specifications, while accounting for wire variability, manufacturing uncertainties, and the potential for machine adjustment after wire characterization. The reliability and robustness of this algorithm were successfully validated by comparing it with more than 120 industrial cases.These advances could help researchers, designers, and operators better understand, size, and manufacture cylindrical compression springs with closed ends (ground or not) and constant pitch.Les fabricants de ressorts font face à trois défis majeurs : d’une part, les propriétés géométriques et mécaniques des fils livrés varient sensiblement d’une bobine de fil à l’autre ; d’autre part, les méthodes de dimensionnement actuelles reposent principalement sur des outils analytiques anciens et rudimentaires ; enfin, les exigences des clients sont toujours plus élevées. Ces problématiques affectent directement la fiabilité du dimensionnement et la stabilité de la production. Pour y faire face, les fabricants s’appuient sur le savoir-faire de leurs opérateurs, contraints de corriger itérativement et empiriquement la géométrie des ressorts pour répondre aux exigences du cahier des charges. Une analyse bibliographique approfondie a permis d’identifier deux axes de recherche prioritaires.Premièrement, nous avons développé de nouveaux modèles analytiques plus précis pour mieux prédire le comportement mécanique des ressorts de compression cylindriques. La raideur tri-linéaire modélisée du ressort est évaluée à l'aide de deux avancées scientifiques : la considération des spires d’extrémité, ainsi que l’utilisation d’éléments finis hélicoïdaux. Nous avons également mis au point un modèle semi-analytique permettant de cartographier les contraintes en surface de toute poutre courbe à section circulaire. D’autres outils ont été développés pour estimer la fréquence propre du ressort, sa longueur à spires jointives, ou encore son comportement en flambage. Ces outils ont démontré leur fiabilité et leur robustesse grâce à plus de 400 essais expérimentaux et 250 simulations numériques sur des ressorts de compression cylindriques.Puis, nous avons développé un algorithme d'optimisation intégrant ces modèles analytiques plus précis. L'objectif de cet algorithme était de proposer une solution à la fois la plus légère possible, qui garantit la plus forte probabilité de respecter le cahier des charges, le tout, en considérant les variabilités du fil, les incertitudes de fabrication, ainsi que l'éventuelle possibilité de réglage des machines après caractérisation du fil. La fiabilité et la robustesse de cet algorithme ont été vérifiées avec succès grâce à la confrontation de cet outil avec plus de 120 problématiques industrielles.Ces avancées peuvent aider les chercheurs, concepteurs et opérateurs à mieux comprendre, dimensionner et fabriquer les ressorts de compression cylindriques à extrémités rapprochées (meulées ou non) et à pas constant
Voies d'infections microbiennes et priming immunitaire chez un insecte : effets du stade de développement et du sexe
No full textImmune priming is a phenomenon observed in many invertebrates which refers to a sustained increase in an individual's immunocompetence following an initial non-lethal contact with a pathogen, thereby increasing its chances of surviving a second infection. As this phenomenon can be pathogen-specific, immune priming should be particularly advantageous for individuals at high risk of reinfection by the same pathogens. This risk could depend in particular on the effectiveness of the individual's immune system, which varies according to their stage of development and sex. However, this aspect of immune priming remains little studied. In this context, the infection route could play a key role in the evolution of immune priming, given that a septic infection does not necessarily involve the same host-pathogen interactions as an oral infection.The aim of this thesis was to study the modalities and consequences of immune priming in the mealworm beetle, Tenebrio molitor (Coleoptera, Tenebrionidae), in particular by testing the possibility of oral infection, which has been little studied in this species. Our experiments revealed that the environment of T. molitor was not very conducive to the persistence of entomopathogenic bacteria, but that individuals killed by infection could constitute infectious reservoirs favouring the spread of these pathogens. The immune priming itself only proved beneficial in the case of a first septic infection in adults, which may be explained by the high prevalence of body injuries in this stage. However, an oral infection can also protect adults from a second septic infection over a very short period of time. Furthermore, even in the absence of priming, larvae appear to be able to limit the deleterious effects of a septic or oral infection via several behavioural and physiological