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The efficient resolution of various problems in computational geometry, for instance visibility computation or shape approximation, raises new questions in line geometry, a classical area going back to the mid-19th century. This thesis fits into this theme, and studies Helly numbers of certain sets of lines, an index related to certain basis theorems arising in computational geometry and combinatorial optimization. Formally, the Helly number of a family of sets with empty intersection is the size of its largest inclusion-wise minimal sub-family with empty intersection. For $d\ge 2$ let $h_d$ denote the least integer such that for any family $\{B_1, \ldots, B_n\}$ of pairwise disjoint balls of equal radius in $R^d$, the Helly number of $\{T(B_1), \ldots, T(B_n)\}$ is at most $h_d$, where $T(B_i)$ denotes the set of lines intersecting $B_i$. In 1957, Ludwig Danzer showed that $h_2$ equals $5$ and conjectured that $h_d$ is finite for all $d \ge 2$ and increases with $d$. We establish that $h_d$ is at least $2d-1$ and at most $4d-1$ for any $d \ge 2$, proving the first conjecture and providing evidence in support of the second one. To study Danzer's conjectures, we introduce the pinning number, a local analogue of the Helly number that is related to grasping questions studied in robotics. We further show that pinning numbers can be bounded for sufficiently generic families of polyhedra or ovaloids in $R^3$, two situations where Helly numbers can be arbitrarily large. A theorem of Tverberg asserts that when $\{B_1, \ldots, B_n\}$ are disjoint translates of a convex figure in the plane, the Helly number of $\{T(B_1), \ldots, T(B_n)\}$ is at most $5$. Although quite different, both our and Tverberg's proofs use, in some way, that the intersection of at least two $T(B_i)$'s has a bounded number of connected components, each contractible. Using considerations on homology of projection of simplicial complexes and posets, we unify the two proofs and show that such topological condition suffice to ensure explicit bounds on Helly numbers.; La résolution efficace de certaines questions de géométrie algorithmique, par exemple les calculs de visibilité ou l'approximation de forme, soulève de nouvelles questions de géométrie des droites, domaine classique dont l'origine remonte à la seconde moitié du 19e siècle. Ce mémoire s'inscrit dans ce cadre, et étudie les nombres de Helly de certains ensembles de droites, un indice reliée à certains théorèmes de la base apparaissant en optimimisation combinatoire. Formellement, le nombre de Helly d'une famille d'ensembles d'intersection vide est le cardinal de sa plus petite sous-famille d'intersection vide et minimale pour l'inclusion relativement à cette propriété. En 1957, Ludwig Danzer a formulé la conjecture que pour tout $d \ge 2$ il existe une constante $h_d$ telle que pour toute famille $\{B_1, \ldots, B_n\}$ de boules deux à deux disjointes et de même rayon, le nombre de Helly de $\{T(B_1), \ldots, T(B_n)\}$ est au plus $h_d$; ici, $T(B_i)$ désigne l'ensemble des droites coupant $B_i$. Danzer a, de plus, spéculé que la constante $h_d$ (minimale) croît strictement avec $d$. Nous prouvons que de telles constantes existent, et que $h_d$ est au moins $2d-1$ et au plus $4d-1$ pour tout $d \ge 2$. Cela prouve la première conjecture et étaye la seconde. Nous introduisons, pour étudier les conjectures de Danzer, un analogue local du nombre de Helly que nous appellons nombre d'épinglement et qui se rattache à la notion d'immobilisation étudiée en robotique. Nous montrons que le nombre d'épinglement est borné pour toute famille (suffisament générique) de polyèdres ou d'ovaloides de $R^3$, deux cas où les nombres de Helly peuvent être arbitrairement grands. Un théorème de Tverberg énonce que si $\{B_1, \ldots, B_n\}$ est une famille de convexes du plan disjoints et congruents par translation alors le nombre de Helly de $\{T(B_1), \ldots, T(B_n)\}$ est au plus $5$. Quoique relativement différentes, notre preuve et celle de Tverberg exploitent toutes deux le fait que toute intersection d'au moins deux $T(B_i)$ a un nombre borné de composantes connexes, chacune contractile. Par des considérations sur l'homologie de projections de complexes et d'ensembles simpliciaux, nous unifions ces deux preuves et montrons que cette condition topologique suffit à établir une borne explicite sur le nombre de Helly.

Distributed systems are in the mainstream of information technology. It has become standard to rely on multiple distributed units to improve the performance of the application, help tolerate component failures, or handle problems too large to fit in a single processing unit. The design of algorithms adapted to the distributed context is particularly difficult due to the asynchrony and the nondeterminism that characterize distributed systems. Simulation offers the ability to study the performance of distributed applications without the complexity and cost of the real execution platforms. On the other hand, model checking allows to assess the correctness of such systems in a fully automatic manner. In this thesis, we explore the idea of integrating a model checker with a simulator for distributed systems in a single framework to gain performance and correctness assessment capabilities. To deal with the state explosion problem, we present a dynamic partial order reduction algorithm that performs the exploration based on a reduced set of networking primitives, that allows to verify programs written for any of the communication APIs offered by the simulator. This is only possible after the development of a full formal specification with the semantics of these networking primitives, that allows to reason about the independency of the communication actions as required by the DPOR algorithm. We show through experimental results that our approach is capable of dealing with non trivial unmodified C programs written for the SimGrid simulator. Moreover, we propose a solution to the problem of scalability for CPU bound simulations, envisioning the simulation of Peer-to-Peer applications with millions of participating nodes. Contrary to classical parallelization approaches, we propose parallelizing some internal steps of the simulation, while keeping the whole process sequential. We present a complexity analysis of the simulation algorithm, and we compare it to the classical sequential algorithm to obtain a criteria that describes in what situations a speed up can be expected. An important result is the observation of the relation between the precision of the models used to simulate the hardware resources, and the potential degree of parallelization attainable with this approach. We present several case studies that benefit from the parallel simulation, and we show the results of a simulation at unprecedented scale of the Chord Peer-to-Peer protocol with two millions nodes executed in a single machine., Les systèmes distribués sont au cœur des technologies de l'information. Il est devenu classique de s'appuyer sur multiples unités distribuées pour améliorer la performance d'une application, la tolérance aux pannes, ou pour traiter problèmes dépassant les capacités d'une seule unité de traitement. La conception d'algorithmes adaptés au contexte distribué est particulièrement difficile en raison de l'asynchronisme et du non-déterminisme qui caractérisent ces systèmes. La simulation offre la possibilité d'étudier les performances des applications distribuées sans la complexité et le coût des plates-formes d'exécution réelles. Par ailleurs, le model checking permet d'évaluer la correction de ces systèmes de manière entièrement automatique. Dans cette thèse, nous explorons l'idée d'intégrer au sein d'un même outil un model checker et un simulateur de systèmes distribués. Nous souhaitons ainsi pouvoir évaluer la performance et la correction des applications distribuées. Pour faire face au problème de l'explosion combinatoire des états, nous présentons un algorithme de réduction dynamique par ordre partiel (DPOR), qui effectue une exploration basée sur un ensemble réduit de primitives de réseau. Cette approche permet de vérifier les programmes écrits avec n'importe laquelle des interfaces de communication proposées par le simulateur. Nous avons pour cela développé une spécification formelle complète de la sémantique de ces primitives réseau qui permet de raisonner sur l'indépendance des actions de communication nécessaire à la DPOR. Nous montrons au travers de résultats expérimentaux que notre approche est capable de traiter des programmes C non triviaux et non modifiés, écrits pour le simulateur SimGrid. Par ailleurs, nous proposons une solution au problème du passage à l'échelle des simulations limitées pour le CPU, ce qui permet d'envisager la simulation d'applications pair-à-pair comportant plusieurs millions de nœuds. Contrairement aux approches classiques de parallélisation, nous proposons une parallélisation des étapes internes de la simulation, tout en gardant l'ensemble du processus séquentiel. Nous présentons une analyse de la complexité de l'algorithme de simulation parallèle, et nous la comparons à l'algorithme classique séquentiel pour obtenir un critère qui caractérise les situations où un gain de performances peut être attendu avec notre approche. Un résultat important est l'observation de la relation entre la précision numérique des modèles utilisés pour simuler les ressources matérielles, avec le degré potentiel de parallélisation atteignables avec cette approche. Nous présentons plusieurs cas d'étude bénéficiant de la simulation parallèle, et nous détaillons les résultats d'une simulation à une échelle sans précédent du protocole pair-à-pair Chord avec deux millions de nœuds, exécutée sur une seule machine avec un modèle précis du réseau.

Networked Control systems (NCSs) have been one of research focuses in academia and industrial applications during the last few years. The advantages of NCSs over conventional or hardwired control include reduction of system wiring and increase in maintenance and troubleshooting facilities. Because of these attractive benefits, many industrial companies and institutes have shown interest in applying networks for remote industrial control purposes and factory automation. As a result of extensive research and development, several network protocols for industrial control have been released. However, several problems arise when a control loop is closed via a communication network. No matter what network is used, some network problems (e.g. delay, packet dropout, medium access constraints) can be affected a feedback loop when it is closed via communication network. Fault diagnosis and fault-tolerant control are important issues for practical control systems, especially in safety-critical systems. The theory and application of classical approaches of fault diagnosis and fault tolerant control should be revised when dealing with NCSs. Objective of this thesis is proposing new approaches to design a fault detection and isolation (FDI) system with considering network-induced effects such as packet dropout and medium access constraints. In addition, proposed algorithms of scheduling and fault diagnosis are implemented in a mini helicopter. First, Since networked-induces effects such as packet dropout and communication constraints must be considered in FDI design, an extended model for taking into account all these limitations was used. Then a strategy to develop a set of structured residuals was proposed. It guarantees robustness to packet dropout and unknown disturbances. Regarding network access limitation, sometimes it is necessary to provide a pre-defined sequence (i.e. communication sequence) before designing FDI. It describes the instantaneous medium access status of the sensors and actuators. However, choice of a communication sequence is not trivial and that is depended on the structure of the system. In addition, in practice it is not easy to find a precise mathematical model. Proposed algorithm guarantees the generation of communication sequences which preserve some structural properties of the plant. Furthermore, this algorithm can be implemented on uncertain and large scale systems. Traditionally, applications of allocation and scheduling techniques are based on offline strategies. But under offline scheduling, performance of diagnostic system may not be guaranteed when the plant is subject to unpredictable disturbances. In addition, online scheduling needs a large computation which may not be always possible in case of embedded system. Thus, a semi-online scheduling which preserve advantages of online scheduling and prevent some limitations of offline scheduling can be considered a compromise solution. Miniature rotorcraft-based Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are currently subject of a lot of research due to their usefulness in situations that require unmanned or self-piloted operations. They can be classified as fast dynamic systems. So, they may be ideal benchtest for studying effects of the network on performance of closed loop control of the system. The sixth chapter of this dissertation is dedicated to implementation of a fault tolerant control strategy and FDI approach proposed in previous chapters on a quadrotor application.; Les systèmes contrôlés en réseau (SCR) ont fait l'objet de nombreux travaux de recherche au cours des dernières années, principalement pour ce qui concerne la synthèse de lois de commande. Les systèmes contrôlés en réseau présentent de nombreux avantages, notamment en terme de flexibilité, mais différent problèmes se posent quand une boucle de contrôle est fermée par un réseau de communication. (ex. retards et des pertes, contraintes de communication). Diagnostic et tolérance aux défauts sont des enjeux importants pour les systèmes de contrôle, particulièrement dans les systèmes de sécurité fondamentaux. La théorie et l'application des approches classiques de diagnostic et tolérance aux défauts doivent être re-visités lorsqu'il s'agit de SCR. L'objectif de cette thèse est de proposer de nouvelles approches de diagnostic pour les systèmes contrôlés en réseau en considérant la perte de paquets et la contrainte de communication. De plus, les algorithmes de l'ordonnancement et de diagnostic proposés sont implémentés dans un mini hélicoptère. Nous considérons d'abord les problèmes de perte de paquets et de contrainte de communication pour ensuite adapter un modèle où la détection des défauts et l'allocation des ressources de communication sont fortement liés. En interprétant ce modèle comme un modèle périodique, nous formalisons et résolvons le problème de détection et localisation de défauts avec un ordonnancement périodique et hors-ligne. L'approche proposée garantit la robustesse des résidus aux perturbations ainsi que perte de paquets sur la commande du système. Il est parfois nécessaire de fournir une séquence de communication prédéfinie avant de concevoir le système de détection de défauts. IL spécifie l'ordre de l'accès des capteurs et des actionneurs au réseau. Cependant, le choix d'une séquence de communication dépend forcément à la structure du système. Un algorithme graphique proposé dans cette thèse garantit la génération de séquences de communication permettant de préserver certaines propriétés structurelles du système. En outre, cet algorithme peut être utilisé sur les systèmes incertains et assez grands. Traditionnellement, allocation des ressources et l'ordonnancement sont basés sur les stratégies hors ligne. Mais la performance du système de diagnostic ne peut pas être garantie sous l'ordonnancement hors-ligne, si le système est objet à des perturbations imprévisibles. En plus, L'ordonnancement en ligne nécessite une grande charge de calcul qui ne peut être toujours possible en cas de système embarqué. Par conséquent, un ordonnancement semi-en ligne qui permet de préserver les avantages de l'ordonnancement en ligne et évite certaines limitations d'ordonnancement hors ligne peut être considéré comme une solution de compromis. Les drones ou UAVs pour Unmanned Aerial Vehicules font actuellement l'objet de beaucoup de recherches en raison de leurs utilités dans des situations qui nécessitent des opérations autonomes ou autopiloté. Ils peuvent être classés comme des systèmes dynamiques rapides. Par conséquent, ils peuvent être banc d'essai idéal pour étudier les effets du réseau sur les performances de contrôle/diagnostique en boucle fermée. Le dernier chapitre de cette thèse est dédié à implémentation d'une stratégie de commande tolérante aux défauts et les approches de détection et localisation des défauts proposées dans les chapitres précédents sur le drone.

