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Characterization of a small RNA mediating cell wall stress and galactose metabolism in Staphylococcus aureus
No full textStaphylococcus aureus est une bactérie pathogène redoutable, dotée d'une remarquable capacité d'adaptation. Grâce à une régulation génique complexe, cette bactérie déploie de nombreux mécanismes pour survivre aux conditions stressantes. Les ARN régulateurs (ARNrég) figurent parmi les acteurs de cette réponse adaptative, modulant l'expression de leurs cibles au niveau post-transcriptionnel et contribuant ainsi à une réponse rapide et ciblée. Parmi les ARNrég identifiés chez S. aureus, certains se distinguent par leur sensibilité environnementale, étant exprimés en réponse à des conditions spécifiques. Ce travail s’est focalisé sur la caractérisation de RsaOI, un ARNrég issu d’un environnement génétique fortement sollicité lors de stress environnementaux variés. RsaOI est induit dans des conditions de stress affectant la paroi, dont l’acidification et l’exposition aux glycopeptides. Son accumulation est dépendante du système à deux composants VraSR, connu pour son rôle majeur dans la réponse aux antibiotiques ciblant la paroi. L’étude des cibles de RsaOI, réalisée grâce à des approches omiques et la méthode MAPS, a révélé son implication dans des processus essentiels : la réparation de l'ADN, la dynamique de la paroi, ainsi que le métabolisme. Parmi ces cibles figure l’opéron lac, impliqué dans la métabolisation du galactose et dont l'activité influence la structure du peptidoglycane. Dans ce travail, RsaOI apparait comme un médiateur agissant à l'interface entre la réponse au stress de la paroi et la régulation métabolique.Staphylococcus aureus is a highly adaptable pathogenic bacterium capable of surviving in stressful conditions encountered during infection. This adaptability is driven by complex gene regulation systems, including small RNA (sRNA). These small RNA molecules play an important role in helping the bacterium respond quickly and precisely by controlling the expression of specific target genes. Some sRNA in S. aureus are particularly sensitive to environmental changes and are activated only under certain conditions. This study focuses on RsaOI, a sRNA produced from a genetic region that is highly responsive to different environmental stresses. RsaOI is strongly activated during cell wall stress, such as acidic conditions or exposure to glycopeptide antibiotics. Its expression is controlled by the VraSR two-component system, a key regulator of cell wall damage responses. Using advanced methods like omics analyses and MAPS, we identified several important functions of RsaOI. It influences processes such as DNA repair, cell wall remodeling, and metabolism. One notable target is the lac operon, which is involved in breaking down galactose and plays a role in maintaining the structure of the bacterial cell wall. This research shows that RsaOI acts as a bridge between the bacterial responses to cell wall stress and changes in metabolism
Travail et Logement Informels dans les Pays en Cours d'Urbanisation : Trois Essais sur l'Afrique du Sud
No full textCette thèse explore les mécanismes d’équilibre général induits par la présence d’emploi et de logement informels dans le contexte d’un pays en cours d’urbanisation, l’Afrique du Sud. Le premier chapitre se concentre sur le rôle des emplois urbains informels dans le choix migratoire des ménages ruraux. Il montre que ces emplois peuvent servir de tremplin vers le secteur formel, et que leur régularisation peut conduire à une augmentation du pouvoir de marché des entreprises dans ce secteur. Le deuxième chapitre s’intéresse au choix de localisation des ménages en fonction de leurs opportunités professionnelles dans le cas de la ville du Cap. Il montre que le logement informel peut représenter une option intéressante pour les ménages pauvres, étant donné son moindre coût et sa proximité de certains centres d’emploi. Le troisième chapitre prolonge cette étude et porte sur la vulnérabilité des logements informels aux inondations. Il montre qu’une meilleure information quant aux risques encourus permet aux ménages pauvres de modifier leurs choix de localisation et leur demande de logement, d’autant plus après prise en compte du changement climatique. En conclusion, cette thèse vise à renseigner les fonctions économiques que peut remplir l’informalité dans les pays émergents, et à démontrer qu’elle constitue souvent la meilleure solution de second choix en l’absence de politiques de développement adéquates.This dissertation explores the general equilibrium effects induced by the presence of informal employment and housing in the context of a country undergoing urbanization, namely South Africa. The first chapter focuses on the role of urban informal jobs in the migration decisions of rural households. It shows that these jobs can serve as a stepping stone to the formal sector, and that their regularization can lead to an increase in firms’ labour market power within that sector. The second chapter examines households’ location choices based on their employment opportunities in the case of Cape Town. It shows that informal housing may represent an attractive option for poor households given its lower cost and proximity to certain employment centers. The third chapter extends this analysis by focusing on the vulnerability of informal housing units to flooding. It shows that better information about the risks involved enables poor households to adjust their location choices and housing demand, especially once climate change is taken into account. In conclusion, this dissertation aims to shed light on the economic functions that informality can fulfill in emerging countries, and to demonstrate that it often constitutes a second-best solution in the absence of adequate development policies
Méthodes avancées pour améliorer l'interprétabilité des outils d'IA avec application au secteur de l'énergie
