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Modélisation de l'Espace de Disse sur Puce pour l'Étude de la Toxicité Hépatique et de l'Inflammation
No full textThis doctoral thesis is part of the Drug-Induced Liver Injury (DILI) on Chip ANR project, which aims to develop an in vitro hepatic model on a microfluidic chip to study drug-induced liver injury.Current drug development relies on outdated models like 2D cell cultures and in vivo testing, which are ex-pensive, inefficient and fail to accurately predict liver toxicity. Microfluidic organ-on-chip technology offers a more precise and dynamic alternative to better mimic the liver's physiological environment. The space of Disse, a critical interface between liver parenchymal cells, hepatocytes, and sinusoidal endothelial cells, plays a key role in liver function, molecular exchange and is the structure majorly impacted by the DILI pathology. Despite advancements, replicating the space of Disse remains a challenge due to its size, precise cell separa-tion, biochemical stimuli and extracellular matrix replication. Despite their potential, current approaches using membranes, hydrogels, scaffolds, or standard microfluidic channels still struggle to fully recreate this struc-ture in a biomimetic fashion. Improving these models is crucial for enhancing drug screening, ADMET studies, and understanding indicators of hepatocellular damage.This doctoral thesis presents a novel model of space of Space of Disse on a chip. The research progressed through four stages: chip design and testing, hydrogel screening, cell culture, and model application. The developed model integrates a biocompatible hydrogel, sodium alginate, which mimics the extracellular matrix (ECM) of the human liver. This enables the dynamic co-culture of human liver sinusoidal endothelial cells (LSEC) and hepatocytes (HepaRG), resulting in enhanced hepatic activity and functionality, a significant im-provement in comparison to monoculture in vitro models. Toxicological study of paracetamol on the model shows decrease in cell viability, functionality and metabolic activity, as shown in previous studies. The model also allows tracking of immune responses through macrophages in response to lipopolysaccharide, enabling dynamic studies of inflammation and pathogen interaction. This multi-cellular, 3D model offers a more phys-iologically relevant platform for liver disease modeling and screening, providing new insights into hepatic function and immune responsesCette thèse de doctorat s'inscrit dans le cadre du projet ANR DILI on Chip, qui vise à développer un modèle hépatique in vitro sur une puce microfluidique afin d'étudier les lésions hépatiques induites par les médica-ments (Drug-Induced Liver Injury, DILI).Le développement actuel des médicaments repose sur des modèles obsolètes, tels que les cultures cellulaires 2D et les tests in vivo, qui sont coûteux, inefficaces et incapables de prédire avec précision la toxicité hépa-tique. La technologie des organes-sur-puce basée sur la microfluidique constitue une alternative plus précise et dynamique, permettant de mieux reproduire l'environnement physiologique du foie. L'espace de Disse, une interface critique entre les cellules parenchymateuses hépatiques,appelées hépatocytes (HepaRG), et les cel-lules endothéliales sinusoïdales, joue un rôle clé dans la fonction hépatique et les échanges moléculaires. Il s'agit également de la structure principalement affectée par la pathologie DILI. Malgré les avancées technolo-giques, la reproduction de l'espace de Disse reste un défi en raison de sa taille, de la séparation cellulaire précise qu'il requiert, des stimuli biochimiques impliqués et de la nécessité de reproduire une matrice extra-cellulaire physiologique. Bien que prometteuses, les approches actuelles utilisant des membranes, des hydro-gels, des échafaudages ou des canaux microfluidiques standards peinent encore à recréer fidèlement cette structure de manière biomimétique. L'amélioration de ces modèles est essentielle pour optimiser le criblage des médicaments, les études absorption, distribution, métabolism et excrétion (ADME) et l'identification des marqueurs de dommages hépatocytaires.Cette thèse propose un nouveau modèle de l'espace de Disse sur une puce. Les travaux de recherche se sont déroulés en quatre étapes : la conception et la validation de la puce, le choix de l'hydrogel, la culture cellulaire et l'application du modèle. Le modèle développé intègre un hydrogel biocompatible, le sodium alginate, qui imite la matrice extracellulaire du foie humain. Cette conception permet la coculture dynamique de cellules humaines endothéliales sinusoïdales et d'hépatocytes (HepaRG), aboutissant à une amélioration significative de l'activité et de la fonctionnalité hépatiques, comparée aux modèles in vitro en monoculture. L'étude toxicologique du paracétamol sur ce modèle montre une diminution de la viabilité cellulaire, de la fonctionnalité et de l'activité métabolique, en accord avec les études précédentes. De plus, le modèle permet le suivi des réponses immunitaires grâce à l'intégration de macrophages exposés au lipopolysaccharides, offrant ainsi la possibilité d'étudier dynamiquement l'inflammation et les interactions pathogènes. Ce modèle 3D multicellulaire constitue une plateforme physiologiquement plus pertinente pour l'étude des maladies hépatiques et le criblage de médicaments, apportant de nouvelles perspectives sur la fonction hépatique et les réponses immunitaires