Recently we have seen several large scale disasters affecting humans all over the world. Examples are Hurricane Katrina in 2005, the Haiti earthquake in 2010 or the September 11/2001 terrorist attacks on the world trade center. During these disasters, several hundred organizations, such as police, fire brigade or humanitarian aid organizations, respond with the goal to save people and support them to live a normal life again. They need to coordinate to deal with scarce resources, different skills and capabilities. People in these organizations drive coordination based on their judgment of the situation. The situation can be dynamic: it evolves in sometimes unexpected ways, goals shift and priorities of the organizations change. Typical problems are to get an overview on the relations between what has been done, what is currently going on and what are the next steps. This problem is specially challenging on the inter-organizational level: Each organization coordinates the response from its own perspective and relies on the information provided by other organizations. We aim in this dissertation at supporting coordination of activities by people of different organizations in a dynamic situation by an information system. The disaster response is a critical example for this. The basic idea is to leverage a process-based approach, where activities and their relations are made explicit. We present a framework for coordination of activities in dynamic situations. It allows ad-hoc modeling of the relations between what has been done, what is currently going on and what are the next steps. A model can be verified for correctness in predictable and acceptable time. Deviations from the model and how activities have been performed are displayed to the user to highlight the impact of shifting goals. We extend this framework to the inter-organizational level. Selected activities can be shared by people with selected organizations. This means not everything is shared between everybody to take into account privacy, regulatory, strategic or other reasons. Shared activities are replicated in the workspaces of these organizations. We describe how diverging views on replicated activities and their relations can be detected and handled to ensure eventually a converging view. The concepts are implemented as an extension to an open distributed collaboration service. They are also commented by experienced disaster managers. Furthermore, we design an experiment to evaluate tool support addressing the research questions. We conducted several experiments to validate the design of the experiment. Further experiments can provide validation of the concepts implemented as a prototype in this thesis., De nombreuses catastrophes de diverses envergures frappent régulièrement des populations partout dans le monde. Parmi les exemples marquant on peut citer l'ouragan Katrina en 2005, le tremblement de terre en Haïti en 2010 ou plus récemment le Tsunami au Japon et la catastrophe de Fukujima qui a suivie. Au cours de ces catastrophes, plusieurs centaines d'organisations, comme la police, les pompiers ou les organisations d'aide humanitaire, interviennent pour sauver les gens et aider à revenir à une vie normale. Ces organisations ont besoin de se coordonner pour faire face à une situation dynamique avec des ressources limitées et une vision partielle de la situation. L'évolution de la situation entraîne souvent des changements d'objectif et de plan. Un des problèmes typique est d'obtenir un aperçu sur les relations entre ce qui a été fait, ce qui se passe actuellement et quelles sont les prochaines étapes. Ce problème est particulièrement difficile sur le plan inter-organisationnel : Chaque organisation coordonne la réponse de sa propre perspective et s'appuie sur les informations fournies par d'autres organisations. Notre objectif dans cette thèse est d'étudier comment supporter la coordination des activités par des personnes de différentes organisations dans une situation dynamique par un système d'information. L'idée de base est de tirer profit d'une approche basée sur les processus, où les activités et leurs relations sont rendues explicites. Nous présentons un cadre pour la coordination des activités dans des situations dynamiques. Il permet la modélisation ad hoc des relations entre ce qui a été fait, ce qui se passe actuellement et quelles sont les prochaines étapes. Les écarts par rapport au modèle et comment les activités ont été réalisées sont affichées à l'utilisateur pour mettre en évidence l'impact de l'évolution des objectifs. Nous étendons ce cadre au niveau inter-organisationnel. Certaines activités peuvent être partagées entre différentes organisations. Tout n'est pas partagé entre tout le monde pour tenir compte du respect de la vie privée, de la réglementation, des raisons stratégiques ou autres. Les activités partagées sont reproduites dans les espaces de travail de ces organisations. Nous décrivons comment des vues divergentes sur les activités et leurs relations peuvent etre détectées et traitées afin de revenir éventuellement à une vue convergente. Les concepts sont mis en oeuvre comme une extension d'un service de collaboration distribuée ouvert. Ils ont été évalués par des gestionnaires de catastrophes expérimentés. Par ailleurs, nous avons conçu une expérience visant à évaluer l'utilisation d'outils pour aborder ces question. Nous avons effectué plusieurs expériences pour valider cette expérience. D'autres expériences pourront fournir une validation plus complété du modèle proposé dans cette thèse.

This work deals with the study of the phenomena involved when a water mist is sprayed in a tunnel fire environment. It relies on an extensive use of numerical simulations using the CFD code Fire Dynamics Simulator. The first chapter of this thesis provides an overview of the tunnel fire characteristics and the phenomena involved when the water mist is sprayed. A bibliographical review on the research on tunnel fires with or without any mitigation system is conducted, allowing to outline the reason and the context for this research. In the second and third chapters, the computational tool undergoes testing. It is verified and validated based on comparison with analytical solutions and experimental cases of increasing complexity : from the laboratory scale for assessing one particular part of the water spray model (chapter 2) up to the tunnel scale (chapter 3). For the last case, the code validation makes use of the results of a reduced scale (1/3rd) tunnel fire test campaign conducted between 2005 and 2008. Once the validation is achieved, the computational tool is used intensively in the third chapter in order to improve the understanding of the interaction phenomena between water mist, tunnel longitudinal ventilation and fire. In particular, the water mist influence on the tunnel air flow is studied, the water mist heat contribution is quantified and the heat transfered to the droplets is identified. Furthermore, the CFD code is used to assess the impact of the longitudinal air velocity, the heat release rate and the water droplet size on the water mist efficiency. The last chapter illustrates how a CFD code can be used on a given situation, here a compartment fire test campaign, in order to foresee the interaction between the water mist, the smoke layer and the smoke extraction., Ce travail de thèse est consacré à l'étude de l'interaction entre une aspersion par brouillard d'eau et un feu. Il s'appuie sur une modélisation existante figurant dans le code à champs Fire Dynamics Simulator. L'approche consiste en premier lieu à appréhender, par le biais d'une synthèse bibliographique, les phénomènes physiques mis en jeu lors d'un feu en tunnel et lors d'une aspersion par brouillard d'eau. Ensuite, un travail d'évaluation est mené. L'évaluation se veut évolutive, en commençant par des cas simples à l'échelle du laboratoire afin de travailler le plus indépendamment possible sur certaines parties du modèle d'aspersion, pour ensuite s'intéresser à la configuration tunnel. Ce travail d'évaluation permet de mieux cerner les aptitudes du code à simuler les phénomènes physiques mis en jeu lors d'un feu en tunnel soumis ou non à une aspersion. Des comparaisons sont effectuées avec plusieurs essais réalisés entre 2005 et 2008 sur une maquette de tunnel à échelle 1/3. Une fois cette évaluation accomplie, l'outil est exploité pour améliorer notre compréhension des phénomènes d'interaction entre le brouillard d'eau, la ventilation du tunnel et le feu. En particulier, l'influence de l'aspersion sur l'écoulement longitudinal est analysée, le rôle énergétique du brouillard d'eau est mesuré et les modes de transfert de chaleur associés aux gouttes sont quantifiés. Cette exploitation permet également d'évaluer numériquement l'influence de quelques paramètres sur l'efficacité de l'aspersion telles que la vitesse de ventilation longitudinale, la puissance du feu et la taille des gouttes pulvérisées. En dernier lieu, le code à champs est exploité dans le cadre d'une étude numérique exploratoire en vue d'une campagne d'essais en bâtiment pour appréhender l'interaction entre l'aspersion, la nappe de fumée et le désenfumage mécanique.

Networked Control systems (NCSs) have been one of research focuses in academia and industrial applications during the last few years. The advantages of NCSs over conventional or hardwired control include reduction of system wiring and increase in maintenance and troubleshooting facilities. Because of these attractive benefits, many industrial companies and institutes have shown interest in applying networks for remote industrial control purposes and factory automation. As a result of extensive research and development, several network protocols for industrial control have been released. However, several problems arise when a control loop is closed via a communication network. No matter what network is used, some network problems (e.g. delay, packet dropout, medium access constraints) can be affected a feedback loop when it is closed via communication network. Fault diagnosis and fault-tolerant control are important issues for practical control systems, especially in safety-critical systems. The theory and application of classical approaches of fault diagnosis and fault tolerant control should be revised when dealing with NCSs. Objective of this thesis is proposing new approaches to design a fault detection and isolation (FDI) system with considering network-induced effects such as packet dropout and medium access constraints. In addition, proposed algorithms of scheduling and fault diagnosis are implemented in a mini helicopter. First, Since networked-induces effects such as packet dropout and communication constraints must be considered in FDI design, an extended model for taking into account all these limitations was used. Then a strategy to develop a set of structured residuals was proposed. It guarantees robustness to packet dropout and unknown disturbances. Regarding network access limitation, sometimes it is necessary to provide a pre-defined sequence (i.e. communication sequence) before designing FDI. It describes the instantaneous medium access status of the sensors and actuators. However, choice of a communication sequence is not trivial and that is depended on the structure of the system. In addition, in practice it is not easy to find a precise mathematical model. Proposed algorithm guarantees the generation of communication sequences which preserve some structural properties of the plant. Furthermore, this algorithm can be implemented on uncertain and large scale systems. Traditionally, applications of allocation and scheduling techniques are based on offline strategies. But under offline scheduling, performance of diagnostic system may not be guaranteed when the plant is subject to unpredictable disturbances. In addition, online scheduling needs a large computation which may not be always possible in case of embedded system. Thus, a semi-online scheduling which preserve advantages of online scheduling and prevent some limitations of offline scheduling can be considered a compromise solution. Miniature rotorcraft-based Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are currently subject of a lot of research due to their usefulness in situations that require unmanned or self-piloted operations. They can be classified as fast dynamic systems. So, they may be ideal benchtest for studying effects of the network on performance of closed loop control of the system. The sixth chapter of this dissertation is dedicated to implementation of a fault tolerant control strategy and FDI approach proposed in previous chapters on a quadrotor application., Les systèmes contrôlés en réseau (SCR) ont fait l'objet de nombreux travaux de recherche au cours des dernières années, principalement pour ce qui concerne la synthèse de lois de commande. Les systèmes contrôlés en réseau présentent de nombreux avantages, notamment en terme de flexibilité, mais différent problèmes se posent quand une boucle de contrôle est fermée par un réseau de communication. (ex. retards et des pertes, contraintes de communication). Diagnostic et tolérance aux défauts sont des enjeux importants pour les systèmes de contrôle, particulièrement dans les systèmes de sécurité fondamentaux. La théorie et l'application des approches classiques de diagnostic et tolérance aux défauts doivent être re-visités lorsqu'il s'agit de SCR. L'objectif de cette thèse est de proposer de nouvelles approches de diagnostic pour les systèmes contrôlés en réseau en considérant la perte de paquets et la contrainte de communication. De plus, les algorithmes de l'ordonnancement et de diagnostic proposés sont implémentés dans un mini hélicoptère. Nous considérons d'abord les problèmes de perte de paquets et de contrainte de communication pour ensuite adapter un modèle où la détection des défauts et l'allocation des ressources de communication sont fortement liés. En interprétant ce modèle comme un modèle périodique, nous formalisons et résolvons le problème de détection et localisation de défauts avec un ordonnancement périodique et hors-ligne. L'approche proposée garantit la robustesse des résidus aux perturbations ainsi que perte de paquets sur la commande du système. Il est parfois nécessaire de fournir une séquence de communication prédéfinie avant de concevoir le système de détection de défauts. IL spécifie l'ordre de l'accès des capteurs et des actionneurs au réseau. Cependant, le choix d'une séquence de communication dépend forcément à la structure du système. Un algorithme graphique proposé dans cette thèse garantit la génération de séquences de communication permettant de préserver certaines propriétés structurelles du système. En outre, cet algorithme peut être utilisé sur les systèmes incertains et assez grands. Traditionnellement, allocation des ressources et l'ordonnancement sont basés sur les stratégies hors ligne. Mais la performance du système de diagnostic ne peut pas être garantie sous l'ordonnancement hors-ligne, si le système est objet à des perturbations imprévisibles. En plus, L'ordonnancement en ligne nécessite une grande charge de calcul qui ne peut être toujours possible en cas de système embarqué. Par conséquent, un ordonnancement semi-en ligne qui permet de préserver les avantages de l'ordonnancement en ligne et évite certaines limitations d'ordonnancement hors ligne peut être considéré comme une solution de compromis. Les drones ou UAVs pour Unmanned Aerial Vehicules font actuellement l'objet de beaucoup de recherches en raison de leurs utilités dans des situations qui nécessitent des opérations autonomes ou autopiloté. Ils peuvent être classés comme des systèmes dynamiques rapides. Par conséquent, ils peuvent être banc d'essai idéal pour étudier les effets du réseau sur les performances de contrôle/diagnostique en boucle fermée. Le dernier chapitre de cette thèse est dédié à implémentation d'une stratégie de commande tolérante aux défauts et les approches de détection et localisation des défauts proposées dans les chapitres précédents sur le drone.