No full textLa prise de décision en énergie repose sur des modèles complexes intégrant de nombreuses incertitudes. L'essor des énergies renouvelables (ENR) accroît cette complexité en raison de leur dépendance météorologique. Bien que l'IA améliore la prévision et l'optimisation, son manque d'interprétabilité freine son adoption. Cette recherche clarifie l'explicabilité des modèles, développe une IA symbolique pour les enchères ENR, applique des modèles à règles pour la prévision de l'adéquation réseau et utilise les cartes cognitives floues à flux d'information (IF-FCMs) pour la prévision des surcharges du réseau. Enfin, elle évalue les réglementations IA aux États-Unis, en Chine et en Europe. Les résultats visent à renforcer confiance, transparence et conformité réglementaire dans l'IA énergétique.Decision-making in energy systems traditionally relies on complex models integrating multiple uncertainties. The growing share of Renewable Energy Sources (RES) adds complexity due to weather dependence. While Artificial Intelligence (AI) tools improve forecasting, optimization, and decision-making, their lack of interpretability hinders adoption. This research enhances AI interpretability in energy applications by distinguishing between explainability methods and inherently interpretable models. It develops a symbolic AI approach for renewable energy bidding, applies rule-based models for grid adequacy forecasting, and utilizes Information Flow Fuzzy Cognitive Maps (IF-FCMs) to predict grid overloads. Additionally, it assesses AI regulations in the U.S., China, and Europe. The findings aim to improve trust, transparency, and regulatory compliance in energy AI applications
Nutrition, migration and family economics in developing countries : three essays
No full textCette thèse est composée de trois essais empiriques en économie, situés à l'intersection de l'économie du développement, de l'économie de la santé, ainsi que de l'économie de la migration et de la famille, tous liés par un thème commun : la nutrition en Afrique subsaharienne.Le chapitre 1 constitue une introduction générale qui présente le contexte actuel de la malnutrition dans les pays en développement, les motivations de cette thèse, ainsi que les concepts transversaux communs, tels que le ménage, la mobilité et les dimensions géographiques. Il synthétise également les principaux résultats et contributions des chapitres qui suivent.Le chapitre 2 analyse les dynamiques temporelles du double fardeau de la malnutrition (DFM) ainsi que du surpoids et de l'obésité (SUOB) à partir de données longitudinales provenant d'Afrique du Sud. Afin d'étudier si le DFM (la coexistence, au sein d'un même ménage, d'au moins une personne en surpoids ou obèse et d'une personne en insuffisance pondérale) est un phénomène transitoire ou persistant, un modèle probit dynamique à effets aléatoires est utilisé. Les résultats révèlent que le double fardeau est un phénomène transitoire, car la plupart des ménages concernés ne conservent pas ce statut lors des vagues d'enquêtes suivantes. En revanche, les ménages SUOB (avec au moins une personne en surpoids ou obèse mais aucune en insuffisance pondérale) présentent une forte persistance de leur statut, reflétant également la stabilité dans le temps du surpoids et de l'obésité au niveau individuel. À l'inverse, le caractère transitoire du DFM s'explique par la tendance des personnes en insuffisance pondérale à sortir progressivement de cette condition.Le chapitre 3 explore l'effet de la migration sur les statuts nutritionnels des individus restés sur place, c'est-à-dire les personnes qui cohabitaient auparavant avec un migrant. À l'aide de données longitudinales et en combinant des méthodes de matching et de doubles différences, les résultats suggèrent que la migration interne au Ghana affecte négativement le statut nutritionnel des personnes restées dans les ménages d'origine, en particulier les enfants. Le principal canal de transmission expliquant l'impact nutritionnel négatif sur les enfants réside dans l'effet perturbateur à court terme causé par la migration, qui est susceptible d'entraîner un choc de revenu négatif. Même si les transferts de fonds ne parviennent pas toujours à compenser ces effets négatifs, ils peuvent potentiellement contribuer à améliorer la nutrition des enfants restés derrière, mais à long terme. Néanmoins, le choc initial pourrait engendrer des conséquences durables sur les trajectoires de croissance des enfants.Le chapitre 4 examine l'impact du fosterage, une pratique répandue en Afrique subsaharienne consistant à envoyer un enfant vivre temporairement ou de façon permanente dans un ménage autre que celui de ses parents biologiques, sur le statut nutritionnel des enfants. En utilisant les mêmes données longitudinales que dans le chapitre 2, qui suit des individus en Afrique du Sud, des modèles de machine learning sont utilisés pour corriger les biais liés à la sélection dans le confiage et à l'attrition endogène. Les résultats montrent que le confiage améliore le statut nutritionnel des enfants en réduisant la probabilité de retard de croissance de 7 points de pourcentage, ce qui représente une diminution de 45 % par rapport à la prévalence moyenne. Cette amélioration semble s'expliquer par la relocalisation des enfants dans des ménages plus petits situés en milieu rural, généralement composés de personnes âgées, typiquement des grands-parents bénéficiant d'une pension de retraite. De plus, le confiage profite non seulement aux enfants confiés, mais aussi à la nutrition des frères et sœurs restés dans le ménage d'origine, suggérant que cette pratique peut être mutuellement bénéfique.This dissertation is composed of three empirical essays in economics, positioned at the intersection of development economics, health economics, and migration and family economics, with a shared focus on nutrition in sub-Saharan Africa.Chapter 1 serves as a general introduction, presenting the current context of malnutrition in developing countries, the motivations behind this thesis, and the overarching concepts such as the household, mobility, and geographic dimensions. It also provides a summary of the results and