Développements asymptotiques de probabilités pour des marches aléatoires à pas borné dans des arbres infinis
No full textGiven a finite-range random walk on an infinite tree with bounded valence, what is the asymptotic behaviour, as the number of steps goes to infinity, of the sequence of probabilities that the random walk is at a given vertex?In this Thesis, we answer this question by providing an asymptotic expansion to any order for the sequence of probabilities mentioned above. We will work under the assumption that each vertex of the tree has valence greater than or equal to three, and we will assume that the tree is endowed with a cofinite action of an automorphism group preserving the step distribution. A classical example is the finite-range random walk in a free group.The method used to answer the question above is introduced in Chapter I, in the case of a nearest-neighbour random walk in a regular tree. Furthermore, for nearest-neighbour random walks, we give a description of the asymptotic behaviour as the number of steps goes to infinity, of the sequences of probabilities, that such a random walk, in a regular tree of valence at least three, is in a geodesic ray or in a horocycle, after n steps. In Chapter II, we address the question posed by extending the results established in Chapter I. Finally, Chapter III presents a collection of Tauberian theorems used throughout the text to derive our asymptotic expansions.Étant donnée une marche aléatoire à support fini sur un arbre infini de valence bornée, quel est le comportement asymptotique de la suite des probabilités que cette marche se trouve en un sommet donné, lorsque le nombre de pas tend vers l’infini ? Dans ce mémoire, nous répondons à cette question en fournissant un développement asymptotique à tout ordre pour la suite des probabilités mentionnée ci-dessus. Nous travaillerons sous l’hypothèse que chaque sommet de l’arbre possède au moins trois voisins, et nous supposerons que l’arbre est muni d’une action cofinie d’un groupe d’automorphismes préservant la distribution des pas de la marche. Un exemple classique est celui d'une marche aléatoire à support fini dans un groupe libre. La méthode utilisée pour répondre à la question ci-dessus est introduite au Chapitre I, dans le cas d’une marche aléatoire au plus proche voisin sur un arbre régulier. Par ailleurs, pour ces marches aléatoires au plus proche voisin, nous donnons une description du comportement asymptotique, lorsque le nombre de pas tend vers l’infini, des suites de probabilités qu'une telle marche aléatoire, basée en un sommet d'un arbre régulier de valence au moins trois, se trouve dans un rayon géodésique, ou dans un horocycle. Au Chapitre II, nous apportons une réponse à la question posée en généralisant les résultats établis au Chapitre I. Enfin, le Chapitre III rassemble une collection de théorèmes Taubériens, utilisés tout au long du texte pour obtenir des développements asymptotiques
Modélisation de jets de moteurs-fusées à haute altitude et caractérisation de leur signature infrarouge
No full textIn the aerospace and military sectors, rocket engines powered by solid or liquid propellants arewidely used to propel vehicles to altitudes above 80 km. The operation of these engines generatesplumes characterized by compressible and possibly two-phase flows. These plumes can be inrarefied regime in certain regions and are composed of combustion gases and alumina particlesfor solid aluminized propellants. The flow undergoes a strong expansion at the nozzle outlet dueto the pressure difference between the combustion chamber and the outside environment. Asa result, the gaseous molecules' various internal degrees of freedom may become unbalancedwith respect to translation. This is known as thermal nonequilibrium. This imbalance cansignificantly affects plume radiation. Therefore, it needs to be considered when modelling theinfrared signature of this type of nonequilibrium plume for early warning purposes, for example.In addition, modelling the consequences of thermal nonequilibrium on the flow is currently ascientific