The fundamental theories and key technologies of QoS support for event detection in wireless sensor networks are studied in this dissertation. Firstly, to ensure the quality of connectivity, an explicit expression of node non-isolation probability is derived as the upper bound of one-connectivity. A tight lower bound for the minimum node density is also given for obtaining an almost surely connected network. Secondly, to meet the quality of coverage and connectivity together, a fine deployment strategy is developed. The deployment problem is formulated as a multi-objective optimization problem. Heuristic methods based on tabu search and generic algorithms are proposed. Thirdly, to satisfy real-time and reliable delivery requirement, a two-hop neighborhood information based real-time routing protocol is proposed. The simulations show that the proposed routing protocol has a significant improvement in performance compared to existing solutions. Finally, decision fusion rules under fading channel are investigated to ensure high quality of information. We propose three sub-optimal alternatives to the optimal likelihood ratio rule. They have less computation cost and require less a priori information and perform well in their respective SNR ranges.; Cette thèse présente nos travaux à la fois théoriques et techniques sur la fourniture de la qualité de service dans les réseaux de capteurs sans fil, travaux développés principalement pour la détection en temps réel d'événements. Le premier problème fondamental pour assurer une qualité de service est la connectivité d'un réseau. La probabilité de non-isolation de nœud est donnée garantissant une borne supérieure de 1-connectivité du réseau. Un deuxième problème traité concerne la considération conjointe du problème de connectivité de communication et de couverture de détection. Ce problème étant formalisé comme un problème d'optimisation multi-objectif, un algorithme heuristique du type génétique a été développé, permettant ainsi d'aider au déploiement. Pour assurer la communication des données en temps réel et de façon fiable, un protocole de routage basé sur SPEED a été développé. Les simulations ont montré une amélioration notable de performances par rapport aux solutions existantes. Afin d'assurer la fiabilité de l'information finale, un ensemble de règles de fusion de décision a été proposé. Quant à son implémentation réelle avec moins de complexité sur des nœud de ressources limitées, trois alternatives sousoptimales ont été proposées et qui donnent des performances satisfaisantes dans des plages de rapport signal sur bruit.

The fundamental theories and key technologies of QoS support for event detection in wireless sensor networks are studied in this dissertation. Firstly, to ensure the quality of connectivity, an explicit expression of node non-isolation probability is derived as the upper bound of one-connectivity. A tight lower bound for the minimum node density is also given for obtaining an almost surely connected network. Secondly, to meet the quality of coverage and connectivity together, a fine deployment strategy is developed. The deployment problem is formulated as a multi-objective optimization problem. Heuristic methods based on tabu search and generic algorithms are proposed. Thirdly, to satisfy real-time and reliable delivery requirement, a two-hop neighborhood information based real-time routing protocol is proposed. The simulations show that the proposed routing protocol has a significant improvement in performance compared to existing solutions. Finally, decision fusion rules under fading channel are investigated to ensure high quality of information. We propose three sub-optimal alternatives to the optimal likelihood ratio rule. They have less computation cost and require less a priori information and perform well in their respective SNR ranges.; Cette thèse présente nos travaux à la fois théoriques et techniques sur la fourniture de la qualité de service dans les réseaux de capteurs sans fil, travaux développés principalement pour la détection en temps réel d'événements. Le premier problème fondamental pour assurer une qualité de service est la connectivité d'un réseau. La probabilité de non-isolation de nœud est donnée garantissant une borne supérieure de 1-connectivité du réseau. Un deuxième problème traité concerne la considération conjointe du problème de connectivité de communication et de couverture de détection. Ce problème étant formalisé comme un problème d'optimisation multi-objectif, un algorithme heuristique du type génétique a été développé, permettant ainsi d'aider au déploiement. Pour assurer la communication des données en temps réel et de façon fiable, un protocole de routage basé sur SPEED a été développé. Les simulations ont montré une amélioration notable de performances par rapport aux solutions existantes. Afin d'assurer la fiabilité de l'information finale, un ensemble de règles de fusion de décision a été proposé. Quant à son implémentation réelle avec moins de complexité sur des nœud de ressources limitées, trois alternatives sousoptimales ont été proposées et qui donnent des performances satisfaisantes dans des plages de rapport signal sur bruit.

Thèse rédigée en Anglais avec un long résumé en Français; Task delegation presents one of the business process security leitmotifs. We currently observe a move away from predefined strict workflow modelling towards dynamic approaches supporting flexibility on the organisational level and dynamic authorisation on the security level. One specific approach is that of task delegation. Delegation defines a mechanism that bridges the gap between both workflow and access control systems. There are two important issues relating to delegation, namely allowing task delegation to complete, and having a secure delegation within a workflow. Delegation completion and authorisation enforcement are specified under specific constraints. Constraints are defined from the delegation context implying the presence of a fixed set of delegation events to control the delegation execution. In this dissertation, we aim to reason about delegation events to model task delegation and to specify delegation policies dynamically. To that end, we present an event-based task delegation model to monitor the delegation process. We then identify relevant events for authorisation enforcement to specify delegation policies. Subsequently, we propose a task-oriented access control model to address these requirements. Using our access control model, we analyse and specify delegation constraints into authorisation policies. Moreover, we propose a technique that automates delegation policies using event calculus to control the delegation execution and to increase the compliance of all delegation changes in the existing policy of the workflow.; Les systèmes de gestion de workflow font maintenant partie de l'environnement classique des grandes organisations. Ces systèmes sont cependant aujourd'hui considérés comme trop rigides et de nombreux travaux ont pour but d'introduire de la flexibilité dans la modélisation et l'exécution de leurs procédés. Dans cette problématique, la prise en compte de la flexibilité organisationnelle est une étape importante. C'est à cette dernière que nous allons nous intéresser à travers un mécanisme particulier : la délégation de tâches. En effet, la délégation est un mécanisme qui permet d'obtenir une certaine flexibilité organisationnelle dans un système de gestion de workflow. Elle permet également d'assurer une forme de délégation des autorisations dans un système de contrôle d'accès. Dans ce contexte, une délégation sécurisée de tâches implique la présence d'un ensemble d'évènements de délégation et de règles définissant les possibles délégations d'autorisation ainsi que les moyens de contrôler les politiques associées. Dans ce mémoire, nous définissons une approche sécurisée pour la délégation dynamique de tâches dans les systèmes de gestion de workflow. Pour ce faire, nous identifions les évènements spécifiques du modèle de tâches correspondant à la délégation qui entrainent des changements dynamiques de la politique d'autorisation. Puis, nous montrons comment notre approche permet de contrôler dynamiquement les autorisations liées à la délégation et comment elle peut être intégrée dans les systèmes de contrôle d'accès existants. Afin de contrôler le comportement de délégation et de spécifier ses politiques d'autorisation, nous recueillons les événements pertinents qui définissent le chemin d'exécution des tâches ainsi que les politiques générées pour la délégation. Finalement, nous proposons une technique qui automatise les politiques de délégation et qui permet d'accroître la conformité des changements dus à la délégation dans la politique d'autorisation existante.

The aim of this thesis is to study, from a theoretical point of view, the exact controllability of some partial differential equations modeling the vibrations of an elastic structure and to apply the to apply these theoretic results to solve some inverse problems coming from magnetic resonance imaging (MRI). This thesis has two parts. The first one, entitled "Controllability and observability of some plate equations", discuss the controllability and, by duality, the observability of some plate equations perturbed by some linear or nonlinear terms. The second part of the thesis concerns the magnetic resonance imaging. More precisely, we study some methods to reconstruct the magnetic resonance images of a moving object, the typical example being the cardiac imaging reconstruction from MRI data acquired in free-breathing.; Le but de cette thèse est d'étudier, du point de vue théorique, la contrôlabilité exacte de certaines équations aux dérivées partielles qui modélisent les vibrations élastiques, et d'appliquer les résultats ainsi obtenus à la résolution des problèmes inverses provenant de l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Cette thèse comporte deux parties. La première partie, intitulée ''Contrôlabilité et observabilité de quelques équations des plaques'', discute la problématique de la contrôlabilité, respectivement de l'observabilité, de l'équation des plaques perturbées avec des termes linéaires ou non linéaires. Des résultats récents ont prouvé que l'observabilité exacte d'un système qui modélise les vibrations d'une structures élastique (équation des ondes ou des plaques) implique l'existence d'une solution du problème inverse de la récupération d'un terme source dans l'équation à partir de l'observation. Ainsi, dans le Chapitre 2 de cette thèse nous avons démontré l'observabilité interne exacte de l'équation des plaques perturbées par des termes linéaires d'ordre un et dans le Chapitre 3 la contrôlabilité exacte locale d'une équation des plaques non linéaire attribuée à Berger. Le Chapitre 4 introduit une méthode numérique pour l'approximation des contrôles exactes dans des systèmes d'ordre deux en temps. La deuxième partie de la thèse est dédiée à l'imagerie par résonance magnétique. Plus précisément, on s'intéresse aux méthodes de reconstruction des images pour des objets en mouvement, l'exemple typique étant l'imagerie cardiaque en respiration libre. Dans le Chapitre 6, nous avons formulé la reconstruction d'images cardiaques acquises en respiration libre comme un problème des moments dans un espace de Hilbert à noyau reproductif. L'existence d'une solution pour un tel problème des moments est prouvée par des outils bien connus dans la théorie du contrôle. Nous avons validé cette méthode en utilisant des images simulées numériquement et les images de cinq volontaires sains. La connexion entre les deux parties de la thèse est réalisée par le Chapitre 7 où l'on présente le problème inverse d'identification d'un terme source dans l'équation des ondes à partir d'une observation correspondante à un enregistrement IRM. En conclusion, nous avons montré qu'on peut utiliser les outils de la théorie de contrôle pour des problèmes inverses provenant de l'IRM des objets en mouvement, à la condition de connaître l'équation du mouvement.

Herbaceous vegetation is a good bio-indicator of environmental conditions, and was often used to detect and to put in evidence environmental changes caused by anthropogenic activities, like eutrophication, acid atmospheric deposit, land-use change and herbivory pressure. More recently, the interest had focused on the response of vegetation to climatic change. Mountains were naturally chosen as study areas, since the thermal gradient induced by the relief is strong (-0.56°C for 100m a.s.l.) and urbanisation and agricultural pressure are weaker than in lowlands, thus promoting early and unbiased migratory response of species. To free oneself from potential effects of land use change, a part of this PhD is devoted to mountain forest habitat, where pastoralism effects are reduced. Moreover, a method is developed, based on the modelling of changes in vegetation response to elevation gradient, allowing extending the use of historical data to non-geolocalized dataset. With this method, two characteristics of vegetation were analysed: the optimum position of individual species on the one hand, and changes in the indicator value of plant communities on the other. Furthermore, the long-term shift of species’ lower limit is studied, to test the species response at their lower limit. The last part focuses on changes in the flora of a really localised area, protected by a broad physical barrier formed by two glaciers, allowing to free from potential effects of other parallel anthropogenic disturbances. Every studied case shows a shift of species toward higher elevations. However, other phenomena explaining vegetation response became also evident in our study: forest closure and maturation, important eutrophication, probable habitat fragmentation and dispersal by hikers. Those direct anthropogenic disturbances play a role comparable in space and time to the indirect anthropogenic impact of climate change. Thus, it is essential to consider them in the observation of vegetation changes, before assigning the effects to climate warming only, La végétation herbacée est un bon indicateur des conditions environnementales, et elle a pour cela été utilisée pour la mise en évidence des changements environnementaux causés par les actions humaines, tels qu'eutrophisation, dépôts atmosphériques acides, changements de l’usage des sols ou de la pression d'herbivorie. Depuis peu, on s’intéresse à la réponse de la végétation aux changements climatiques. Le choix des zones d'étude se porte naturellement sur la montagne, où le gradient thermique induit par le relief y est fort (-0,56°C pour 100 mètres d'altitude), et où l'urbanisation et la pression agricole sont moindres par rapport aux zones de plaine, favorisant ainsi une réponse migratoire des espèces précoce et non biaisée. Afin de s'affranchir des effets potentiels des changements d'usage du sol, une partie de cette thèse est consacrée aux milieux forestiers dans lesquels l'effet du pastoralisme est réduit. Par ailleurs, une méthode basée sur la modélisation des changements de la réponse de la végétation au gradient d'altitude est développée, permettant ainsi d'étendre l'utilisation de données anciennes à des séries de relevés non géolocalisés. En s'appuyant sur cette méthode, deux caractéristiques de la végétation ont été analysées : la position de l'optimum d'espèces prises individuellement d'une part, et les changements de la valeur indicatrice des communautés végétales d'autre part. Par ailleurs, on a étudié les déplacements à long terme de la limite inférieure des espèces, pour tester la réponse des espèces en limite inférieure de leur distribution. Enfin, on a étudié l'évolution de la flore d'une zone très localisée, protégée par une large barrière physique constituée de deux glaciers permettant de s'affranchir des effets potentiels d'autres perturbations anthropiques concomitantes. Chacun des cas étudiés montre une remontée des espèces en altitude. Cependant, d'autres phénomènes expliquant la réponse de la végétation sont clairement mis en cause : fermeture et maturation du couvert forestier, eutrophisation importante, probable fragmentation de l'habitat ou dispersion par les randonneurs. Ces perturbations anthropiques directes jouent à des échelles de temps et d'espace comparables à l'effet anthropique indirect du changement climatique. Il est donc primordial de les prendre en compte dans les changements de végétation observés, avant de conclure à un effet du réchauffement climatique seul

In conversation, an important part of the information conveyed is not explicitly said but *implicated*. Implicatures are an extremely broad phenomena, which can involve different contextual elements and types of inference. In my thesis I investigate implicatures that arise from causal dependencies between actions. The characteristic that distinguishes implicatures from other kinds of meanings is that they are *negotiable*. Dialogue provides an intrinsic mechanism for carrying out negotiations of meaning, namely clarifications. Using this insight, I collected empirical evidence, from a human-human dialogue corpus, which shows what kinds of implicatures are inferred and processed by dialogue participants in an instruction giving task. Moreover, I implemented a text-adventure game, that is able to synthesize and negotiate conversational implicatures in the interactive fashion observed in the empirical study.; Dans la conversation, une partie importante de l'information n'est pas dit explicitement, mais * impliquée *. Les implicatures sont un phénomène très large, qui puet impliquer différents types d'éléments contextuels et d'inférence. Dans ma thèse, je recherche des implicatures qui découlent de la causalité entre les actions. La caractéristique qui distingue les implicatures d'autres types de significations, c'est qu'ils sont * négociables *. Le dialogue fournit un mécanisme intrinsèque pour mener des négociations de sens, à savoir des éclaircissements. En utilisant cette idée, j'ai recueilli des données empiriques, à partir d'un corpus de dialogue humain-humain, qui montre quels types d'implicatures sont déduites et traitées par les les participants du dialogue. En outre, j'ai mis en place un jeu d'aventure de texte, qui est capable de synthétiser et de négocier les implicatures conversationnelles dans la facon interactif observé dans l'étude empirique.