contributions of each chapter.Chapter 2 analyzes the dynamics of the double burden of malnutrition (DBM) and overweight or obesity (OVOB) using South African longitudinal data. To investigate whether DBM (the coexistence, within the same household, of at least one overweight or obese person and one underweight person) is a transient or persistent phenomenon, a dynamic random-effects probit model is employed. The findings suggest that the double burden is a transitory phenomenon: most affected households do not retain this status in subsequent survey waves. In contrast, OVOB households (with at least one overweight or obese person but no underweight individuals) exhibit strong persistence of their status, also reflecting the long-term stability of overweight and obesity at the individual level. Conversely, the transient nature of DBM can be explained by the tendency of underweight individuals to transition out of this condition over time.Chapter 3 investigates the effect of migration on the nutritional outcomes of the left behind—individuals who previously co-resided with a migrant. Utilizing longitudinal data from Ghana and a combination of matching and difference-in-differences, the analysis reveals that internal migration negatively impacts the nutritional status of left-behind individuals, particularly children. The primary channel driving the adverse nutritional impact appears to be the short-term disruptive effect caused by migration, likely leading to a negative income shock. While remittances do not consistently offset these negative effects, they may potentially contribute to improved outcomes for left-behind children in the long term. However, the initial shock could have lasting consequences for children's growth trajectories.Chapter 4 examines the impact of child fostering, a widespread practice in sub-Saharan Africa in which a child is sent to live temporarily or permanently in a household different from that of their biological parents, on the nutritional status of children. Using the same longitudinal dataset as in Chapter 2, which tracks individuals in South Africa, machine learning techniques are employed to address biases related to selection into fostering and endogenous attrition. The results indicate that fostering reduces the probability of being stunted by 7 percentage points, equivalent to a 45% decrease compared to the mean prevalence. This improvement likely results from foster children moving to smaller, rural households, often including retired individuals—typically grandparents receiving a pension. Additionally, fostering not only enhances the nutritional status of foster children but also improves the nutrition of siblings who remain in the sending household, suggesting that fostering can produce mutually beneficial outcomes
The protection of the minority of the victim in criminal law : Comparative Study of the Substantive Rules on the Criminal Protection of Childhood in French and Kuwait Law
No full textCette thèse traite de la protection pénale des enfants à travers une étude comparative des systèmes juridiques français et koweïtien. Elle met en lumière l’évolution juridique de la protection pénale de la minorité de la victime en analysant les règles substantielles qui encadrent cette protection. L’étude s’articule autour de deux axes principaux : le premier consiste en l’analyse de l’extension des règles considérant la minorité de la victime comme un élément constitutif de l’infraction ou une circonstance aggravante, à travers l’étude de l’incrimination des atteintes directes aux mineurs ; le second porte sur l’examen des mécanismes législatifs spécifiques visant à prévenir l’exposition des mineurs au péril ou à la déviance, ainsi que l’exploitation des mineurs dans la commission d’infractions. À travers ces deux axes, cette étude vise à analyser le mécanisme d’engagement d’une responsabilité pénale spécifique pour le surveillant de mineurs exposés au danger ou à la déviance, ainsi qu’à examiner la possibilité de recourir aux applications et aux règles de la théorie de l’auteur moral pour incriminer l’instrumentalisation des mineurs dans la commission d’infractions. Ces aspects reflètent les particularités législatives des deux systèmes, tout en mettant en évidence les points de convergence et de divergence découlant de leurs contextes culturels, sociaux et constitutionnels respectifs. Sous l’influence des engagements internationaux, notamment les conventions de protection de l’enfance, cette recherche propose, à travers une méthodologie analytique, comparative et critique, des solutions pour surmonter les insuffisances et les problématiques des mécanismes existants, enrichir la réflexion doctrinale et améliorer l’efficacité des législations pénales en vue de garantir une protection renforcée des enfants.This thesis addresses the criminal protection of children through a comparative study of the French and Kuwaiti legal systems. It highlights the legal evolution of the criminal protection of the victim’s minority by analyzing the substantive rules governing this protection. The study is structured around two main axes: the first focuses on the analysis of the extension of rules that consider the victim’s minority as a constitutive element of the offense or an aggravating circumstance, through the study of the criminalization of direct offenses against minors. The second examines specific legislative mechanisms aimed at preventing minors’ exposure to danger or deviance, as well as their instrumentalization in the commission of offenses. Through these two axes, this study aims to analyze the mechanism for engaging specific criminal liability for the guardian of minors exposed to danger or deviance, as well as to explore the possibility of applying the principles and rules of the theory of the moral author to criminalize the instrumentalization of minors in the commission of offenses. These aspects reflect the legislative particularities of the two systems while highlighting points of convergence and divergence arising from their respective cultural, social, and constitutional contexts. Under the influence of international commitments, particularly conventions on child protection, this research proposes, through an analytical, comparative, and critical methodology, solutions to address the shortcomings and challenges of existing mechanisms, enrich doctrinal reflection, and improve the effectiveness of criminal legislation to ensure enhanced protection for children