challenge, as this issue has not yet been fully mastered.In order to numerically simulate the nonequilibrium of this type of plume, as well as its radiation,a detailed vibrational kinetics model including the relaxation of CO2, CO and N2 species wasextended by adding the HCl species, also in vibrational nonequilibrium. The radiation of thesespecies is calculated using nonequilibrium statistical narrow-band models developed during thiswork. The detailed kinetics and statistical narrow-band models of CO2, CO and HCl havebeen implemented in ONERA's CEDRE numerical platform, which contains, among others, amulti-temperature fluid solver using a Navier-Stokes approach and a Monte Carlo-based radiationsolver. Simulations of the second stage of the TITAN-IIIC rocket were carried out using this platform,enabling the effect of vibrational nonequilibrium on aerothermal fields to be quantified, as wellas the influence of radiation coupling with the plume on vibrational temperature fields. Theinfrared signature of the plume in the various configurations is obtained by post-processing thesefields. It shows a significant effect of vibrational nonequilibrium coupled with radiation on thissignature.Dans le cadre des secteurs aérospatial et militaire, les moteurs-fusées à propergol solide ou à ergols liquides sont largement utilisés pour propulser des engins à une altitude supérieure à 80 km.Le fonctionnement de ces moteurs génère des jets caractérisés par des écoulements compressibles et éventuellement diphasiques. Ces jets présentent un aspect raréfié dans certaines régions et sont composés de gaz de combustion, et de particules d'alumine pour des propergols solides aluminisés. En sortie de tuyère, l'écoulement subit une forte détente due à la différence de pression entrela chambre de combustion et le milieu extérieur. Les différents degrés internes de liberté desmolécules gazeuses peuvent de ce fait se retrouver en déséquilibre par rapport à la translation. Onparle alors de déséquilibre thermique. Ce déséquilibre peut influencer fortement le rayonnementdu jet. Il convient alors de le prendre en compte dans la modélisation de la signature infrarougede ce type de jets hors équilibre, par exemple pour des problématiques d'alerte avancée. Parailleurs, la modélisation des conséquences du déséquilibre thermique sur l'écoulement représenteactuellement un défi scientifique, car cette problématique n'est pas encore parfaitement maîtrisée.Afin de modéliser numériquement le déséquilibre de ce type de jet ainsi que son rayonnement, unmodèle de cinétique vibrationnelle détaillée comprenant la relaxation des espèces CO2, CO et N2 aété complété en y ajoutant l'espèce HCl, également en déséquilibre vibrationnel. Le rayonnementde ces espèces est calculé à l'aide de modèles statistiques à bandes étroites hors équilibre,développés au cours de ces travaux. La cinétique détaillée ainsi que les modèles statistiques àbandes étroites de CO2, CO et HCl ont été implémentés dans la plateforme numérique CEDRE del'ONERA, qui contient, entre autres, un solveur fluide multi-température utilisant une approcheNavier-Stokes, et un solveur radiatif basé sur une méthode de Monte Carlo. Des simulationsdu 2ème étage de la fusée TITAN-IIIC ont été réalisées avec cette plateforme, permettant dequantifier l'effet du déséquilibre vibrationnel sur les champs aérothermiques, ainsi que l'influencedu couplage du rayonnement avec le jet sur les champs des températures de vibration. Lasignature infrarouge du jet dans les différentes configurations est obtenue par post-traitement deces champs, et montre un effet important du déséquilibre vibrationnel couplé au rayonnementsur cette signature
Apprentissage automatique sur graphes appliqué aux tâches de détection dans systèmes complexes
No full textRecent technological advances have increased our capacity to monitor many aspects of daily life or natural phenomena by collecting and analyzing data in real-time coming from multiple data sources. For example, public transportation systems monitor passenger affluence and delays at the level of each station to improve commuting; modern geological hazard monitoring systems raise early alarms for events such as earthquakes.This thesis focuses on the detection of changes in the data-generating distributions associated with a set of agents belonging to a complex system. In many applications, the underlying structure, frequently modeled as a graph between agents, holds essential information about how the system reacts to changes.Building on this intuition, the thesis mainly explores two research questions: how can a graph detection task effectively leverage the information encoded in the graph topology? And how can classical detection methods be extended to non-parametric settings where the available data