mechanisms. These results provide new insights into the evolution of immune priming, and more generally, host-pathogen interactions in T. molitor.Le priming immunitaire est un phénomène observé chez de nombreux invertébrés, qui désigne l’élévation durable de l’immunocompétence d’un individu suite à un premier contact non-létal avec un pathogène, ce qui augmente ses chances de survie à une seconde infection. Ce phénomène peut notamment être pathogène-spécifique. Par conséquent, le priming immunitaire devrait être particulièrement avantageux pour les individus soumis à un haut risque de réinfection par les mêmes pathogènes. Ce risque pourrait notamment dépendre de l’efficacité du système immunitaire des individus, qui varie en fonction de leur stade de développement et de leur sexe. Cependant, cet aspect du priming immunitaire reste peu étudié. Dans ce cadre, la voie d’infection pourrait jouer un rôle primordial dans l’évolution du priming immunitaire, étant donné qu’une infection par voie septique n’implique pas forcément les mêmes interactions hôte-pathogène qu’une infection par voie orale.Le but de cette thèse était d’étudier les modalités et les conséquences du priming immunitaire chez le ténébrion meunier, Tenebrio molitor (Coleoptera, Tenebrionidae), notamment en testant la possibilité d’infections par voie orale, peu étudiée chez cette espèce. Nos expériences ont révélé que le milieu de vie de T. molitor était peu propice à la persistance de bactéries entomopathogènes, mais que les individus tués par l’infection pouvaient constituer des réservoirs infectieux favorisant la propagation de ces pathogènes. Le priming immunitaire en lui-même ne s’est révélé bénéfique qu’en cas de première infection par voie septique, chez les adultes, ce qui peut s’expliquer par une forte prévalence des blessures corporelles chez ce stade. Cependant, une infection par voie orale peut aussi protéger les adultes d’une seconde infection par voie septique sur un temps très court. En outre, même en l’absence de priming, les larves semblent pouvoir limiter les effets délétères d’une infection par voie septique ou orale, via plusieurs mécanismes comportementaux et physiologiques. Ces résultats apportent de nouveaux éléments dans l’étude de l’évolution du priming immunitaire, et plus généralement, des interactions hôte-pathogène, chez T. molitor
Études des propriétés électroniques des matériaux et des nanofils GaAs et AlN/GaN par microscopie à sonde à balayage à mode électrique
No full textThis thesis has focused on atomic force microscopy (AFM)-based scanning probe microscopy (SPM) techniques, mainly using the scanning spreading resistance microscopy (SSRM), to characterize and analyze the electrical properties of III-V group semiconductor materials, including GaAs films, GaAs nanowires, and AlN/GaN nanowires. To ensure that the samples meet the scanning requirements of SPM techniques, a surface treatment procedure was developed, which includes planarization and cross-section processes. The planarization process involves two steps: encapsulating the nanowires using SiO2 sol-gel dip coating and performing polishing to expose the nanowires and obtain a flat and smooth surface usable for AFM scanning. Specifically, for planarization samples, a bevel was created by polishing, allowing characterization of nanowires at different length positions. To achieve a quantitative study of the carrier concentration in GaAs by SSRM, a calibration procedure was established based on a specific multilayer staircase structure grown by Molecular Beam Epitaxy (MBE). The dopant calibration range measured by Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) is from 5×1016cm-3 to 1019cm-3. An abnormal phenomenon in the calibration process was explained by taking into account the parasitic parallel resistance of the calibration samples. SSRM measurements were performed to determine the carrier concentrations of GaAs thick films grown by Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE) technique under different growth conditions. The calibration curve was used to quantitatively analyze the carriers inside the Zn doping p-type GaAs film from 4×1016cm-3 to 1018cm-3 range. The same study was also performed on Select Area Growth (SAG)-HVPE grown non intended doping GaAs nanowires, quantitatively determining the residual carrier concentration as 7×1015cm-3. We demonstrate here the applicability of SSRM to the in-depth analysis of thick epilayers and nanowires, providing new inputs for the control of thick films and nanowires technologies by HVPE. In the second part of this thesis, SSRM was performed to systematically investigate the doping distribution of Si-doped AlN/GaN nanowires grown under Si cell temperatures varying from 800 to 1100°C. The studies demonstrate the axial and radial uniformity of Si doping in AlN/GaN nanowires grown by Plasma Assisted (PA)-MBE