Descriptive epidemiology of Pediatric-onset auto-immune and auto-inflammatory diseases in the French West Indies and French Guiana
No full textIntroduction : L’épidémiologie des maladies auto-immunes et auto-inflammatoires à début pédiatrique est peu décrite en population Afro-Caribéenne et plus globalement en population Afro-descendante. La population des Territoires Français d’Amérique (TFA) est majoritairement Afro-descendante avec un système de soins Français, universel et gratuit. L’objectif de ce travail était de décrire l’épidémiologie et les particularités cliniques, biologiques et le pronostic des enfants pris en charge dans les TFA pour ces pathologies.Méthodes : Ce travail est une étude rétrospective réalisée entre le 01/01/2000 et le 01/01/2024. Les listes de patients ont été obtenues à partir de sources multiples : archives hospitalières informatisées et système national de surveillance hospitalière (PMSI), registre des pédiatres et des spécialistes adultes en médecine interne ou rhumatologie dans chaque centre des TFAs et base de données nationale des maladies rares (BAMARA). Les données ont ensuite été extraites en consultant les dossiers médicaux papiers ou informatisés. Les maladies étudiées étaient les connectivites, la maladie de Still de l’enfant et l’adulte, le syndrome inflammatoire multi systémique post SARS-CoV2 (PIMS) et la maladie de Kawasaki. Elles étaient définies selon les critères des sociétés savantes internationales. Résultats : Nous avons identifié 2 148 patients sur une période de 24 ans, et 156 patients ont été inclus. La plupart des patients diagnostiqués avec une pathologie auto-immune (102) étaient atteints de lupus systémique (53 %), suivi par la dermatomyosite (21 %). Le suivi moyen de la cohorte était de 8.3 ans (0.3 - 25 ans) et l'âge médian aux dernières nouvelles était de 21.2 ans (14 - 36,7). L’incidence du lupus pédiatrique dans les TFAs étaient 3 fois plus élevée qu’en France hexagonale, en accord avec les données adultes. Nous avons constaté une augmentation du nombre de nouveaux cas au fil des ans. Les patients avec un lupus pédiatrique avaient une symptomatologie initiale plus floride (scores d’activité) et un profil immunologique plus riche que les séries Caucasiennes. Le pourcentage d’atteinte rénale et neurologiques ainsi que le pronostic global était semblable aux séries Européennes et Nord-Américaines. Les patients ayant moins de 12 ans au diagnostic (26 %) étaient les plus sévères. Vingt et un patients souffraient de dermatomyosite juvénile avec 33 % d’atteinte respiratoire et 76% de calcinoses durant l’enfance, les garçons et les patients NXP2+ étaient les plus sévères. Nous avons aussi réalisé la description d’une cohorte de 16 patients avec connectivites mixtes et de chevauchement et montré l’intrication entre les différents phénotypes ainsi qu’un taux supérieur d’hypertension artérielle pulmonaire dans notre population. Nous avons identifié 25 maladie de Still pédiatrique dans les Antilles comparés à 33 chez l’adulte et montré qu’il existe bien un continuum dans les symptômes cardinaux entre ces formes dans notre population. Nous avions plus de forme monophasiques (40%) et d’atteintes cardiologiques (coronarite chez l’enfant et myocardite chez l’adulte). Enfin, nous avons retrouvé une incidence supérieure des PIMS et maladies de Kawasaki par rapport à l’Europe avec une morbi-mortalité nulle dans notre cohorte. Conclusion : La description des différentes cohortes de maladies auto-immunes et auto-inflammatoires a permis de décrire les pathologies de la rhumatologie/médecine interne pédiatrique dans les TFAs. Ce travail multicentrique, longitudinal et rétrospectif contribue à la connaissance de l’épidémiologie et des caractéristiques clinico-biologiques de ces maladies dans les populations Afro-descendantes et Afro-Caribéennes, avec un niveau faible de biais socio-économique d’accès aux soins dans les TFAs. Le pronostic global de nos cohortes de connectivites et de syndromes auto-inflammatoires était similaire aux séries Européennes et Nord-Américaines.Introduction: The epidemiology of pediatric-onset autoimmune and autoinflammatory diseases is poorly described in the Afro-Caribbean populations and, more generally, in Afro-descendant populations. The population of the French Departments of America (TFA) is predominantly Afro-descendant, with a universal and free health care system. The aim of this study was to describe the epidemiology, clinical and biological characteristics and prognosis of children treated for these diseases in the TFA.Methods: This is a retrospective study carried out between 01.01.2000 and 01.01.2024. Listings of patients were obtained from multiple sources: computerized hospital archives and national hospital-based surveillance system, registry of pediatricians and adult specialists in internal medicine and the national registry for rare diseases. Data were then extracted by consulting paper or computerized medical records. The diseases were defined according to international criteria: connective tissue diseases, Still's disease in children and adults, pediatric inflammatory multisystem syndrome (PIMS) and Kawasaki disease.Results: We identified 2.148 patients over a 24-year period, and 156 patients were included. The most common autoimmune disease diagnosed (102) was systemic lupus (53%), followed by dermatomyositis (21%). The mean follow-up of the cohort was 8.3 years (0.3 - 25 years) and the mean age at last news was 21.2 years (14 - 36.7). The incidence of pediatric lupus in the TFAs was 3 times higher than in mainland France, in line with adult data. We observed an increase in the number of new cases over the years. Patients with pediatric lupus