is indexed by graph nodes or accessed online?The main tool used throughout this thesis is non-parametric likelihood-ratio estimation, which allows a machine learning perspective on classical detection techniques and enriches their domain of applicability. The thesis contributes with new techniques enabling more flexible detection algorithms in both offline and online settings.Les innovations technologiques récentes ont augmenté notre capacité à surveiller de nombreux aspects de la vie quotidienne ou des phénomènes naturels en collectant et en analysant des données en temps réel provenant de sources multiples. Par exemple, les réseaux de transport surveillent l'affluence des passagers et les retards à chaque station pour améliorer les trajets, tandis que les réseaux modernes de surveillance des risques géologiques déclenchent des alertes précoces pour des événements sismiques.Cette thèse se concentre sur la détection des changements dans les distributions de données associées à un ensemble d'agents dans un système complexe. Dans de nombreuses applications, la structure sous-jacente, souvent représentée sous forme de graphe entre agents, encode des informations importantes sur la manière dont le système réagit face à un changement.En s'appuyant sur cette intuition, la thèse explore principalement deux questions de recherche : comment une tâche de détection sur graphe peut-elle exploiter efficacement l'information implicite donnée par la topologie du graphe ? Et comment les méthodes classiques de détection peuvent-elles être adaptées à des environnements non paramétriques où les données disponibles sont indexées par les nœuds du graphe ou accessibles en ligne ?L'outil principal utilisé dans cette thèse est l'estimation non paramétrique du rapport de vraisemblance, qui offre une perspective d'apprentissage statistique des techniques de détection classiques et étend leur domaine d'application. La thèse apporte de nouvelles techniques qui permettent des algorithmes de détection plus flexibles dans des contextes en ligne et hors ligne
Développement et caractérisation de microstructure et des propriétés physiques de matériaux biosourcés pour application dans le bâtiment
No full textMon rapport d’HDR se concentre sur le développement les nouveaux matériaux biosourcés et caractérisation de microstructure et propriétés physiques comprennent les performances et le comportement hygrothermiques, les propriétés mécaniques et le mécanisme de transfert de fluide dans les matériaux poreux pour les applications dans les bâtiments à faible impact environnemental. Donc, une série de matériaux biosourcés a été développée, caractérisée et présentée tels que des matériaux en bois, des matériaux en béton chaux/chanvre, des matériaux en terre crue/chanvre, des matériaux super isolants en polyuréthane biosourcés et les bétons poreux. Ces études ont ensuite été développésen améliorant les propriétés globales pour s'adapter aux applications dans le domaine des matériaux de construction allant de l’échelle microscopique à l’échelle du bâtiment avec des approches expérimentales et de simulation
Recherche d'indicateurs biolοgiques d'effets liés aux activités professionnelles agricoles
No full textEpidemiological studies show a lower overall mortality rate in agricultural occupational populations compared tothe general population. This can be explained by their specific lifestyle characteristics: low tobacco consumptionand high physical activity, which reduce the risks of cancer and cardiovascular diseases. However, agriculture andoccupational exposure to pesticides have been consistently associated with the occurrence of cancers (prostate,lymphomas, leukemias) and neurological diseases such as Parkinson’s disease. To explore these links, a molecularepidemiology approach has been implemented, identifying biomarkers to refine the understanding of the biologicaleffects of agricultural activities. Specifically, DNA adducts formed from eight aldehydes derived from lipidperoxidation and the levels of four epigenetic markers in total DNA from granulocytes are studied. These twofamilies of effect biomarkers correspond to possible mechanisms of action of agricultural activities through oxidativestress or epigenetic modifications. The analysis of these biomarkers was carried out on samples from anagricultural biobank established in Calvados, the EPIBIO97 biobank. After the development of methodological tools formeasuring the selected biomarkers, as well as the establishment of a metabolomic approach, the levels of theseeffect biomarkers were associated with the characteristics of the studied individuals. Univariate statistical analysesrevealed the influence of health determinants, self‐perceived health data, and agricultural occupational exposures.For each biomarker, multivariate