In conversation, an important part of the information conveyed is not explicitly said but *implicated*. Implicatures are an extremely broad phenomena, which can involve different contextual elements and types of inference. In my thesis I investigate implicatures that arise from causal dependencies between actions. The characteristic that distinguishes implicatures from other kinds of meanings is that they are *negotiable*. Dialogue provides an intrinsic mechanism for carrying out negotiations of meaning, namely clarifications. Using this insight, I collected empirical evidence, from a human-human dialogue corpus, which shows what kinds of implicatures are inferred and processed by dialogue participants in an instruction giving task. Moreover, I implemented a text-adventure game, that is able to synthesize and negotiate conversational implicatures in the interactive fashion observed in the empirical study.; Dans la conversation, une partie importante de l'information n'est pas dit explicitement, mais * impliquée *. Les implicatures sont un phénomène très large, qui puet impliquer différents types d'éléments contextuels et d'inférence. Dans ma thèse, je recherche des implicatures qui découlent de la causalité entre les actions. La caractéristique qui distingue les implicatures d'autres types de significations, c'est qu'ils sont * négociables *. Le dialogue fournit un mécanisme intrinsèque pour mener des négociations de sens, à savoir des éclaircissements. En utilisant cette idée, j'ai recueilli des données empiriques, à partir d'un corpus de dialogue humain-humain, qui montre quels types d'implicatures sont déduites et traitées par les les participants du dialogue. En outre, j'ai mis en place un jeu d'aventure de texte, qui est capable de synthétiser et de négocier les implicatures conversationnelles dans la facon interactif observé dans l'étude empirique.

In this thesis we present a work regarding the theory of (a,b)-modules. We are particularly interested in three problems related to the duality of (a,b)-modules: the existence of hermitian forms, the symmetry of Jordan-Hölder composition series and the relation with the "higher residue pairings" of K. Saito. In the first part we study the concepts of conjugate, adjoint and hermitian form in the theory of (a,b)-modules. Our analysis of hermitian forms brings us to the proof of the analogue of the Krull-Schmidt theorem in the theory of modules over a commutative ring. We prove afterwards the existence of either a hermitian or an anti-hermitian form on regular indecomposable self-adjoint (a,b)-modules and we give a non trivial rank 4 example of module that admits only an anti-hermitian form. Follows a study of the Jordan-Hölder composition series of self-adjoint (a,b)-modules. We are in particular interested in a kind of composition series also called self-ajoint, whose existence we prove for every regular self-adjoint (a,b)-module. In the last part the results obtained are applied to (a,b)-modules associated to a hyper-surface with an isolated singularity, i.e. to the formal completion of the Brieskorn module. We show that a symmetrized form of the isomorphism with the adjoint given by R. Belgrade satisfies the axioms given by Saito for his "higher residue pairings"., Dans cette thèse nous présenterons un travail relatif à la théorie des (a,b)-modules. Nous nous intéresserons en particulier à trois problèmes liés à la dualité des (a,b)-modules: l'existence de formes hermitiennes, la symétrie des suites de Jordan-Hölder et la relation avec les "higher residue pairings" de K. Saito. Dans la première partie on étudie les équivalents des concepts de conjugué, adjoint et de forme hermitienne dans le contexte des (a,b)-modules. Dans notre analyse des formes hermitiennes nous sont amenés à définir la notion de (a,b)-module indécomposable et à montrer l'analogue du théorème de Krull-Schmidt dans la théorie des modules sur un anneau commutatif. On montre par la suite l'existence de formes ou bien hermitiennes ou anti-hermitiennes sur les modules réguliers indécomposables auto-adjoints et on donne un exemple non trivial de rang 4 admettant uniquement une forme anti-hermitienne. Suit une étude des suites de Jordan-Hölder de (a,b)-modules auto-adjoints. L'intérêt se porte en particulier sur les suites de Jordan-Hölder dites elles aussi auto-adjointes et on en montre l'existence, pour tout (a,b)-module régulier auto-adjoint. En guise de conclusion on applique les résultats obtenus aux (a,b)-modules associés à une hypersurface à singularité isolée, c'est-à-dire au complété formel de son module de Brieskorn. On montre que le symétrisé de l'isomorphisme avec l'adjoint donné par R. Belgrade satisfait aux axiomes donnés par K. Saito dans la présentation de ses "higher residue pairings".

To improve the pharmacological parameters of a second-generation photosensitizer meta-tetra(hydroxyphenyl)chlorin (mTHPC) several commercial liposomal formulations were designed, among them Foslip, which corresponds to mTHPC in conventional liposomes. The objective of this work was to study photophysical and photobiological characteristics of Foslip.Exposure of Foslip suspensions to small light doses (10 mJ) resulted in a substantial drop in fluorescence, which however, was restored after destruction of liposomes. We attributed this behavior to photoinduced fluorescence quenching. This effect was revealed only for high local mTHPC concentrations in lipid bilayer. The results were interpreted supposing energy migration between closely located mTHPC molecules with its subsequent dissipation by the molecules of photoproduct acting as excitation energy traps. Photoinduced fluorescence quenching together with polarization techniques and liquid chromatography was successfully applied for estimation of the redistribution rate of mTHPC molecules from the liposomes to plasma proteins and lipid membranes. Foslip liposomes were shown to be stable in human blood serum for at least 3 hours. Such increased stability was attributed to incorporation of hydrophobic photosensitiser into lipid bilayer. The processes of mTHPC redistribution after Foslip intratumoral injection in a model of breast cancer recurrence were found to be in good agreement with the results obtained from in vitro study of mTHPC redistribution from Foslip to pure DPPC liposomes. It was demonstrated that photoinduced fluorescence quenching phenomena should be taken into account while using optical techniques for studying in vivo and in vitro applications of liposomal mTHPC formulations., Pour améliorer les paramètres pharmacologiques d'un photosensibilisateur de seconde génération, la méta-tétra(hydroxyphényl)chlorine (mTHPC), plusieurs formules liposomales commerciales ont été élaborées, parmi elles le Foslip, qui correspond à la mTHPC dans des liposomes conventionnels. L'objectif de ce travail est d'étudier les caractéristiques photophysiques et photobiologiques du Foslip.L'exposition des suspensions de Foslip à de petites doses de lumière (10 mJ) a conduit à une baisse significative de la fluorescence, qui a cependant été restaurée après destruction des liposomes. Nous attribuons cette caractéristique au quenching de fluorescence photoinduite. Cet effet a été mis en évidence uniquement pour les concentrations locales élevées de mTHPC dans des bicouches lipidiques. Les résultats ont été interprétés en supposant une migration d'énergie entre les molécules rapprochées de mTHPC avec sa dissipation consécutive par les molécules du photoproduit se comportant comme des pièges d'énergie. Le quenching de fluorescence photoinduite ainsi que les techniques de polarisation et de chromatographie liquide ont été appliquées successivement pour estimer le taux de redistribution des molécules de mTHPC des liposomes vers les protéines du plasma et les membranes lipidiques. Les processus de redistribution de la mTHPC après injection intratumorale de mTHPC dans un modèle de récidive de cancer du sein sont en corrélation avec les résultats obtenus dans une étude in vitro de la redistribution du Foslip dans les liposomes DPPC. Il a été démontré que le phénomène de quenching de fluorescence photoinduite doit être pris en compte lors de l'utilisation de techniques optiques pour l'étude des applications in vivo et in vitro des formulations liposomales de mTHPC.

This thesis is devoted to two NP-complete combinatorial optimization problems arising in computational biology, the well-studied multiple sequence alignment problem and the new formulated interval constraint coloring problem. It shows that advanced mathematical programming techniques are capable of solving large scale real-world instances from biology to optimality. Furthermore, it reveals alternative methods that provide approximate solutions. In the first part of the thesis, we present a Lagrangian relaxation approach for the multiple sequence alignment (MSA) problem. The multiple alignment is one common mathematical abstraction of the comparison of multiple biological sequences, like DNA, RNA, or protein sequences. If the weight of a multiple alignment is measured by the sum of the projected pairwise weights of all pairs of sequences in the alignment, then finding a multiple alignment of maximum weight is NP-complete if the number of sequences is not fixed. The majority of the available tools for aligning multiple sequences implement heuristic algorithms; no current exact method is able to solve moderately large instances or instances involving sequences exhibiting a lower degree of similarity. We present a branch-and-bound (B&B) algorithm for the MSA problem. We approximate the optimal integer solution in the nodes of the B&B tree by a Lagrangian relaxation of an ILP formulation for MSA relative to an exponential large class of inequalities, that ensure that all pairwise alignments can be incorporated to a multiple alignment. By lifting these constraints prior to dualization the Lagrangian subproblem becomes an extended pairwise alignment (EPA) problem: Compute the longest path in an acyclic graph, that is penalized a charge for entering ``obstacles''. We describe an efficient algorithm that solves the EPA problem repetitively to determine near-optimal Lagrangian multipliers via subgradient optimization. The reformulation of the dualized constraints with respect to additionally introduced variables improves the convergence rate dramatically. We account for the exponential number of dualized constraints by starting with an empty constraint pool in the first iteration to which we add cuts in each iteration, that are most violated by the convex combination of a small number of preceding Lagrangian solutions (including the current solution). In this relax-and-cut scheme, only inequalities from the constraint pool are dualized. The interval constraint coloring problem appears in the interpretation of experimental data in biochemistry. Monitoring hydrogen-deuterium exchange rates via mass spectroscopy is a method used to obtain information about protein tertiary structure. The output of these experiments provides aggregate data about the exchange rate of residues in overlapping fragments of the protein backbone. These fragments must be re-assembled in order to obtain a global picture of the protein structure. The interval constraint coloring problem is the mathematical abstraction of this re-assembly process. The objective of the interval constraint coloring problem is to assign a color (exchange rate) to a set of integers (protein residues) such that a set of constraints is satisfied. Each constraint is made up of a closed interval (protein fragment) and requirements on the number of elements in the interval that belong to each color class (exchange rates observed in the experiments). We introduce a polyhedral description of the interval constraint coloring problem, which serves as a basis to attack the problem by integer linear programming (ILP) methods and tools, which perform well in practice. Since the goal is to provide biochemists with all possible candidate solutions, we combine related solutions to equivalence classes in an improved ILP formulation in order to reduce the running time of our enumeration algorithm. Moreover, we establish the polynomial-time solvability of the two-color case by the integrality of the linear programming relaxation polytope P, and also present a combinatorial polynomial-time algorithm for this case. We apply this algorithm as a subroutine to approximate solutions to instances with arbitrary but fixed number of colors and achieve an order of magnitude improvement in running time over the (exact) ILP approach. We show that the problem is NP-complete for arbitrary number of colors, and we provide algorithms that, given an instance with P[approximatively equal to]Ø, find a coloring that satisfies all the coloring requirements within ±1 of the prescribed value. In light of our NP-completeness result, this is essentially the best one can hope for. Our approach is based on polyhedral theory and randomized rounding techniques. In practice, data emanating from the experiments are noisy, which normally causes the instance to be infeasible, and, in some cases, even forces P to be empty. To deal with this problem, the objective of the ILP is to minimize the total sum of absolute deviations from the coloring requirements over all intervals. The combinatorial approach for the two-color case optimizes the same objective function. Furthermore, we use this combinatorial method to compute, in a Lagrangian way, a bound on the minimum total error, which is exploited in a branch-and-bound manner to determine all optimal colorings. Alternatively, we study a variant of the problem in which we want to maximize the number of requirements that are satisfied. We prove that this variant is APX-hard even in the two-color case and thus does not admit a polynomial time approximation scheme (PTAS) unless P=NP. Therefore, we slightly (by a factor of (1+e)) relax the condition on when a requirement is satisfied and propose a quasi-polynomial time approximation scheme (QPTAS) which finds a coloring that ``satisfies'' the requirements of as many intervals as possible., Cette thèse est dédiée à la résolution de deux problèmes d'optimisation combinatoire NP-complets surgissant en bioinformatique, à savoir le problème classique d'alignement de séquences, ainsi qu'un problème nouvellement formalisé, le problème de coloration par contraintes d'intervalles ou Interval Constraint Coloring Problem (ICP). Nous montrons dans cette thèse qu'il est possible de résoudre des instances réelles et de grande taille de ces problèmes apparaissant en biologie, et ceci par des méthodes de programmation mathématiques avancées. Nous démontrons également l'existence de méthodes plus efficaces, permettant d'obtenir des solutions approchées pour ces mêmes problèmes. Dans la première partie de la thèse, nous présentons un algorithme pour la solution du problème classique de l'alignement de séquences, basé sur la relaxation lagrangienne. Le problème de l'alignement de séquences est une abstraction mathématique courante du problème de comparaison de séquences biologiques, comme l'ADN, l'ARN ou les séquences de protéines. Si le poids d'un alignement séquentiel multiple est calculé comme la somme des poids des paires de séquence projetées de l'alignement considéré, alors le problème de déterminer un alignement de poids maximal est NP-complet, tant que le nombre de séquences n'est pas fixé. La plupart des logiciels disponibles pour la résolution du problème d'alignement de séquences se focalisent donc sur des approches heuristiques. Aucune méthode n'est actuellement capable de résoudre efficacement des instances de taille moyenne, ou des instances comportant des séquences d'un faible taux de similitude, de ce problème de manière exacte. Nous présentons un nouvel algorithme pour la résolution du problème de l'alignement de séquences, basé sur la technique de séparation et évaluation (branch-and-bound ou B&B). Nous approchons la solution optimale en nombres entiers dans les noeuds de l'arbre B&B par une relaxation lagrangienne de la formulation en tant que PLNE du problème d'alignement de séquences multiples. Un nombre exponentiel d'inégalités supplémentaires doit alors être vérifié afin de garantir que l'alignement de séquences multiples peut être reconstruit sans conflits à partir des alignements individuels. En renforcant ces inégalités avant de les dualiser, le sous-problème lagrangien devient le problème d'alignement par paires étendu: il s'agit alors de trouver le plus long chemin dans un graphe acyclique, auquel sont ajoutés des pénalités lors du passage à travers certaines zones ``obstacles''. Nous introduisons un algorithme efficace permettant de résoudre ce problème de manière répétitive, afin de trouver une bonne approximation des multiplicateurs de Lagrange via optimization du sous-gradient. La reformulation des inégalités dualisées par rapport à des variables supplémentaires améliore de manière significative le taux de convergence de l'algorithme. Nous adressons le problème du nombre exponentiel d'inégalités par une approche itérative. L'ensemble des contraintes est vide au début. Après chaque itération, nous rajoutons à cet ensemble ces inégalités qui sont le plus violées par la combinaison convexe d'un petit nombre des solutions lagrangiennes précédentes (y compris la solution courante). Conformément au schéma relax-and-cut, nous dualisons exclusivement les inégalités présents dans l'ensemble des contraintes décrit précédemment. L'ICP est un problème qui se pose lors de l'analyse et l'interprétation de données expérimentales en biochimie. L'analyse du taux d'échange hydrogène/deutérium par spectrométrie de masse est une des méthodes utilisées pour obtenir des informations sur la structure tertiaire des protéines. Les résultats de ces expériences se présentent sous forme de taux d'échange des résidus dans les segments chevauchés de la protéine. Ces segments doivent être recollés afin d'obtenir une vision globale de la structure de la protéine. L'ICP est l'abstraction mathématique de ce process de recombinaison. L'objectif de l'ICP est d'attribuer une couleur (taux d'échange) à un ensemble d'entiers (résidus de protéines) de telle manière à ce qu'un ensemble de contraintes est vérifié. Chaque contrainte représente un intervalle fermé (segment d'une protéine) ainsi qu'un ensemble d'exigences supplémentaires concernant le nombre d'éléments qui doivent appartenir à chacune des catégories de couleur (taux d'échanges observés lors des expériences). Nous montrons que le problème peut être résolu par des méthodes de programmation linéraire en nombres entiers (PLNE), et nous utilisons un algorithme d'énumération implicite qui s'avère efficace pour la plupart des problèmes qu'on rencontre dans la pratique. Puisque notre motivation est de fournir aux biochimistes une liste exhaustive des solutions potentielles, une version améliorée de notre approche PLNE consiste à regrouper des solutions similaires dans des classes d'équivalence, ceci afin d'établir une version améliorée et plus performante de la procédure d'énumération. Nous démontrons ensuite la solvabilité du cas particulier à deux couleurs par la contrainte de solution en nombres entiers du polytope P, défini à travers la relaxation linéaire, tout en proposant un algorithme de résolution de complexité polynomielle pour ce cas précis. Cet algorithme sert ensuite de base pour l'établissement de solutions approchés d'instances de dimension quelconque mais fixe (pour le moment sans garantie sur la qualité de la solution obtenue). Nous obtenons ainsi une amélioration d'un ordre de grandeur en termes de performance par rapport à la solution exacte, basée sur l'approche PLNE. Nous démontrons que ce problème est NP-complet pour un nombre arbitraire de couleurs. Nous établissons ensuite un algorithme qui, étant donné P[approximativement égal à]Ø, est capable de déterminer une coloration satisfaisante toutes les contraintes données avec un écart maximal de ±1 des valeurs cible. Vue la complexité en NP du problème, il ne semble pas possible d'obtenir des solutions d'une qualité sensiblement supérieure. Notre approche est essentiellement basée sur la théorie des polyèdres et des techniques d'arrondissage randomisés. Les données obtenues lors des expériences biologiques réelles sont souvent bruitées, ce qui entraine le plus souvent l'insolvabilité du problème, voire même P=Ø. Afin d'adresser ce problème, l'objectif de la PLNE est de minimiser la somme des déviations absolues des contraintes de coloration sur l'intégralité des intervalles. L'approche particulière à deux couleurs optimise en effet cette même fonction. En outre, nous utilisons cette approche combinatoire pour déterminer, d'une façon lagrangienne, une borne sur l'erreur minimale, qui sera ensuite utilisée dans un algorithme de type branch-and-bound pour déterminer toutes les colorations optimales. Nous proposons une variante du problème précédent, dans laquelle nous essayons de maximiser le nombre contraintes qui peuvent être satisfaits en même temps. Nous démontrons que ce problème est APX-dur et qu'il ne permet donc pas de schéma d'approximation polynomial sauf si P=NP. C'est pourquoi nous relaxons légèrement le critère de satisfiabilité (par un facteur (1+e) et décrivons par la suite un schéma d'approximation d'une complexité quasi-polynomiale, permettant de ``satisfaire'' le plus grand nombre de contraintes possible.