had a more florid initial symptomatology (activity scores) and a richer immunological profile than the Caucasian series. Patients under 12 years of age at diagnosis (26%) had the most severe disease. The percentage of renal and neurological involvement and the overall prognosis were similar to the European and North American series. Twenty-one patients had juvenile dermatomyositis, with 33% having respiratory involvement and 76% having childhood calcinosis; boys and NXP2+ patients were the most severe. We also described a cohort of 16 patients with mixed connective tissue disease and overlapping autoimmune diseases, demonstrating the complexity between the different phenotypes and a higher rate of pulmonary arterial hypertension in our population. We identified 25 children and 33 patients with Still's disease and showed that there was a continuum of cardinal symptoms between these forms in our population. We found more monophasic forms (40%) and more cardiological involvements (coronary artery disease in children and myocarditis in adults). Finally, we found a higher incidence of PIMS and Kawasaki diseases than in Europe, with no mortality in our cohort. Conclusion: We have been able to highlight pediatric rheumatology/ internal medicine diseases in the TFA by describing the different cohorts of autoimmune and autoinflammatory diseases in our pediatric population. This multicenter, longitudinal and retrospective study contributes to the knowledge of the epidemiology and clinico-biological characteristics of these diseases in Afro-descendant and Afro-Caribbean populations, with a low level of socio-economic bias in access to care in the TFA. The overall prognosis of our cohorts of connective tissue diseases and autoinflammatory syndromes was similar to that of European and North American series
Towards certified virtual sensors : engineering evaluation, global and local robustness
No full textDans les systèmes à cycle de vapeur, le capteur de débit massique joue un rôle clé dans diverses tâches de surveillance et de contrôle. Cependant, les capteurs physiques peuvent être imprécis ou encombrants, et présenter une sensibilité élevée aux vibrations, ce qui est particulièrement problématique lorsque le système est embarqué dans un avion. De plus, ces capteurs peuvent être coûteux et difficiles à entretenir. Pour pallier ces limitations, le développement d’un capteur virtuel basé sur des données issues de capteurs standards apparaît comme une alternative intéressante.Ce manuscrit aborde trois thématiques principales. Premièrement, nous proposons un modèle dynamique basé sur un réseau de neurones convolutif causal (CNN) répondant aux spécifications requises par Liebherr. Une contribution centrale de ce travail est l’évaluation dynamique du modèle à l’aide de métriques d’ingénierie, calculées de manière automatisée afin de permettre le traitement de grands ensembles de données. Ce modèle dynamique a été implémenté dans le laboratoire LIEBHERR. Les premiers tests de contrôle réalisés avec ce modèle ont été concluants. Cependant, cette approche présente un inconvénient majeur : en tant que modèle « boîte noire », le CNN manque d’interprétabilité, ce qui complique sa certification, notamment dans les environnements critiques pour la sécurité.Pour surmonter ces difficultés et avancer vers un modèle certifiable, nous explorons le développement de modèles possédant des propriétés favorables au déploiement de capteurs virtuels dans les systèmes aéronautiques. Nous proposons un modèle statique hybride combinant la connaissance physique du système avec des réseaux de neurones. Cette approche permet la création d’un capteur virtuel offrant non seulement une meilleure interprétabilité, mais aussi une plus grande robustesse globale.Dans une troisième partie, nous nous concentrons sur l’amélioration de la robustesse locale en utilisant des méthodes de features aléatoires pour l’approximation de noyaux. Une analyse approfondie de la continuité lipschitzienne des modèles à features aléatoires est également proposée.In Vapor Cycle Systems, the mass flow sensor plays a key role in various monitoring and control tasks. However, physical sensors can be inaccurate or cumbersome, and may exhibit high sensitivity to vibrations, this is particularly problematic when the system is embedded in an aircraft environment. In addition, this sensors can be expensive and difficult to maintain. To address these limitations, the development of a virtual sensor based on standard sensor data emerges as an attractive alternative.This manuscript addresses three key topics. Firstly, we propose a dynamic model based on a causal Convolutional Neural Network (CNN) that meets the specifications required by Liebherr. A central contribution of this work is the dynamic evaluation of the model using engineering metrics, which are computed in an automated manner to enable the processing of large datasets. This dynamic model has been implemented in the LIEBHERR Laboratory. The first tests to perform control with this model have been successful. However, this approach has a critical drawback. As a black-box model, the CNN lacks interpretability, making it challenging to certify its performance, especially in safety-critical environments.To overcome these challenges and move toward a certifiable model, we investigate the development of models that possess properties conducive to the deployment of virtual sensors in aircraft systems. We propose a hybrid static model that combines physical knowledge of the system with neural networks. This novel approach enables the creation of a virtual sensor that not only exhibits better interpretability but also achieves better global robustness.In a third part, we focus on enhancing local robustness by employing random feature methods for kernel approximation. An in-depth analysis of the Lipschitz continuity of random feature models is provided
French peatlands contribution to 2050 carbon neutrality national goal