analysis models were then developed. These new models highlighted the relevanceof granulocyte DNA, as well as the effect of certain exposures, particularly occupational agricultural exposures, onepigenetic modifications and the formation of exocyclic DNA adducts.Les études épidémiologiques montrent un taux de mortalité global inférieur dans les populations professionnellesagricoles comparé à la population générale. Ceci s’explique par les spécificités de leur mode de vie : faible tabagismeet activité physique élevée, réduisant les risques de cancers et de maladies cardiovasculaires. Cependant, l’agricultureet les expositions professionnelles aux pesticides ont été́ régulièrement associées à la survenue de cancers (prostate,lymphomes, leucémies) et maladies neurologiques comme la maladie de Parkinson. Pour explorer ces liens, uneapproche d’épidémiologie moléculaire a été mise en place, identifiant des biomarqueurs pour affiner la compréhension deseffets biologiques des activités agricoles. Ainsi, les adduits à l’ADN formés à partir de 8 aldéhydes issus de laperoxydation lipidique et les niveaux de 4 marqueurs épigénétiques d’ADN total de granulocytes sont étudiés. Ces deuxfamilles de biomarqueurs d’effets correspondent à des mécanismes d’action possibles des activités agricoles par stressoxydant ou modifications épigénétiques. L’analyse de ces biomarqueurs a été réalisée sur des échantillons d’une biothèqueagricole constituée dans le Calvados, la biothèque EPIBIO97. Après la mise au point des outils méthodologiques pour ledosage des biomarqueurs sélectionnés ainsi que le développement d’une approche métabolomique, les niveaux de cesbiomarqueurs d’effets ont été associés avec les caractéristiques des individus étudiés. Les analyses statistiques univariéesont montré l’influence de déterminants de santé, de données de perception de santé et d’expositions professionnellesagricoles. Pour chaque marqueur, des modèles d’analyse multivariées ont ensuite été construits. Ces nouveaux modèlesont permis de mettre en évidence l’intérêt de l’ADN des granulocytes ainsi que l’effet de certaines expositions, notammentd’expositions professionnelles agricoles sur les modifications épigénétiques et sur la formation d’adduitsexocycliques à l’ADN
Le rôle de l’État dans la mise en tourisme et dans l’accompagnement du développement touristique : le cas de Wulong en Chine
No full textWith the increasing proportion oftourism in the economy and the growth of international tourism, tourism is becoming an activity with growing political interests, which generates diverse and numerous state interventions in tourism. Moreover, the topic of the government`s role in tourism shows variety and sustained dynamics depending on time, political regime, and national strategies. This thesis aims to understand how the role of government, especially at the local level, becomes a strong explanatory factor of local tourism development through its actions, strategies, and plans. To do this, we have chosen Wulong as our field, which is part of the South China Karst, World Natural Heritage and is a commune in southwestern China where the government is fully engaged in almost all stages of tourism development and also in accompanying tourist development. Our researchs hows that there are three levels of the role of the Chinese government who have varying degrees of impact on the development of local tourism. The provincial level plays a coordinating role between the central and local levels and is the greatest supporter in terms of political and financial support for the local level. The local level, on the other hand, is the largest participant among the three levels regarding local tourism development with its initiatives. Public-private partnership is a widely utilized modality in tourism development. Finally, when the geographical features of tourist destinations show similarities, government`s role is a key factor in the competition of tourist destinations and is conducive to distinguishing tourist destinations.Avec le poids de plus en plus lourd de l’industrie touristique dans l’économie et la croissance du tourisme international, le tourisme devient une activité aux enjeux politiques de plus en plus forts, ce qui génère les interventions étatiques multiformes et nombreuses dans le tourisme. En plus, le sujet sur le rôle de l’État dans le tourisme montre une variété et une dynamique constante en fonction du temps, du régime politique, et des stratégies nationales. Cette thèse cherche à comprendre comment le rôle de l’État, surtout à l’échelon local, devient un élément explicatif fort de la mise en tourisme locale avec ses actions, sa stratégie et ses plans. Pour ce faire, nous avons choisi comme terrain Wulong, qui fait partie du patrimoine naturel mondial South China