The thesis focuses on three nonlinear modeling problems: classification (or pattern recognition), regression (or function approximation) and hybrid system identification. Amongst existing approaches, Support Vector Machines (SVMs) offer a general framework for both nonlinear classification and regression. These recent methods, based on statistical learning theory, rely on convex optimization to train black-box models with good generalization performances. The study first focuses on the evolution of these models towards grey-box models, which can benefit at the same time from the universal approximation capacity of black-box models and from prior knowledge. In particular, the thesis proposes a general framework for the incorporation of a wide variety of prior knowledge in SVMs for regression, which leads to a learning algorithm written as a convex optimization program. The last part of the thesis proposes to extend SVMs to the identification of hybrid systems, that switch between different dynamics. In this context, the classification and regression problems are intrinsically mixed together and cannot be considered separately. A method based on non-convex optimization is proposed to solve these problems simultaneously. The resulting algorithm is able to deal with hybrid systems switching between arbitrary and unknown dynamics.; La thèse s'intéresse à trois problèmes de modélisation non-linéaire : la classification (ou reconnaissance de formes), la régression (ou approximation de fonctions) et l'identification de systèmes hybrides. Parmi les approches existantes dans la littérature, les machines à vecteurs de support (Support Vector Machines, SVMs) fournissent un cadre général pour la classification et la régression non-linéaires. Ces méthodes récentes, issues de la théorie de l'apprentissage statistique, permettent d'obtenir des modèles boîtes noires, conduisant à de bonnes performances en généralisation, par optimisation convexe. L'étude se concentre dans un premier temps sur l'évolution de ces modèles vers des modèles de type boîte grise, permettant de bénéficier à la fois de la capacité d'approximation universelle des modèles boîtes noires et de connaissances disponibles a priori. Dans ce cadre, la thèse propose une approche générale, permettant d'inclure un grand nombre de connaissances diverses dans l'apprentissage SVM pour la régression, tout en conservant un apprentissage par optimisation convexe. La dernière partie de la thèse propose ensuite d'étendre les SVMs à l'identification de systèmes hybrides (systèmes commutant entre plusieurs modes de fonctionnement). Dans ce contexte, les problèmes de classification et de régression sont liés de manière indissociable. Une méthode basée sur l'optimisation non-convexe est proposée pour résoudre simultanément ces problèmes. Celle-ci permet notamment d'identifier des systèmes hybrides possédant des non-linéarités arbitraires et inconnues.

The thesis applies combination techniques for constraint satisfiability to infinite-state model checking problem.; La thèse étudie des problèmes de vérification de modèles infini, en appliquant des techniques de combinaisons de solveurs de contraintes.

The thesis applies combination techniques for constraint satisfiability to infinite-state model checking problem.; La thèse étudie des problèmes de vérification de modèles infini, en appliquant des techniques de combinaisons de solveurs de contraintes.

In this thesis we address the modular specification and analysis of flexible, rule-based policies. We introduce the use of the strategic rewriting formalism in this domain, such that our framework inherits techniques, theorems, and tools from the rewriting theory. This allows us to easily state and verify important policy properties such as the absence of conflicts, for instance. Moreover, we develop rewrite-based methods to verify elaborate policy properties such as the safety problem in access control and the detection of information flows in mandatory policies.We show that strategies are important to preserve policy properties under composition. The rich strategy languages available in systems like Tom, Stratego, Maude, ASF+SDF and Elan allows us to define several kinds of policy combiners.Finally, in this thesis we provide a systematic methodology to enforce rewrite-based policies on existing applications through aspect-oriented programming. Policies are weaved into the existing code, resulting in programs that implement a reference monitor for the given policy. Reuse is improved since policies and programs can be maintained independently from each other., Dans cette thèse, nous nous intéressons à la spécification et à l'analyse modulaires de politiques de sécurité flexibles basées sur des règles.Nous introduisons l'utilisation du formalisme de réécriture stratégique dans ce domaine, afin que notre cadre hérite des techniques, des théorèmes, et des outils de la théorie de réécriture. Ceci nous permet d'énoncer facilement et de vérifier des propriétés importantes des politiques de sécurité telles que l'absence des conflits.En outre, nous développons des méthodes basées sur la réécriture de termes pour vérifier des propriétés plus élaborées des politiques. Ces propriétés sont la sûreté dans le contrôle d'accès et la détection des flux d'information dans des politiques obligatoires.Par ailleurs, nous montrons que les stratégies de réécriture sont importantes pour préserver des propriétés des politiques par composition. Les langages de stratégies disponibles dans des systèmes comme Tom, Stratego, Maude, ASF+SDF et Elan, nous permettent de définir plusieurs genres de combinateurs de politiques.Enfin, nous fournissons également une méthodologie pour imposer à des applications existantes, de respecter des politiques basées sur la réécriture via la programmation par aspects. Les politiques sont tissées dans le code existant, ce qui génère des programmes mettant en oeuvre des moniteurs de référence. La réutilisation des politiques et des programmes est améliorée car ils peuvent être maintenus indépendamment.

The thesis focuses on three nonlinear modeling problems: classification (or pattern recognition), regression (or function approximation) and hybrid system identification. Amongst existing approaches, Support Vector Machines (SVMs) offer a general framework for both nonlinear classification and regression. These recent methods, based on statistical learning theory, rely on convex optimization to train black-box models with good generalization performances. The study first focuses on the evolution of these models towards grey-box models, which can benefit at the same time from the universal approximation capacity of black-box models and from prior knowledge. In particular, the thesis proposes a general framework for the incorporation of a wide variety of prior knowledge in SVMs for regression, which leads to a learning algorithm written as a convex optimization program. The last part of the thesis proposes to extend SVMs to the identification of hybrid systems, that switch between different dynamics. In this context, the classification and regression problems are intrinsically mixed together and cannot be considered separately. A method based on non-convex optimization is proposed to solve these problems simultaneously. The resulting algorithm is able to deal with hybrid systems switching between arbitrary and unknown dynamics., La thèse s'intéresse à trois problèmes de modélisation non-linéaire : la classification (ou reconnaissance de formes), la régression (ou approximation de fonctions) et l'identification de systèmes hybrides. Parmi les approches existantes dans la littérature, les machines à vecteurs de support (Support Vector Machines, SVMs) fournissent un cadre général pour la classification et la régression non-linéaires. Ces méthodes récentes, issues de la théorie de l'apprentissage statistique, permettent d'obtenir des modèles boîtes noires, conduisant à de bonnes performances en généralisation, par optimisation convexe. L'étude se concentre dans un premier temps sur l'évolution de ces modèles vers des modèles de type boîte grise, permettant de bénéficier à la fois de la capacité d'approximation universelle des modèles boîtes noires et de connaissances disponibles a priori. Dans ce cadre, la thèse propose une approche générale, permettant d'inclure un grand nombre de connaissances diverses dans l'apprentissage SVM pour la régression, tout en conservant un apprentissage par optimisation convexe. La dernière partie de la thèse propose ensuite d'étendre les SVMs à l'identification de systèmes hybrides (systèmes commutant entre plusieurs modes de fonctionnement). Dans ce contexte, les problèmes de classification et de régression sont liés de manière indissociable. Une méthode basée sur l'optimisation non-convexe est proposée pour résoudre simultanément ces problèmes. Celle-ci permet notamment d'identifier des systèmes hybrides possédant des non-linéarités arbitraires et inconnues.

This thesis provides an efficient formal scheme for the tool-supported real-time system verification by combination of abstraction-based deductive and model checking techniques in order to handle the limitations of the applied verification techniques. This method is based on IAR (Iterative Abstract Refinement) to compute finite state abstractions. Given a transition system and a finite set of predicates, this method determines a finite abstraction, where each state of the abstract state space is a true assignment to the abstraction predicates. A theorem prover can be used to verify that the finite abstract model is a correct abstraction of a given system by checking conformance between an abstract and a concrete model by establishing/proving that a set of verification conditions are obtained during the IAR procedure. Then the safety/liveness properties are checked over the abstract model. If the verification condition holds successfully, IAR terminates its procedure. Otherwise more analysis is applied to identify if the abstract model needs to be more precise by adding extra predicates. As abstraction form, we adopt a class of predicate diagrams and define a variant of predicate diagram PDT (Predicate Diagram for Timed systems) that can be used to verify real-time and parameterized systems.; Cette thèse présente un schéma formel et efficace pour la vérification de systèmes temps-réel. Ce schéma repose sur la combinaison par abstraction de techniques déductives et de model checking, et cette combinaison permet de contourner les limites de chacune de ces techniques. La méthode utilise le raffinement itératif abstrait (IAR) pour le calcul d'abstractions finies. Etant donné un système de transitions et un ensemble fini de prédicats, la méthode détermine une abstraction booléenne dont les états correspondent à des ensembles de prédicats. La correction de l'abstraction par rapport au système d'origine est garantie en établissant un ensemble de conditions de vérification, issues de la procédure IAR. Ces conditions sont à démontrer à l'aide d'un prouveur de théorèmes. Les propriétés de sûreté et de vivacité sont ensuite vérifiées par rapport au modèle abstrait. La procédure IAR termine lorsque toutes les conditions sont vérifiées. Dans le cas contraire, une analyse plus fine détermine si le modèle abstrait doit être affiné en considérant davantage de prédicats. Nous identifions une classe de diagrammes de prédicats appelés PDT (predicate diagram for timed system) qui décrivent l'abstraction et qui peuvent être utilisés pour la vérification de systèmes temporisés et paramétrés.