No full textL’engorgement permanent des tourbières favorise l’accumulation de la matière organique (MO) sous forme de tourbe. Cet écosystème joue un rôle important dans les flux de carbone sol-atmosphère, en agissant comme un puits de carbone. Néanmoins, 10% des tourbières sont perturbées à l’échelle mondiale (50% dans l’UE), principalement par drainage, qui contribue à abaisser les niveaux d’eau et entraine la minéralisation de la MO. Sous l’effet des perturbations, l’ensemble des tourbières dégradées émettraient chaque année 1,91 Gt CO2eq.an-1 dans le monde, soit ~3% des émissions anthropiques. En remontant le niveau d’eau des sites drainés, la restauration est particulièrement efficace pour réduire ces émissions (-5 à -31 t CO2eq ha-1.an-1)Intégrer les tourbières aux politiques climatiques est un enjeu majeur pour tendre vers la neutralité carbone d’ici 2050. Dans l’UE, la loi de restauration de la nature (février 2024) devrait inciter à la restauration des tourbières drainées à large échelle. La France devra se conforter à ces politiques en instaurant un programme de hiérarchisation des sites à restaurer. Aujourd’hui, cette perspective est limitée par la mauvaise connaissance des tourbières françaises (surface, stocks de carbone, état de dégradation, émissions de GES et caractéristiques foncières). La thèse vise à approfondir ces éléments de connaissances afin, à terme, de déterminer dans quelle mesure les tourbières françaises pourraient contribuer à la neutralité carbone d’ici 2050.Produire une estimation de la surface en tourbière et des stocks de carbone a été le premier objectif de la thèse. L’exploitation de l’inventaire des Mines de 1949 a permis d’estimer à 65 000 ha la surface inventoriée à l’époque, soit un stock de 111 Mt de C. Cet inventaire est toutefois ancien et incomplet. Par conséquent, ces estimations ont été actualisées par la collecte de données d’inventaires, d’épaisseurs de tourbe et de paramètres physico-chimiques sur tout le territoire national. Le nouvel inventaire constitué, encore partiel, porte les estimations nationales à 111 000 ha et 153 Mt C. La majeure partie de la surface et du stock de C sont contenus dans les tourbières de plaine (70% du stock de C).Le deuxième axe de thèse a visé à évaluer l’état de dégradation des tourbières françaises. La tourbe (densité apparente, carbone organique, C/N) et les niveaux d’eau de 25 sites ont été analysés. Les résultats montrent que la distance des échantillons au niveau maximal de la nappe d’eau influe significativement sur les paramètres du sol. Les modifications les plus marquées se produisent sur les échantillons émergés proches de la surface. Regrouper les données par écorégion (Jura et Cotentin-Bessin) améliore l’intensité des relations obtenues. Ces résultats pourraient rendre possible la prédiction des niveaux d’eau en tourbière à partir des paramètres du sol.Enfin, le troisième axe de thèse a porté sur l’étude des prix d’acquisition du foncier en tourbière. Le jeu de données a été constitué en croisant l’inventaire actualisé des tourbières et la base de données DVF+ du Cerema. A partir de la première étape de la méthode des prix hédoniques, un modèle explicatif des prix du foncier a été produit. Nous montrons qu’un usage des sols intensif (cultures) et l’augmentation de la pente d’une parcelle en tourbière accroissent son prix de vente.Le modèle a été utilisé pour prédire les prix du foncier dans le Cotentin-Bessin et dans le Jura. Cet axe de thèse répond au besoin de données spatialement explicites sur les coûts de restauration.Ces premiers travaux devraient permettre la mise en œuvre d’approches coûts-efficaces pour hiérarchiser les tourbières françaises à restaurer. Néanmoins, continuer la collecte de données d’inventaires, de physico-chimie et de coûts de restauration est essentielle. L’application de méthodes de machine learning pourrait permettre de mieux prédire la présence de tourbières, les épaisseurs et propriétés de la tourbe.The permanent waterlogging of peatlands encourages the accumulation of organic matter (OM) in the form of peat. This ecosystem plays an important role in soil-atmosphere carbon flows, acting as a carbon sink. Nevertheless, 10% of peatlands worldwide are disturbed (50% in the EU), mainly through drainage, which lowers water levels and leads to mineralization of OM. As a result of disturbance, degraded peatlands worldwide are estimated to emit 1.91 Gt CO2eq.yr-1 annually, or ~3% of anthropogenic emissions. By raising the water level of drained sites, restoration is particularly effective in reducing these emissions (-5 to -31 t CO2eq ha-1.an-1).Integrating peatlands into climate policies is a major challenge to move towards carbon neutrality by 2050. In the EU, the Nature Restoration Act (February 2024) should encourage the restoration of drained peatlands on a large scale. France will have to support these policies by setting up a prioritization programm for restoration. Today, this perspective is limited by the poor knowledge of French peatlands (area, carbon stocks, state of degradation, GHG emissions and land characteristics). The aim of this thesis is to build on this knowledge in order, ultimately, to determine the extent to which French peatlands could contribute to carbon neutrality by 2050.The first objective of the thesis was to produce an estimate of peatland area and carbon stocks. Using the 1949 Atlas of French peat deposits, it was possible to estimate the area inventoried at the time at 65,000 ha, representing a stock of 111 Mt of C. However, this inventory is old and incomplete. As a result, these estimates were updated by collecting data on inventories, peat thickness and physico-chemical parameters throughout the country. The new inventory, which is still only partial, brings national estimates to 111,000 ha and 153 Mt C. Most of the area and C stock are contained in lowland peatlands (70% of C stock).The second part of the thesis aimed to assess the state of degradation of French peatlands. Peat (bulk density, organic carbon, C/N) and water levels were analyzed at 25 sites. Results show that the distance of samples from the maximum water table has a significant influence on soil parameters. The