Karst et est une commune au sud-ouest de Chine où l’État s’engage pleinement dans presque toutes les étapes de la mise en tourisme et aussi dans l’accompagnement du développement touristique. Nos recherches montrent qu’il existe trois échelons du rôle de l’État chinois qui impactent à différent degré sur la mise en tourisme local. L’échelon provincial joue un rôle coordinateur entre l’échelon central et local et est le plus grand supporteur en termes politiques et financiers de l’échelon local. L’échelon local, quant à lui, est le plus grand acteur parmi les trois échelons à l’égard de la mise en tourisme locale avec ses initiatives. Le partenariat public-privé est une modalité beaucoup mobilisée dans la mise en tourisme. Enfin, lorsque les caractéristiques physiographiques des destinations touristiques montrent une similarité, le rôle de l’État consiste un élément clé dans la compétition des destinations touristiques et est favorable à la distinction des destinations touristiques
Deployment of mobile base stations in cellular networks
No full textIn current commercial mobile networks, we use fixed base stations (FBS) to provide services to users. However, the first step for deploying fixed base stations requires detailed studies to determine the architecture, the location of the base stations, the capacity, their configurations, etc. With the miniaturization of electronic equipment and network functions virtualization, it is now possible to attempt to embed base stations on movable platforms (e.g., drones) that are able to adjust their position when necessary. For the ANR DEMON project that funds this thesis, the goal is to establish an adaptive mobile network with movable base stations (MBS). The MBS are thus capable of repositioning themselves to adapt to network changes in real-time. First, we need to understand what the use of MBS in mobile networks can bring to users and for telecommunication operator. Therefore, this thesis explores the advantages and limitations of using MBS in mobile networks. We progressively study the use of MBS in three scenarios: a post-disaster emergency area, an urban neighborhood, and an entire city. In this thesis, we will show that, MBS can adjust their position in real-time based on the mobility of the users and also considering the user demand, MBS can often outperform FBS in terms of performance, with less base stations deployed. For example, when users form a group, if the MBS and FBS have the same transmit power, the MBS can quadruple the user throughput. In addition, we will highlight when the transmit power of MBS is 50 dBm lower than that of FBS, the performance can be comparable. Traffic demand in mobile networks is evolving in time and space, when using FBS, we need to respond to the highest demand. Thanks to the flexibility and mobility of MBS, they can be self-deployed only when needed, which reduces costs by about 20%. The use of MBS allows the concept of self-deployable network to become a reality.Dans les réseaux mobiles commerciaux actuels, nous utilisons des stations de base fixes (FBS) pour fournir des services aux utilisateurs. Cependant, la première étape pour déployer des stations de base fixes nécessite des études détaillées pour déterminer l'architecture, l'emplacement des stations de base, leur capacité, leurs configurations, etc. Avec la miniaturisation des équipements électroniques et la virtualisation des fonctions réseau, il est désormais possible d'envisager d'intégrer des stations de base sur des plateformes mobiles (par exemple, des drones) capables d'ajuster leur position lorsque cela est nécessaire. Pour le projet ANR DEMON qui finance cette thèse, l'objectif est d'établir un réseau mobile adaptatif avec des stations de base déplaçables (MBS). Les MBS peuvent ainsi se repositionner pour s'adapter aux changements du réseau en temps réel. Tout d'abord, nous devons comprendre ce que l'utilisation des MBS dans les réseaux mobiles peut apporter aux utilisateurs et aux opérateurs de télécommunications. Par conséquent, cette thèse explore les avantages et les limites de l'utilisation des MBS dans les réseaux mobiles. Nous étudions progressivement l'utilisation des MBS dans trois scénarios : une zone d'urgence après un désastre, un quartier urbain et une ville entière. Dans cette thèse, nous montrerons que les MBS peuvent ajuster leur position en temps réel en fonction de la mobilité des utilisateurs et des demandes des utilisateurs. Les MBS peuvent souvent surpasser les FBS en termes de performance, avec moins de stations de base déployées. Par exemple, lorsque les utilisateurs forment un groupe, si les MBS et les FBS ont la même puissance d'émission, les MBS peuvent quadrupler le débit utilisateur. De plus, nous mettrons en avant que lorsque la puissance d'émission des MBS est inférieure de 50 dBm à celle des FBS, les performances peuvent être comparables.La demande de trafic dans les réseaux mobiles évolue dans le temps et dans l'espace. En utilisant des FBS, nous devons répondre à la demande la plus élevée. Grâce à la flexibilité et à la mobilité des MBS, celles-ci peuvent être auto-déployées uniquement lorsque cela est nécessaire, ce qui réduit les coûts d'environ 20 %. L'utilisation des MBS permet de rendre le concept de réseau auto-déployable une réalité