The aim of the thesis is to explore some thermochemical properties (enthalpies of formation, ) and phase equilibria in prospective Sn and Bi based lead-free solders alloyed with transition metals (Ni, Co) often used as metal substrates in the electronics. Numerous calorimetric experiments were done, using Setaram–Calvet 800C and Gachon apparatus. Other modern techniques as differential scanning calorimetry, differential thermal analyses (DTA), electron microprobe analyses, and X-ray diffraction were largely applied. The CALPHAD method was used for the optimization of the Co-Sn phase diagram. Co-Sn system. Direct reaction calorimetry was used to determine the enthalpy of formation of the compounds Co3Sn2, CoSn, CoSn2 and CoSn3 at 1287, 1033, 629 and 605 K, and of the liquid phase at 1010 and 1303 K. Drop solution calorimetry was used for measuring the enthalpy of formation of the liquid phase at 991 and 1020 K. Feeble negative enthalpies of formation are found for the liquid phase at 991, 1010 and 1020 K, independently of the experimental technique, while positive values are registered at 1303 K. The willingness of the system Co-Sn to form metastable phases is confirmed. The transition temperatures between the respective low and high-temperature forms of Co3Sn2 and CoSn3 were verified by DTA. Ni–Sn system. The enthalpies of formation of Ni–Sn compounds (Ni3Sn_HT, Ni3Sn_LT, Ni3Sn2_HT, Ni3Sn2_LT and Ni3Sn4) were measured by direct reaction calorimetry at 1332, 943, 1288, 728 and 846 K. No thermochemical information is available in the literature for the latter two compounds. The transition temperature and enthalpy between low and high-temperature forms of Ni3Sn2 were verified by DTA. Ni–Sn–Bi system. The phase equilibria in the system Ni–Sn–Bi were studied at 733, 773, 903 and 1273 K and isothermal sections were constructed. A formerly unknown ternary compound with approximate formula Ni6Sn2Bi was found. Measurements of the enthalpy of formation were done at 733 and 1273 K (solid phases); at 833, 873 and 933 K (liquid phases).; IntroductionUn diagramme d'équilibres de phases est la représentation la plus synthétique du comportement d'un système d'alliages en fonction de la concentration et de la température. La construction de tels diagrammes est donc très importante, tant pour les chercheurs que pour les industriels. Ce travail avait pour but de clarifier les relations de phases dans quelques alliages impliqués dans le processus de remplacement des brasures étain plomb utilisées en particulier dans l'électronique.L'étude a été menée aussi bien expérimentalement que par optimisation numérique.Du point de vue expérimental, , la calorimétrie à moyennes (calorimètre Calvet Sétaram) et hautes températures (calorimètre Gachon) a été utilisée pour déterminer des enthalpies de formation de composés, des enthalpies de mélange, de dissolution ou encore des enthalpies partielles. Les transformations allotropiques ont été détectées et caractérisées thermiquement par calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Des techniques complémentaires : diffraction des rayons X, analyse à la microsonde électronique de Castaing et microscope électronique à balayage ont permis de vérifier l'état structural et la composition chimique des produits formés.L'optimisation numérique a fait appel à la méthode « CALPHAD » et au logiciel « Thermocalc ». Le but est de réaliser, à partir d'une description numérique des enthalpies libres de formation de l'ensemble des phases impliquées, une modélisation du diagramme d'équilibres de phases afin de vérifier la cohérence de toutes les données collectées, d'interpoler suivant des modèles physiquement plausibles entre les zones étudiées et ainsi de fournir la « meilleure » approximation du diagramme réel, tout en limitant le travail expérimental. Ce dernier point est particulièrement important dans les ternaires et les systèmes à plus de trois composants.Chapitre 1Le premier chapitre traite des techniques expérimentales et numériques. les calorimètres Calvet, Gachon et différentiel à balayage, leurs emplois et les divers types de manipulations réalisés sont décrits. La méthode Calphad est présentée. Aucune des techniques présentées n'est originale, mais elles sont toutes éprouvées et leur juxtaposition mène à des résultats nombreux et fiables.Chapitre 2Le second chapitre décrit le travail expérimental qui a été réalisé sur les binaires Co-Sn, Ni-Sn (Bi-Sn étant suffisamment connu) et sur le ternaire Bi-Ni-Sn.Co-SnUne étude bibliographique préalable a montré que si les grandes lignes du systèmes étaient claires, il restait des interrogations qu'il convenait de lever. Tous les domaines de phases n'étaient pas totalement déterminés et le nombre de composés intermédiaires pas encore certain. Des expériences de calorimétrie de dissolution de Co dans Sn liquide, à 991 et 1020 K et de mesure, par calorimétrie de réaction directe, des enthalpies de formation des composés solides à 1287, 1033, 629 et 605 K respectivement ont fourni des données originales. Les transitions allotropiques du Co pur et de Co3Sn2 ont fait l'objet d'une caractérisation par DSC afin de vérifier et compléter les résultats existants. Finalement, l'optimisation numérique a été réalisée, à l'aide du logiciel Thermocalc et le nouveau diagramme de phases tracé. Il prend en compte l'ensemble des composés intermédiaires et des transformations allotropiques.Ni SnLa même procédure de travail a été suivie. Les expériences de calorimétrie de réaction directe à 728, 846, 943, 1332 et 1389 K ont fourni les enthalpies de formation de Ni3Sn2, Ni3Sn et Ni3Sn4. La DSC a permis de déterminer l'enthalpie de transition allotropique de Ni3Sn2.Bi-Ni-SnLà encore, une étude bibliographique a précédé le travail expérimental. Par rapport aux systèmes binaires, les ternaires sont, très généralement beaucoup plus mal connus, autant en fonction de la composition que de la température. Avant de commencer les expériences de calorimétrie, il s'est révélé nécessaire d'entreprendre une exploration du domaine ternaire à 733, 773, 903 et 1273 K. La DSC a ensuite précisé les points tels qu' invariants et liquidus. Un composé ternaire non encore signalé, Ni7Sn2Bi, a été découvert, ainsi qu'un eutectique ternaire entre Bi, Sn et Ni3Sn4. Les phases solides et le liquide ont été soumis à la calorimétrie afin d'obtenir le matériel nécessaire à une future modélisation du ternaire.ConclusionL'étude présentée s'inscrit dans l'effort de recherche européen qui fait suite à la décision de supprimer ou tout au moins limiter au plus juste la présence de plomb dans les alliages de brasure (programme COST 531). Dans ce cadre, les alliages à bas points de fusion à base d'étain et de bismuth sont intéressants et leurs interactions avec les matériaux rencontrés dans la fabrication des circuits électroniques, tels le nickel et le cobalt, doivent être étudiées. La base de telles études est l'établissement des diagrammes d'équilibres de phases. Les systèmes binaires ne sont pas encore parfaitement connus et ce travail a répondu à quelques questions qui se posaient encore dans Co-Sn et Ni-Sn. Les ternaires, eux, du fait de la largeur du spectre de variation possible des variables de composition, sont à peu près totalement ignorés et la contribution apportée ici permet d'éclairer par des résultats bien établis, le comportement de Bi-Ni-Sn. La connaissance de ce système n'est pas encore parfaite, mais ce qui est apporté est une première base particulièrement solide, dans la mesure où trois coupes isothermes ont été établies dans un système auparavant totalement inconnu et des données enthalpiques mesurées.

On the basis of optimized grinding/heating cycles developed for several phosphate-based ceramics, the preparation of brabantite and then monazite/brabantite solid solutions loaded with tetravalent thorium, uranium, and cerium (as a plutonium surrogate) was examined versus the heating temperature. The chemical reactions and transformations occurring when heating the initial mixtures of AnO2/CeO2, CaHPO(4).2H2O (or CaO), and NH4H2PO4 were identified through X-ray diffraction (XRD) and thermogravimetric/differential thermal analysis experiments. The incorporation of thorium, which presents only one stabilized oxidation state, occurs at 1100 degrees C. At this temperature, all the thorium-brabantite samples appear to be pure and single phase as suggested by XRD, electron probe microanalyses, and micro-Raman spectroscopy. By the same method, tetravalent uranium can be also stabilized in uranium-brabantite, i.e., Ca0.5U0.5PO4, after heating at 1200 degrees C. Both brabantites, Ca0.5Th0.5PO4 and Ca0.5U0.5PO4, begin to decompose when increasing the temperature to 1400 and 1300 degrees C, respectively, leading to a mixture of CaO and AnO2 by the volatilization of P4O10. In contrast to the cases of thorium and uranium, cerium(IV) is not stabilized during the heating treatment at high temperature. Indeed, the formation of Ca0.5Ce0.5PO4 appears impossible, due to the partial reduction of cerium(IV) into cerium(III) above 840 degrees C. Consequently, the systems always appear polyphase, with compositions of CeIII1-2xCeIVxCaxPO4 and Ca2P2O7. The same conclusion can be also given when discussing the incorporation of cerium(IV) into La1-2xCeIIIx-yCeIVyCay(PO4)1-x+y. This incomplete incorporation of cerium(IV) confirms the results obtained when trying to stabilize tetravalent plutonium in Ca0.5PuIV0.5PO4 samples.

The aim of the thesis is to explore some thermochemical properties (enthalpies of formation, ) and phase equilibria in prospective Sn and Bi based lead-free solders alloyed with transition metals (Ni, Co) often used as metal substrates in the electronics. Numerous calorimetric experiments were done, using Setaram–Calvet 800C and Gachon apparatus. Other modern techniques as differential scanning calorimetry, differential thermal analyses (DTA), electron microprobe analyses, and X-ray diffraction were largely applied. The CALPHAD method was used for the optimization of the Co-Sn phase diagram. Co-Sn system. Direct reaction calorimetry was used to determine the enthalpy of formation of the compounds Co3Sn2, CoSn, CoSn2 and CoSn3 at 1287, 1033, 629 and 605 K, and of the liquid phase at 1010 and 1303 K. Drop solution calorimetry was used for measuring the enthalpy of formation of the liquid phase at 991 and 1020 K. Feeble negative enthalpies of formation are found for the liquid phase at 991, 1010 and 1020 K, independently of the experimental technique, while positive values are registered at 1303 K. The willingness of the system Co-Sn to form metastable phases is confirmed. The transition temperatures between the respective low and high-temperature forms of Co3Sn2 and CoSn3 were verified by DTA. Ni–Sn system. The enthalpies of formation of Ni–Sn compounds (Ni3Sn_HT, Ni3Sn_LT, Ni3Sn2_HT, Ni3Sn2_LT and Ni3Sn4) were measured by direct reaction calorimetry at 1332, 943, 1288, 728 and 846 K. No thermochemical information is available in the literature for the latter two compounds. The transition temperature and enthalpy between low and high-temperature forms of Ni3Sn2 were verified by DTA. Ni–Sn–Bi system. The phase equilibria in the system Ni–Sn–Bi were studied at 733, 773, 903 and 1273 K and isothermal sections were constructed. A formerly unknown ternary compound with approximate formula Ni6Sn2Bi was found. Measurements of the enthalpy of formation were done at 733 and 1273 K (solid phases); at 833, 873 and 933 K (liquid phases)., IntroductionUn diagramme d'équilibres de phases est la représentation la plus synthétique du comportement d'un système d'alliages en fonction de la concentration et de la température. La construction de tels diagrammes est donc très importante, tant pour les chercheurs que pour les industriels. Ce travail avait pour but de clarifier les relations de phases dans quelques alliages impliqués dans le processus de remplacement des brasures étain plomb utilisées en particulier dans l'électronique.L'étude a été menée aussi bien expérimentalement que par optimisation numérique.Du point de vue expérimental, , la calorimétrie à moyennes (calorimètre Calvet Sétaram) et hautes températures (calorimètre Gachon) a été utilisée pour déterminer des enthalpies de formation de composés, des enthalpies de mélange, de dissolution ou encore des enthalpies partielles. Les transformations allotropiques ont été détectées et caractérisées thermiquement par calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Des techniques complémentaires : diffraction des rayons X, analyse à la microsonde électronique de Castaing et microscope électronique à balayage ont permis de vérifier l'état structural et la composition chimique des produits formés.L'optimisation numérique a fait appel à la méthode « CALPHAD » et au logiciel « Thermocalc ». Le but est de réaliser, à partir d'une description numérique des enthalpies libres de formation de l'ensemble des phases impliquées, une modélisation du diagramme d'équilibres de phases afin de vérifier la cohérence de toutes les données collectées, d'interpoler suivant des modèles physiquement plausibles entre les zones étudiées et ainsi de fournir la « meilleure » approximation du diagramme réel, tout en limitant le travail expérimental. Ce dernier point est particulièrement important dans les ternaires et les systèmes à plus de trois composants.Chapitre 1Le premier chapitre traite des techniques expérimentales et numériques. les calorimètres Calvet, Gachon et différentiel à balayage, leurs emplois et les divers types de manipulations réalisés sont décrits. La méthode Calphad est présentée. Aucune des techniques présentées n'est originale, mais elles sont toutes éprouvées et leur juxtaposition mène à des résultats nombreux et fiables.Chapitre 2Le second chapitre décrit le travail expérimental qui a été réalisé sur les binaires Co-Sn, Ni-Sn (Bi-Sn étant suffisamment connu) et sur le ternaire Bi-Ni-Sn.Co-SnUne étude bibliographique préalable a montré que si les grandes lignes du systèmes étaient claires, il restait des interrogations qu'il convenait de lever. Tous les domaines de phases n'étaient pas totalement déterminés et le nombre de composés intermédiaires pas encore certain. Des expériences de calorimétrie de dissolution de Co dans Sn liquide, à 991 et 1020 K et de mesure, par calorimétrie de réaction directe, des enthalpies de formation des composés solides à 1287, 1033, 629 et 605 K respectivement ont fourni des données originales. Les transitions allotropiques du Co pur et de Co3Sn2 ont fait l'objet d'une caractérisation par DSC afin de vérifier et compléter les résultats existants. Finalement, l'optimisation numérique a été réalisée, à l'aide du logiciel Thermocalc et le nouveau diagramme de phases tracé. Il prend en compte l'ensemble des composés intermédiaires et des transformations allotropiques.Ni SnLa même procédure de travail a été suivie. Les expériences de calorimétrie de réaction directe à 728, 846, 943, 1332 et 1389 K ont fourni les enthalpies de formation de Ni3Sn2, Ni3Sn et Ni3Sn4. La DSC a permis de déterminer l'enthalpie de transition allotropique de Ni3Sn2.Bi-Ni-SnLà encore, une étude bibliographique a précédé le travail expérimental. Par rapport aux systèmes binaires, les ternaires sont, très généralement beaucoup plus mal connus, autant en fonction de la composition que de la température. Avant de commencer les expériences de calorimétrie, il s'est révélé nécessaire d'entreprendre une exploration du domaine ternaire à 733, 773, 903 et 1273 K. La DSC a ensuite précisé les points tels qu' invariants et liquidus. Un composé ternaire non encore signalé, Ni7Sn2Bi, a été découvert, ainsi qu'un eutectique ternaire entre Bi, Sn et Ni3Sn4. Les phases solides et le liquide ont été soumis à la calorimétrie afin d'obtenir le matériel nécessaire à une future modélisation du ternaire.ConclusionL'étude présentée s'inscrit dans l'effort de recherche européen qui fait suite à la décision de supprimer ou tout au moins limiter au plus juste la présence de plomb dans les alliages de brasure (programme COST 531). Dans ce cadre, les alliages à bas points de fusion à base d'étain et de bismuth sont intéressants et leurs interactions avec les matériaux rencontrés dans la fabrication des circuits électroniques, tels le nickel et le cobalt, doivent être étudiées. La base de telles études est l'établissement des diagrammes d'équilibres de phases. Les systèmes binaires ne sont pas encore parfaitement connus et ce travail a répondu à quelques questions qui se posaient encore dans Co-Sn et Ni-Sn. Les ternaires, eux, du fait de la largeur du spectre de variation possible des variables de composition, sont à peu près totalement ignorés et la contribution apportée ici permet d'éclairer par des résultats bien établis, le comportement de Bi-Ni-Sn. La connaissance de ce système n'est pas encore parfaite, mais ce qui est apporté est une première base particulièrement solide, dans la mesure où trois coupes isothermes ont été établies dans un système auparavant totalement inconnu et des données enthalpiques mesurées.