most marked changes are observed in the samples close to the surface. Grouping the data by ecoregion (Jura and Cotentin-Bessin) improves the intensity of the relationships obtained. These results could make it possible to predict peatland water levels on the basis of soil parameters.Finally, the third part of the thesis focused on the study of land acquisition prices in peatlands. The dataset was created by cross-referencing the updated peatland inventory with Cerema's DVF+ database. Based on the first step of the hedonic price method, an explanatory model of land prices was produced. We show that intensive land use (cultivation) and increasing the slope of a peatland parcel raise its selling price. The model was used to predict land prices in the Cotentin-Bessin and Jura regions. This axis addresses the need for spatially explicit data on restoration costs.This initial work should enable the implementation of cost-effective approaches to prioritize French peatlands for restoration. Nevertheless, it is essential to continue collecting data on inventories, physical chemistry and restoration costs. The application of machine learning methods could enable better prediction of peatland presence, thickness and properties
Flashback, autoignition, and quenching of premixed hydrogen flames : overcoming challenges in heat decarbonization
No full textL'explosion des émissions anthropiques de CO2 depuis la révolution industrielle est aujourd'hui reconnue comme la cause du réchauffement climatique, dont les conséquences dramatiques sont d'ores et déjà visibles. La combustion de carburants fossiles, qui représente près de 90% de la production d'énergie primaire, en est le principal moteur. Bien que l'interrogation des besoins soit cruciale, le développement de méthodes de production d'énergie décarbonées semble inévitable. Dans ce contexte, l'hydrogène vert peut s'avérer un vecteur énergétique prometteur, permettant de stocker l'énergie issue de sources intermittentes pendant de longues durée et de la consommer sans émettre de CO2. Cependant, l'hybridation avec de l'hydrogène de systèmes prémélangés conçus pour du gaz naturel est très rapidement limitée par des problématiques de sécurité, notamment la remontée de la flamme dans le système d'injection, appelée flashback. Les systèmes utilisés pour la production de chaleur domestique et industrielle, du kilowatt au mégawatt, s'appuient pour la plupart sur des brûleurs multi-perforés par un ensemble de fentes et de trous de dimension inférieure au millimètre. Le flashback dans ces brûleurs n'obéit pas aux modèles usuellement utilisés pour le décrire, empêchant la conception d'un système robuste. Dans ce contexte, ces travaux portent sur l'analyse des phénomènes extrêmes observés sur les brûleurs laminaires prémélangés multi-perforés, afin de comprendre les mécanismes fondamentaux permettant à une flamme de remonter dans le système d'injection. Des simulations numériques directes (DNS) intégrant le couplage thermique fluide-solide sont utilisées pour mettre en lumière le rôle de la géométrie du brûleur dans la résistance à l'extinction à haute puissance (blow-off) et au flashback à basse puissance. Un effet contre-intuitif de l'asymétrie des fentes est mis en évidence. Un dispositif expérimental permettant d'observer l'initiation et la propagation du retour de flamme sur un brûleur industriel est conçu. L'utilisation d'imagerie haute cadence UV permet d'identifier plusieurs mécanismes déclencheurs du flashback dans ces systèmes, dont l'autoallumage des réactifs sous la paroi du brûleur. Un second banc expérimental avec une zone d'injection transparente est réalisé pour l'étude de brûleurs perforés académiques, s'affranchissant des spécificités du brûleur industriel et permettant une généralisation des résultats. L'étude du rôle de la géométrie des fentes met en évidence l'échec de la stratégie de réduction de la dimension des perforations afin d'éviter le flashback. L'analyse théorique et expérimentale de fentes de largeur de l'ordre de l'épaisseur de flamme permet d'identifier un nouveau paramètre pilotant la survenue du flashback : la distance de quenching, qui caractérise l'opposition de la paroi à la propagation de la flamme. Cette caractéristique fondamentale d'une flamme est étudiée par une méthode expérimentale innovante, qui met en évidence l'influence du diamètre hydraulique sur la capacité d'une ouverture à empêcher la propagation de la flamme. Enfin, un processus itératif fondé sur les travaux précédemment mentionnés mène à la conception d'un brûleur industriel résistant au flashback sur une large plage de fonctionnement jusqu'à 100% d'hydrogène.The surge in anthropogenic CO2 emissions since the Industrial Revolution is widely recognized as the cause of global warming, whose dramatic consequences are already visible. While questioning energy needs is crucial, rapid development of decarbonized energy consumption methods is essential. In this context, green hydrogen emerges as a promising candidate, allowing energy from intermittent sources to be stored for long durations and consumed without emitting CO2. However, H2-hybridization of premixed burners designed for natural gas is quickly limited by flashback issues, during which the flame is able to propagate upstream into the injection system. Premixed burners used for domestic and industrial heat production, ranging from kilowatts to megawatts, mostly rely on multi-perforated injection units made of slits and holes smaller than a millimeter above which flames stabilize. Standard models developed for hydrocarbon fuels fail to predict flashback in these burners, which prevents the design of robust burners operating with hydrogen. In this context, this work focuses on the extreme thermal and hydrodynamic phenomena observed in multi-perforated premixed laminar burners, in order to understand the fundamental mechanisms allowing H2-enriched flames to flashback. Direct numerical simulations, taking into account conjugate heat transfer between the fluid and the solid, are performed to emphasize the impact of burner