Modélisation des étiages et des tarissements dans le bassin de la Moselle : d'une approche globale à une approche spatialisée
No full textWater management has become a major challenge in the face of climate change and increasing human pressures, which are altering flow regimes. In France, the rise in hydro-climatic variability and the intensification of hydrological droughts in recent years highlight the need to adapt modelling tools to better represent low-flow conditions. This thesis addresses this issue by improving the simulation of low flows using the PRESAGES model, applied to the Moselle River catchment in France. The adopted approach is based on three complementary methodological axes.The first axis focuses on optimizing the model calibration process. The impact of methodological choices related to input data, optimization algorithms, and objective functions was assessed. The selection of input data was based on a comparative analysis with the SAFRAN reanalysis and ultimately relied on two gridded climatic products: LOTERR precipitation and SAFRAN potential evapotranspiration (PET). The use of objective functions specifically targeting low flows improved the simulation of low-flow periods, whereas the impact of optimization algorithms on model performance was found to be limited. The model's performance was evaluated using numerical criteria and visual inspection, ensuring a comprehensive assessment of the simulations while avoiding performance overestimation.The second axis concerns the structural revision of the model. A modification of the drainage law of the gravity reservoir was introduced to improve the representation of recession phases without increasing model complexity. The model now relies on six parameters, five of which require calibration, maintaining a balance between structural simplification and simulation accuracy.The third axis focuses on streamflow regionalization and the development of a semi-distributed version of the PRESAGES model. A regionalization method based on flow duration curves (FDCs) and a limited number of gauging measurements allows for the estimation of daily discharges at ungauged sites. Discharges at outlets without hydrometric stations can thus be estimated and used to calibrate the model at homogeneous zones defined by the semi-distributed model grid. This approach enhances the representation of the spatial variability of hydrological processes and accounts for local flow dynamics.This thesis, conducted within the framework of the CIPRHES and MIRHYADE projects (supported by the ANR and the Agence de l'Eau Rhin-Meuse), contributes to the improvement of low-flow simulation tools, with potential applications in hydrometeorological drought forecasting.La gestion de l'eau devient un enjeu majeur face aux effets du changement climatique et aux pressions humaines croissantes, qui modifient les régimes d'écoulement. En France, l'augmentation de la variabilité hydro-climatique et l'intensification des sécheresses hydrologiques au cours des dernières années rendent nécessaire l'adaptation des outils de modélisation pour mieux représenter les débits d'étiage. Cette thèse s'inscrit dans cette démarche en améliorant la simulation des étiages avec le modèle PRESAGES, appliqué au bassin versant de la Moselle française. L'approche adoptée repose sur trois axes méthodologiques complémentaires.Le premier axe concerne l'optimisation des étapes de calage du modèle. L'impact des choix méthodologiques liés aux données d'entrée, aux algorithmes d'optimisation et aux fonctions objectif a été estimé. Le choix des données d'entrée a été évalué sur la base d'une analyse comparative avec la réanalyse SAFRAN et s'est finalement porté sur deux produits climatiques en grille : les précipitations LOTERR et l'ETP SAFRAN. L'utilisation de fonctions objectif ciblant spécifiquement les faibles débits a permis d'améliorer la simulation des étiages, tandis que l'effet des algorithmes d'optimisation sur la performance du modèle s'est avéré limité. Les performances du modèle ont été évaluées à l'aide de critères numériques et par inspection visuelle, permettant d'avoir une vision globale des simulations et d'éviter toute surestimation des performances.Le deuxième axe porte sur la révision structurelle du modèle. Une modification de la loi