The investigation of the influence of mTHPC distribution in tumor, plasma and leukocytes on PDT response shows that photosensitizer accumulation in leukocytes exhibits a good correlation with PDT efficacy. This result suggests that leukocytes could play an important role in the mechanism of PDT-induced vascular damage.The study of mTHPC monomerisation in the course of interactions with plasma proteins demonstrates slow rate of disaggregation kinetics. The fraction of aggregated mTHPC at equilibrium and sensitizer disaggregation rates strongly depends on protein content and incubation temperature. The data obtained show that in aqueous media mTHPC forms free large-scale aggregates with strong interaction between sensitizer molecules.Kinetic analysis demonstrates that mTHPC is characterized by very slow redistribution rates from the complexes with plasma proteins. Low redistribution rates as compared to other sensitizers are consistent with the unique binding properties of mTHPC. The existence of both collisional and aqueous mediated transfer of mTHPC was supposed. Confocal microscopy study reveals diffuse mTHPC localization pattern at 3h and formation of highly fluorescent spots of sensitizer at 24h incubation in MCF-7 cells. The parameters of sensitizer absorption, fluorescence lifetime and photobleaching have shown that at 24h incubation mTHPC is much more aggregated compared to 3h. The yield of cellular photoinactivation is about 2 times higher for 3h time point. Such difference is attributed to different sensitizer aggregation states and interactions with cellular components. Theoretical and spectroscopic study of mTHPC, mTHPP and mTHPBC allowed us to define their aggregates structure in aqueous media. For this purpose new quantum mechanic semi-empirical method was developed on the basis of which the spectral shifts in different solvents were calculated. mTHPC and mTHPP form linear dimers in aqueous media, whereas mTHPBC form zigzag dimers., L'étude de l'influence des pharmacocinétiques de la mTHPC dans la tumeur, le plasma et les leucocytes sur la réponse à la PDT a montré que l'accumulation du photosensibilisant dans les leucocytes exhibaient une bonne corrélation avec l'efficacité de la PDT. Ces résultats suggèrent que les leucocytes pourraient jouer un rôle important dans le mécanisme de la PDT induisant des dommages vasculaires. L'étude de la monomérisation de la mTHPC au cours des interactions avec des protéines plasmatiques démontrent un taux lent de cinétique de désagrégation. La fraction de mTHPC agrégée à l'équilibre et le taux de désagrégation du photosensibilisant dépendent fortement de la teneur en protéines et de la température d'incubation. Les résultats ont démontré la formation d'agrégats libres à grande échelle avec une interaction forte entre les molécules du photosensibilisant. L'analyse cinétique démontre que la mTHPC est caractérisée par des taux très lents de redistribution depuis les complexes avec les protéines plasmatiques. Les faibles taux de redistribution de la mTHPC comparés aux autres photosensibilisants correspondent aux propriétés de liaisons uniques de la mTHPC. L'existence à la fois du transfert de la mTHPC par collision et par milieu aqueux a été supposée. L'étude en microscopie confocale indique des modèles de localisation diffus de la mTHPC à 3h et la formation de taches fortement fluorescentes du photosensibilisant à 24h d'incubation dans des cellules MCF. Les paramètres d'absorption, de temps de durée de vie de fluorescence et de photoblanchiment ont montré qu'à 24h d'incubation la mTHPC est beaucoup plus agrégée qu'à 3h. Le rendement de photoinactivation des cellules est environ 2 fois plus important pour le point à 3h. Une telle différence est attribuée à l'effet des différents états d'agrégation du photosensibilisant et aux interactions avec les composants cellulaires. L'étude théorique et spectroscopique de la mTHPC, la mTHPP et la mTHPBC nous a permis de définir leur structure agrégée dans des milieux aqueux À cette fin, nous avons développé une méthode semi-empirique de mécanique quantique basée sur le calcul des variations spectrales dans différents solvants. La mTHPC et la mTHPP forment des dimères linaires dans les millieux aqueux, tandis que la mTHPBC forme des dimères zigzag.

Further progress of health-care requires miniaturized sensors for the improvement of medical diagnostics. In this context, the objective of this thesis was to simulate, realize and characterize shear mode solidly mounted film bulk acoustic resonators (SMR) vibrating at 800 MHz, and demonstrate their ability to function as gravimetric bio-chemical sensors in liquids.Three sputter-deposition processes for ZnO films having an inclined c-axis with respect to the surface normal have been developed. Such films are required for the excitation of shear waves and thus essential for an operation in liquids. Inclinations of up to 16° have been obtained through oblique incidence of the particles using additional blinds. Homogeneous films have been deposited on up to 100 % of the 4" wafer surface. Simulation and characterization tools have permitted to optimize the SMRs, improving coupling coefficients from 0.012 to 0.149 (K2 of 2.2 %) and Q-factors from 3.5 to 230. Their application in water and glycerol solutions has shown that they are suitable as viscosity and gravimetric sensors. Measurements of antibody-antigen bindings in liquid have been successfully realized. Compared with 10 MHz quartz crystal microbalances, the obtained sensitivity of 738 Hz∙cm2/ng is 1000 times higher and the mass resolution of 3.5 ng/cm2 is 4 times better.SMRs are highly sensitive, can be integrated with electronics, and allow quantitative time-dependent measurements with good mass resolutions. These piezoelectric film nanobalances are expected to form the core of portable and inexpensive systems to serve the medical diagnostic market., Les systèmes publics de santé nécessitent des capteurs miniaturisés pour l'amélioration des diagnostics médicaux. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse était de simuler, réaliser et caractériser des résonateurs à ondes acoustiques de volume à base de couches minces, vibrant en mode de cisaillement à 800 MHz et montés sur miroir acoustique (SMR), et de démontrer leur capacité à fonctionner comme capteurs gravimétriques en milieu liquide.Trois procédés de dépôt par pulvérisation de couches de ZnO à axe c incliné ont été développés. De telles couches sont nécessaires pour l'excitation d'ondes de cisaillement et essentielles pour un fonctionnement en milieu liquide. Des inclinaisons jusqu'à 16° ont été obtenues avec une incidence oblique des particules en utilisant des caches additionnels. Des couches homogènes ont été déposées sur la surface entière d'un wafer 4“. Des outils de simulation et de caractérisation ont permis d'optimiser les SMRs, améliorant le coefficient de couplage de 0.012 à 0.149 et le facteur de qualité de 3.5 à 230. Leur application dans des solutions de glycérol a montré qu'ils se prêtent à la détection gravimétrique et comme viscosimètres. Des mesures de liaisons anticorps-antigènes en milieu liquide ont été réalisées avec succès. Comparées à des microbalances à quartz vibrant à 10 MHz, la sensibilité est 1000 fois plus grande et la résolution est 4 fois meilleure.Les SMRs sont hautement sensibles, peuvent être intégrés à des systèmes électroniques, et permettent des mesures quantitatives avec de bonnes résolutions. Ces nanobalances à couche piézoélectrique pourront former le noyau de systèmes portables et bon marché pour le diagnostic médical.

Collaborative knowledge sharing systems (CKS systems) are groupware applications that allow on-line communities to share knowledge. These systems provide shared computational workspaces where the community's members can develop a shared knowledge repository (KR). Unfortunately, when comparing knowledge-sharing face-to-face or even lightweight groupware supported, CKS systems' activity seems forced, a little motivating and artificial. Because one of the problems with current knowledge repository systems is that they consider the knowledge-sharing activity as the centralized accumulation of information rather than as a process by means of which the group develops a common understanding (builds knowledge) and where knowledge divergence can take place.In this research, I study knowledge-sharing communities, how they share knowledge and, in particular, I focus on the occurrence of knowledge divergence. Knowledge divergence means a cognitive conflict at the common understanding level and it is expressed through the generation of alternatives, arguments and different points of view about a conceptualization of a topic of interest. In this context, knowledge-sharing activity is seen as an evolutionary process and reflexes the discussion through which the participants reflect on a domain of interest, in order to build a shared conceptualization of their common understanding. In this conception of the knowledge-sharing activity, knowledge divergence occurrence is a common practice. Assisting people in sharing knowledge and supporting their knowledge divergence can help to improve the conditions of usability of the CKS systems. In this dissertation, I hypothesized that any effort to reach a CKS system, as a groupware application that supports the knowledge-sharing activity, should pay special attention to the discussion activity and the knowledge divergence occurrences in order to improve the conditions of usability of the system. Knowledge-sharing activity puts forward special situations that will become the requirements to CSCW (Computer-Supported Collaborative Work) field and groupware systems. Therefore, the focus of this research is to find out a new CSCW approach that helps to carry out the knowledge-sharing activity with knowledge divergence occurrence.I develop a theoretical framework which conceptualizes the knowledge-sharing activity and considers the occurrence of knowledge divergences as a first order element within it. This framework synthesizes the architecture of a CKS system as a groupware application which supports a knowledge-sharing process. This frameworks takes into account the collaboratively and distributed development of a shared KR (the conceptualization of its common understanding), the occurrence and coexistence of a knowledge divergences and the preservation of the autonomy of the participants. In particular, my goals are to show that an monotonic extension of the KR, differentiated workspaces for preserving individual autonomy, appropriately supports to manage knowledge divergence and suitable awareness services for keeping users aware of the knowledge-sharing activity can be framed in a sufficiently operational form to be useful to groupware designers and to improve the conditions of usability of the traditional knowledge-sharing systems.; Les systèmes de partage collaboratif de connaissance sont des collecticiels qui permettent à des communautés en ligne de partager des connaissances. Ces systèmes offrent des espaces partagés où les membres d'une communauté peuvent construire ensemble une mémoire partagée. Malheureusement, ces systèmes restent peu utilisés car ils sont peu motivant, paraissent artificiels et le partage de connaissance est vécu comme forcé. Un des problèmes avec les systèmes actuels de partage de connaissance est qu'ils voient l'activité de partage comme une accumulation centralisée d'information plutôt que comme un processus évolutif dans lequel un groupe construit de la connaissance et dans lequel des divergences et des inconsistances dans la mémoire peuvent apparaître.Dans ce travail, nous étudions les communautés de partage de connaissance, en portant une attention particulière sur la divergence. Cette divergence dans la connaissance mémorisée correspond à un conflit cognitif et se traduit par l'apparition d'alternatives, d'arguments et de points de vue différents autour d'un concept ou d'un sujet d'intérêt. Dans ce contexte, l'activité de partage de connaissance est comprise comme un processus évolutif englobant notamment des étapes de discussion où les participants expriment leurs points de vue, et dont l'objectif est la construction commune d'un concept partagé. Dans ce cadre, les divergences de point de vue sont des pratiques courantes. En assistant les membres dans le partage et l'expression de leurs divergences, nous pensons améliorer l'utilisabilité des systèmes de partage de connaissance. Dans cette thèse, nous faisons l'hypothèse qu'une attention spéciale dans le support de la divergence et des discussions autour de la divergence est une condition nécessaire pour concevoir et améliorer l'utilisabilité d'une application collaborative pour le partage de connaissance. Cette approche propose des besoins nouveaux aux applications de type TCAO/collecticiel. Ainsi, le thème central de ce travail est d'identifier et concevoir des mécanismes de gestion logicielle de la collaboration pour améliorer le support au partage de connaissance en supportant les divergences et inconsistances.Nous développons un cadre théorique qui conceptualise l'activité de partage de connaissance et considère la divergence comme un objet de premier ordre. Ce cadre propose une vision d'un système de partage de connaissance comme étant basé sur une application collaborative conduite par un procédé de partage de connaissance. Il prend en compte le développement distribué et collaboratif d'une mémoire commune, l'apparition et la conservation de divergences et l'autonomie des participants. En particulier, nos objectifs sont de montrer qu'une approche de construction par augmentation monotone de la mémoire, des espaces de travail différenciés (privé/public) et des services de conscience de groupe adaptés afin de permettre aux utilisateurs de suivre l'évolution de la mémoire partagée, sont des éléments clés dans la conception d'un collecticiel de partage de connaissance.