geometry on flame stabilization. The investigation focuses on how slit asymmetry affects the blow-off of methane flames and flashback of hydrogen flames. An experimental setup is developed to observe the initiation and propagation of flashback inside an industrial burner. High-speed UV imaging allows for the identification of several mechanisms responsible for triggering flashback, including the autoignition of reactants along the hot burner walls heated by the flames. A second test bench with a transparent injection system, replicating key features of the industrial burner, is employed to generalize the findings across various burner geometries. This examination highlights the ineffectiveness of reducing perforation size as a means to prevent flashback. Analysis of flashback initiation mechanisms when the slit width is reduced to dimensions comparable to the flame thickness also reveals the critical role of the quenching distance, characterizing the slit resistance to upstream flame propagation. An experimental method is developed to evaluate this resistance, demonstrating the role of perforations' hydraulic diameter in preventing upstream flame propagation. Finally, an iterative design process results in the development of an industrial burner prototype resistant to flashback across a wide operational range, including up to pure hydrogen
Development of kernel approaches for the integration of biological data from heterogeneous sources
No full textLes progrès récents des biotechnologies à haut débit facilitent l'accès à de vastes ensembles de données, ce qui représente à la fois des opportunités et des défis pour la biostatistique. Dans ce contexte, les méthodes à noyau, qui offrent une version non linéaire de tout algorithme linéaire uniquement basé sur le produit scalaire, sont particulièrement adaptées à l'analyse et à l'intégration de données de grande dimension. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet européen E-MUSE, " Complex microbial ecosystems multiscale modelling : mechanistic and data driven approaches integration ". Ce travail aborde les défis posés par l'interprétabilité des méthodes à noyau et l'intégration de sources hétérogènes. Tout d'abord, nous présentons la méthode du gradient interprétable pour l'analyse en composantes principales à noyau (KPCA-IG). Contrairement aux techniques existantes basées sur la permutation, KPCA-IG classe les variables de manière déterministe sur la base des dérivées partielles du noyau, offrant ainsi une solution efficace sur le plan du calcul et interprétable sur le plan biologique. Grâce à des expériences sur des ensembles de données simulées et réelles et, grâce à une approche plus théorique, nous démontrons la capacité de KPCA-IG à identifier les caractéristiques d'entrée pertinentes. En outre, nous proposons un nouveau package R, kpcaIG, pour mettre cette méthode à la disposition des praticiens. Nous l'appliquons ensuite à des données provenant du projet E-MUSE afin d'élucider les relations bactériennes mutualistes dans les communautés microbiennes de fromage. En outre, cette thèse explore le multiple kernel learning (MKL) pour l'intégration de données omiques provenant de diverses sources. Nous proposons de nouvelles approches MKL en adaptant des algorithmes d'intégration non supervisés à des tâches supervisées avec des machines à vecteurs de support. Nous testons également de nouvelles architectures d'apprentissage profond pour la fusion et la classification des noyaux. Les résultats montrent que les modèles basés sur MKL peuvent être plus performants que les approches d'intégration multi-omique supervisées plus complexes et plus modernes. Dans la recherche où la collaboration interdisciplinaire est de plus en plus nécessaire, notre travail comble le fossé entre les développements méthodologiques et les applications pertinentes en biologie et en médecine de précision, en étudiant l'analyse non linéaire de données multi-omiques et l'intégration avec des approches à noyau.The recent advancement in high-throughput biotechnologies is making large datasets easily available, posing both opportunities and challenges for biostatistics. In this context, kernel methods, which offer a nonlinear version of any linear algorithm solely based on dot products, are particularly suited for analyzing and integrating high-dimensional data. This thesis is part of the European project E-MUSE, "Complex microbial ecosystems multiscale modelling: mechanistic and data driven approaches integration". This work addresses the interpretability of kernel methods and the integration of heterogeneous sources. Firstly, we introduce kernel Principal Components Interpretable Gradient (KPCA-IG), a novel approach to obtaining an interpretable version of kernel PCA. Unlike existing permutation-based techniques, KPCA-IG deterministically ranks variables based on partial derivatives of the kernel, providing a computationally efficient and biologically interpretable solution. Through experiments on simulated and real-world datasets and from a theoretical point of view, we demonstrate KPCA-IG's ability to identify relevant input features. Further, we also propose a new R package, kpcaIG, to make the method available for practitioners. Then, we apply it to datasets from the E-MUSE to unravel the mutualistic bacterial relationship in cheese microbial communities. Additionally, this thesis explores multiple kernel learning (MKL) methods for integrating diverse omics layers. We provide novel MKL approaches by adapting unsupervised integration algorithms for supervised tasks with support vector machines and testing new deep-learning architectures for kernel fusion and classification. The results show that MKL-based models can outperform more complex, state-of-the-art, supervised multi-omics integrative approaches. In research that increasingly needs interdisciplinary collaboration, our work bridges the gap between methodological developments and relevant biology and precision medicine applications, investigating nonlinear multi-omics data analysis and integration with kernel approaches