de vidange du réservoir d'eau gravitaire a été introduite afin d'améliorer la prise en compte des phases de tarissement, sans pour autant accroître la complexité du modèle. Le modèle repose désormais sur six paramètres, dont cinq à caler, permettant de préserver l'équilibre entre simplification structurelle et qualité des simulations.Le troisième axe concerne la régionalisation des débits et le développement d'une version semi-distribuée du modèle PRESAGES. Une méthode de régionalisation reposant sur les courbes de débits classés (CDC) et quelques jaugeages permet d'estimer les débits journaliers pour des sites non jaugés. Les débits aux exutoires ne disposant pas de station hydrométrique peuvent ainsi être estimés et utilisés pour caler le modèle au niveau des zones homogènes définies par le maillage du modèle semi-distribué. Celle-ci permet d'améliorer la représentation de la variabilité spatiale des processus hydrologiques et de prendre en compte les dynamiques locales d'écoulement.Au total, cette thèse, réalisée dans le cadre des projets CIPRHES et MIRHYADE (soutenus par l'ANR et l'Agence de l'Eau Rhin-Meuse), participe à l'amélioration des outils de simulation des étiages, avec des perspectives d'application à la prévision hydrométéorologique des sécheresses
Etude des cinétiques d'oxydation et de nitruration appliquées aux aciers électriques à grains orientés
No full textIn order to meet the various environmental challenges, electrical steels for electrical conversion have undergone a number of developments in recent years. This is reflected in an optimization of their Goss texture orientation {110} . The latter is obtained following numerous processing stages, including the two thermochemical treatments studied in this thesis: decarburization in an oxidizing atmosphere and high-temperature nitriding.In addition to removing carbon and forming an internal silicon oxide layer, decarburization recrystallizes the material, eliminating the effects of rolling on atomic diffusion. A study of the influence of the various parameters on the microstructure is carried out and reveals oxygen diffusion following the fundamental principles of diffusion. Oxygen diffusion is not limited by oxide precipitation, and oxide morphology has no influence on oxygen diffusion kinetics.The oxide layer has an influence on nitriding, allowing the surface to behave like an Fe-N system and leading to increased nitrogen adsorption at the surface, which diffuses underneath and then precipitates as nitrides. When decarburization is ineffective, high carbon content is observed which, combined with nitrogen adsorption, leads to austenitic transformation of the matrix, potentially altering processing kinetics. A parametric study of the nitriding of electrical steels was also carried out. Among the parameters studied, only temperature has a significant influence in limiting nitrogen adsorption. Parameters can then be optimized according to the desired microstructural properties.Afin de répondre aux différents enjeux environnementaux, les aciers électrique assurant la conversion électrique ont connu de nombreux développements ces dernières années. Ceci se traduit par une optimisation de leur texture de Goss d'orientation {110} . Cette dernière est obtenue à la suite de nombreuses étapes de traitements comprenant les deux traitements thermochimique étudiés dans cette thèse : une décarburation sous atmosphère oxydante et une nitruration haute température.En plus d'assurer une élimination du carbone et la formation d'une couche d’oxyde interne de silicium, la décarburation permet une recristallisation du matériau, éliminant alors les effets du laminage sur la diffusion atomique. Une étude de l'influence des différents paramètres sur la microstructure est réalisé et révèle une diffusion de l'oxygène suivant les principes fondamentaux de la diffusion. Cette dernière n'est pas limitée par la précipitation d'oxydes et leur morphologie n'intervient pas dans les cinétiques de diffusion de l'oxygène.La couche d'oxyde présente une influence sur la nitruration, en permettant à la surface de se comporter comme un système Fe-N et entraînant l'augmentation de l'adsorption d'azote à la surface qui diffuse sous celle-ci pour ensuite précipiter en nitrures. Lors d'une décarburation peu effective, d'importante teneur en carbone sont relevée qui, associées à l'adsorption d'azote entraîne une transformation austénitique de la matrice, altérant potentiellement les cinétiques de traitement. Une étude paramétrique de la nitruration des aciers électriques a également été faite. Parmi les paramètres étudiés, seule la température a une influence notable en limitant l'adsorption de l'azote. Une optimisation des paramètres est alors possible en fonction des propriétés microstructurales souhaitées