with the grown conditions used. Fitting the spreading resistance data using a double Gaussian function allowed us to the determine the doping trends for Si cell temperatures ranging from 800°C to 1000°C. Due to the fail of double Gaussian function fitting on the sample with Si cell temperature of 1100°C, Conductive AFM (C-AFM) was used to assist SSRM analysis. The SSRM and C-AFM results confirmed that the found free carrier concentration profile is probably affected by the formation of DX centers in the heavily doped AlN part of these nanowires. Piezoresponse Force Microscopy (PFM) was also utilized to study the surface polarity of AlN/GaN nanowires, revealing that all nanowires have the same polarization direction. Additionally, SSRM analysis of cross-sectional structures indicated that prolonged polishing caused hydrolysis reactions of AlN nanowires, which prevented to obtain the SSRM signal. In contrast, GaN nanowires remained unaffected, and the doping along the axis is shown highly uniform.Les structures semi-conductrices de basse dimension, en particulier les nanofils, présentent un fort potentiel d'application pour la nouvelle génération de dispositifs optoélectroniques, tels que les LEDs UV-C et les cellules solaires. En effet, la relaxation des contraintes liées à la croissance spécifique des nanofils améliore considérablement la tolérance aux désaccords de maille dans les hétérostructures semi-conductrices. La faible densité de défauts des nanofils peut accroître l'efficacité de dopage par impuretés donneuses et acceptrices Étant donné que les dimensions de ces structures de basse dimension sont typiquement de l'ordre de plusieurs dizaines de nanomètres, de nouvelles méthodes de caractérisation et d'analyse de leurs propriétés électriques doivent être développées. Les techniques de microscopie à sonde locale (SPM) reposant sur la microscopie à force atomique (AFM) ont démontré leur utilité pour effectuer des mesures électriques à l'échelle nanométrique, suscitant ainsi un vif intérêt. La présente thèse se concentre sur les techniques SPM basées sur l'AFM, particulièrement la microscopie de résistance d'étalement (ou Scanning spreading resistance microscopy : SSRM), pour caractériser et analyser les propriétés électriques de matériaux semi-conducteurs III-V sous forme de nanostructures, notamment les couches fines de GaAs, les nanofils de GaAs et les nanofils de AlN/GaN. Une procédure de traitement de surface a été mise au point, comprenant la planarisation et la coupe en section transversale. La planarisation comporte l'encapsulation des nanofils à l'aide d'un sol-gel de SiO2, puis le polissage permettant d'exposer les nanofils et d'obtenir une surface de mesure plane et lisse adaptée au balayage de l'AFM. Le polissage peut produire un biseau qui autorise la caractérisation de différentes sections longitudinales des nanofils. Afin de mener une étude quantitative dans le GaAs par SSRM, un étalonnage a été réalisé à partir d'une structure en escalier multicouche élaborée par épitaxie par jets moléculaires (MBE). La plage de dopage mesurée par spectrométrie de masse d'ions secondaires (SIMS) s'étend de 5×1016cm-3 à 1019cm-3. Des phénomènes anormaux lors de l'étalonnage ont pu être expliqués en tenant compte de la résistance parallèle parasite des échantillons étalons. Des mesures SSRM ont été réalisées sur des couches épaisses de GaAs, élaborées par épitaxie en phase vapeur aux hydrures (HVPE) (collaboration Institut Pascal à Aubiéres) dans diverses conditions novatrices de croissance.Il a été possible de quantifier la concentration en porteurs, comprise entre 4×1016 et 1018cm-3, dans des couches de GaAs dopées au Zn. Une étude similaire a été effectuée sur des nanofils en GaAs non intentionnellement dopés élaborés par croissance sélective (SAG)-HVPE, révélant une concentration résiduelle en porteurs très faible et bien maitrisée de 7×1015cm-3. Ces résultats démontrent l'adéquation de la SSRM à l'analyse en profondeur d couches épaisses ou de nanofils, pour la résurgence de la HVPE. Nous avons étudié de façon systématique par SSRM la distribution du dopage Si de nanofils AlN/GaN, dont la croissance a été réalisée à des températures de cellule de Si comprises entre 800 et 1100°C. Les études menées démontrent une uniformité axiale et radiale du dopage Si dans les nanofils AlN/GaN élaborés par MBE assistée par plasma (PA-MBE) dans les conditions considérées (collaboration CEA Grenoble /IRIG PHELIQS/NPSC) pour les températures de cellule de Si de 800°C à 1000°C. Les résultats conjoints de la SSRM et de la C-AFM pourraient permettre l'hypothèse que le profil de concentration en porteurs libres est influencé par la formation de centres DX dans l'AlN dopée des nanofils à 1100°C. La microscopie à force piézoréponse (PFM) a révélée la même orientation de polarité de surface. L'analyse SSRM de coupe transversale a montré un dopage homogène axial pour le GaN, l'AlN étant invisibilisé par une réaction d'hydrolyse
Figures de l'anti-héroïne dans la littérature caribéenne contemporaine
No full textThe Caribbean area has a heavy colonial past which still affects its society. History has been erased, hidden or even reworked to minimize the role of the colonizer and mitigate the real impact and after-effects of colonization, slavery, assimilation and alienation. The majority of manuscript traces which bear witness to this history emanate from the point of view of the colonizer and not of the colonized. The only way for Afrodescendants in the Caribbean to create legitimacy as a “subject” in this system is through the act of (re)creation. Postcolonial literature acts, in this sense, as a mirror of Caribbean society by creating stories, which, although fictional, reflect a spatio-temporal framework anchored in a historical reality. This act of creation must, to use the expression of the Guadeloupean author Maryse Condé in Le roman historique : un rêve contraint, “make heroes flourish, produce novels that function like myths”. Magnified historical or fictional figures emerge in the premises of postcolonial literature to, in some way, restore the pride of a community believed to have been “fallen” by Western colonial hegemony. Colonial formatting also created stereotypes emanating from the colonial imagination. Some novels unconsciously glorify these stereotypes. The figure of the black woman is subject to this stigmatization. One of the specificities of the so-called “racialized” woman is that she undergoes double conditioning based on her gender and her “race” affiliated from birth. The stereotypical figures of the “potomitan” woman, the “mother courage”, the “fanm djok” (equivalent in Creole to the “strong black woman”), are part of the derogatory colonial universe. These stereotypical figures act as castrating elements on Afro-descendant male figures by relegating them to the role of irresponsible “progenitors”. The stereotype of so-called “matrifocal” families as the dominant model of Caribbean families persists today. In the 20th century, new female figures emerged. These new female figures are in total contradiction with the stereotypical figures of colonial literature. This new aesthetic creates characters who act outside the “norm” and stereotypes associated with black women. These emerging figures are true anti-heroines.L’espace caribéen connaît un lourd passé colonial qui affecte encore sa société. L’histoire a été effacée, cachée, voire remaniée pour minimiser le rôle du colonisateur et atténuer l’impact et les séquelles réels de la colonisation, de l’esclavage, de l’assimilation et de l’aliénation. La majorité des traces manuscrites qui témoignent de cette histoire émane du point de vue du colonisateur et non du colonisé. Le seul moyen pour les Afrodescendants de l’espace caribéen de se créer une légitimité en tant que « sujet » dans ce système est dans l’acte de (re) création. La littérature postcoloniale agit, en ce sens, comme un miroir de la société caribéenne en créant des histoires, qui, bien que fictives, réfléchit un cadre spatiotemporel ancré dans une réalité historique. Cet acte de création doit, pour reprendre l’expression de l’auteure guadeloupéenne Maryse Condé dans Le roman historique : un rêve contraint « faire fleurir des héros, produire des romans qui fonctionnent comme des mythes » (Condé 311, 2002). Des figures historiques ou fictives magnifiées émergent dans les prémisses de la littérature postcoloniale pour, en quelque sorte, redorer la fierté d’une communauté que l’on croyait « déchue » par l’hégémonie coloniale occidentale. Le formatage colonial a aussi créé des stéréotypes émanant de l’imaginaire colonial. Certains romans glorifient inconsciemment ces stéréotypes. La figure de la femme noire est sujette à cette stigmatisation. L’une des spécificités de la femme dite « racisée » est qu’elle subit un double conditionnement basé sur son genre et sur sa « race » affiliés dès la naissance. Les figures stéréotypées de la femme « potomitan », la « mère courage », la « fanm djok » (équivalent en créole de la « strong black woman ») font partie de l’univers dépréciatif colonial. Ces figures stéréotypées agissent comme des éléments castrateurs sur les figures masculines Afrodescendantes en les reléguant au rôle de « géniteur » irresponsable. Le stéréotype des familles dites « matrifocale » comme modèle dominant des familles caribéennes persiste de nos jours. Au XXème siècle, de nouvelles figures féminines émergent. Ces nouvelles figures féminines sont en totale contradiction avec les figures stéréotypées de la littérature coloniale. Cette nouvelle esthétique crée des personnages qui agissent hors de la « norme » et des stéréotypes associés à la femme noire. Ces figures émergentes sont de véritables anti-héroïnes