Photodynamic therapy (PDT) has been developed as a treatment modality for a number of malignant and non-malignant disorders. PDT treatment is based on the presence of a drug with photosensitising and tumour localizing properties combined with visible light and oxygen. Accurate dosimetry is necessary to ensure complete treatment and to allow for consistent and reproducible patient outcomes. One of the key element which needs to be considered in dosimetry is photobleaching since it decrease the photosensitiser concentration during the treatment. It seems therefore important to understand the photobleaching mechanisms to adapt the photodynamic dose and receive the optimal treatment.The photobleaching quantum yield in solution supplemented with proteins is 5.7 x 10-4, the aggregated forms of the photosensitiser bleach slower than the monomerised forms. Under light exposure the m-THPBC is transformed in m-THPC, the phototransformation yield is influenced by the aggregation state of the molecule. Some other photoproducts such as dihydroxy m-THPBC, di-hydroxy m-THPC, dipyrin derivatives were observed. Singlet oxygen was found to be responsible of the photobleaching of both m-THPBC and m-THPC. In vitro, the m-THPBC LD50 is 0.7 J cm-2, and the photobleaching 3 to 5 times faster than m-THPC. Fluorescence microscopy study exhibits a discrepancy in the photosensitisers localisation, m-THPC is localised is the endoplasmic reticulum and m-THPBC accumulates in mitochondria. In vivo m-THPBC photobleaching is 4 to 10 times faster than m-THPC, with a good tumour accumulation. Taking as a whole these observations are particularly attractive in terms of therapeutic ratio and selectivity of the treatment and skin photosensitivity., La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement des petites tumeurs localisées accessibles à la lumière. Son principe repose sur l'action conjuguée d'un photosensibilisant, de la lumière et de l'oxygène.Une dosimétrie correcte est nécessaire pour assurer le traitement complet et des résultats reproductibles. Un élément clé de la dosimétrie à prendre en compte est le photoblanchiment, étant donné qu'il diminue la concentration du photosensibilisant au cours du traitement. Il est donc indispensable d'appréhender les mécanismes du photoblanchiment pour maîtriser au mieux le traitement.Le rendement quantique de photoblanchiment de la m-THPBC en solution avec des protéines est de 5.7 x 10-4, les formes agrégées de photosensibilisants photoblanchissent plus lentement que les formes monomérisées. La m-THPBC se transforme sous l'effet de la lumière en m-THPC, ce rendement de phototransformation est influencé par l'état d'agrégation de la molécule. D'autres photoproduits tels que la m-THPBC di-hydroxylée et la m-THPC dihydroxylée ainsi que des dérivés dipyrines ont été observés. L'espèce responsable du photoblanchiment a été identifiée comme étant l'oxygène singulet. In vitro, la LD50 de la m-THPBC est 0.7 J cm-2. Le photoblanchiment est 3 à 5 fois plus sensible que celui de la m-THPC. L'étude de la localisation intra-cellulaire des photosensibilisants a montré une différence, la m-THPC s'accumulant dans le réticulum endoplasmique alors que la m-THPBC se localise dans les mitochondries. In vivo, la m-THPBC possède un photoblanchiment 4 à 10 fois plus élevé que la m-THPC, ainsi qu'une bonne accumulation tumorale. Ces résultats in vitro et in vivo sont particulièrement intéressants en terme de ratio thérapeutique, de sélectivité du traitement et de photosensibilité cutanée.

Photodynamic therapy (PDT) has been developed as a treatment modality for a number of malignant and non-malignant disorders. PDT treatment is based on the presence of a drug with photosensitising and tumour localizing properties combined with visible light and oxygen. Accurate dosimetry is necessary to ensure complete treatment and to allow for consistent and reproducible patient outcomes. One of the key element which needs to be considered in dosimetry is photobleaching since it decrease the photosensitiser concentration during the treatment. It seems therefore important to understand the photobleaching mechanisms to adapt the photodynamic dose and receive the optimal treatment.The photobleaching quantum yield in solution supplemented with proteins is 5.7 x 10-4, the aggregated forms of the photosensitiser bleach slower than the monomerised forms. Under light exposure the m-THPBC is transformed in m-THPC, the phototransformation yield is influenced by the aggregation state of the molecule. Some other photoproducts such as dihydroxy m-THPBC, di-hydroxy m-THPC, dipyrin derivatives were observed. Singlet oxygen was found to be responsible of the photobleaching of both m-THPBC and m-THPC. In vitro, the m-THPBC LD50 is 0.7 J cm-2, and the photobleaching 3 to 5 times faster than m-THPC. Fluorescence microscopy study exhibits a discrepancy in the photosensitisers localisation, m-THPC is localised is the endoplasmic reticulum and m-THPBC accumulates in mitochondria. In vivo m-THPBC photobleaching is 4 to 10 times faster than m-THPC, with a good tumour accumulation. Taking as a whole these observations are particularly attractive in terms of therapeutic ratio and selectivity of the treatment and skin photosensitivity.; La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement des petites tumeurs localisées accessibles à la lumière. Son principe repose sur l'action conjuguée d'un photosensibilisant, de la lumière et de l'oxygène.Une dosimétrie correcte est nécessaire pour assurer le traitement complet et des résultats reproductibles. Un élément clé de la dosimétrie à prendre en compte est le photoblanchiment, étant donné qu'il diminue la concentration du photosensibilisant au cours du traitement. Il est donc indispensable d'appréhender les mécanismes du photoblanchiment pour maîtriser au mieux le traitement.Le rendement quantique de photoblanchiment de la m-THPBC en solution avec des protéines est de 5.7 x 10-4, les formes agrégées de photosensibilisants photoblanchissent plus lentement que les formes monomérisées. La m-THPBC se transforme sous l'effet de la lumière en m-THPC, ce rendement de phototransformation est influencé par l'état d'agrégation de la molécule. D'autres photoproduits tels que la m-THPBC di-hydroxylée et la m-THPC dihydroxylée ainsi que des dérivés dipyrines ont été observés. L'espèce responsable du photoblanchiment a été identifiée comme étant l'oxygène singulet. In vitro, la LD50 de la m-THPBC est 0.7 J cm-2. Le photoblanchiment est 3 à 5 fois plus sensible que celui de la m-THPC. L'étude de la localisation intra-cellulaire des photosensibilisants a montré une différence, la m-THPC s'accumulant dans le réticulum endoplasmique alors que la m-THPBC se localise dans les mitochondries. In vivo, la m-THPBC possède un photoblanchiment 4 à 10 fois plus élevé que la m-THPC, ainsi qu'une bonne accumulation tumorale. Ces résultats in vitro et in vivo sont particulièrement intéressants en terme de ratio thérapeutique, de sélectivité du traitement et de photosensibilité cutanée.

The aim of this article is to give a pedagogical introduction to the exact equilibrium and nonequilibrium properties of free fermionic quantum spin chains. In a first part we present in full details the canonical diagonalisation procedure and review quickly the equilibrium dynamical properties. The phase diagram is analysed and possible phase transitions are discussed. The two next chapters are concerned with the effect of aperiodicity and quenched disorder on the critical properties of the quantum chain. The remaining part is devoted to the nonequilibrium dynamical behaviour of such quantum chains relaxing from a nonequilibrium pure initial state. In particular, a special attention is made on the relaxation of transverse magnetization. Two-time linear response functions and correlation functions are also considered, giving insights on the nature of the final nonequilibrium stationnary state. The possibility of aging is also discussed., Comment: Habilitation thesis

The thesis contributes to the area of PLM (Product Lifecycle Management) as a two-layer topic: the first deals with a definition of the boundaries of what is considered as PLM in the market, while, in a complementary way, the second deals with the definition of a reference metamodel for product management and traceability along the product lifecycle.Product and production management have become complicated processes where more problems are overlapping each other's. Product development might ever more take into account improved customers' tastes and requests in a shorter time-to-market. This way, the product lifecycle and its related management are becoming unavoidable key aspects, creating such a “product centric” (or product-driven) problem. The integrated management of all the information regarding the “product” and its production is one of the related questions.One of the main issues concerning with the product management in a wider perspective (along a defined lifecycle), deals with the traceability of the product. The problem of information exchange could easily arise and further standardization efforts will be needed, so establishing a kind of barriers to the diffusion of the same holonic traceability. In order to reduce these further barriers, but ever more in order to improve the currently definition and the study of Holonic product traceability, we are looking to the current situation of enterprise information systems (where product information are resident) and trying to elaborate it in an holonic view, creating a conceptual HMS product-oriented architecture., Nos travaux de thèse contribuent au domaine de la Gestion du Cycle de Vie des Produits (PLM : Product Lifecycle Management) selon deux objectifs : l'un concerne plus particulièrement l'analyse et l'état de l'art des concepts liés au domaine du PLM alors que le second va chercher à tirer avantage de ces concepts pour la formalisation d'un metamodèle adapté à la Traçabilité des produits tout au long de leur cycle de vie.La gestion intégrée de toute information relative au produit et à sa production est une des questions majeure de l'industrie. Une des réponses à cette question, actuellement d'actualité, concerne un paradigme naissant, défini par le vocable de Gestion du Cycle de Vie des Produits (PLM : Product Life Cycle Management). Dans ce contexte, l'une des problématiques concerne la traçabilité des produits tout au long de leur cycle de vie qui induit ainsi une nécessaire interopérabilité de l'information ainsi que des efforts de standardisation. Afin d'assurer ces échanges d'information, notre contribution, basés sur la situation actuelle des systèmes d'information d'entreprise (qui manipulent l'information sur les produits), doit aboutir à la définition d'une vue holonique d'un modèle conceptuel orienté produit d'un système de production, formalisant la structure du système d'information associé aux données de traçabilité des produits.

Based on the system thought and GERAM, a methodology and ICMMS (Intelligent Control-Maintenance-technical Management Systems) reference model for hydropower plants are proposed. Because the structures of the hydropower generating process are unchanging, the methodology employs the process-oriented approaches to model the hydropower plants, and the models constructed through this methodology are stable and reusable. The proposed Reference Model grasps the similarities and unchangeabilities of the hydropower plants, therefore the redistributing of the function modules inside the system can be done in a natural and easy way, while the synergies among the components of the system are guaranteed. To implement the ICMMS in hydropower plants, HSAS (Hybrid Smart Automation System) is proposed in which integrates the conventional controllers and fieldbus based components under fully distributed system architecture. In the maintenance domain, the concept of Condition Monitoring is clearly defined, and related technologies for hydropower plants are summarized and analyzed. The condition monitoring system is integrated into the ICMMS under the Reference Model proposed above. In the technical management domain, the performance evaluation methods and implement system is a lacuna item to the HGUs (Hydroelectric Generating Units), however it is indispensable for ICMMS. Some important concepts, indexes, criterions and methodologies for the performance evaluation on HGUs are proposed. An economic performances evaluation system for HGUs is proposed, with which the efficiency state, the level of operation management, and the maintenance state of an HGU can be measured through qualitative indexes. A real test case illustrated effectiveness of the method. Based on this method, a new maintenance strategy, EBM (Economic performance Based Maintenance) is proposed and illustrated through a case study. As a contribution to the control domain, a new method, DAA (Disturbance Attenuation Approach), is proposed to design hydraulic turbine governors. Finally, some philosophical thoughtlets of the author for the system integration are presented., Les travaux présentés contribuent à un des enjeux majeurs de l'Entreprise Etendue liée au domaine de la production d'énergie électrique. L'objectif est de maintenir en dynamique la qualité des services rendus par les processus de production. Ces travaux ont ainsi pour objet, en se référant au cadre de modélisation d'Entreprise GERAM, de proposer une méthodologie réutilisable pour l'automatisation intégrée des centrales hydroélectriques. Ces dernières étant structurellement des systèmes stables, cette méthodologie est basée sur une approche orientée processus et aboutit au développement de modèles pérennes et réutilisables. Le point central de cette méthodologie consiste en la définition d'un modèle de référence ICMMS (Intelligent Control-Maintenance-technical Management Systems) formalisant la connaissance générique, de niveau terrain, applicable à l'automatisation de toute centrale hydroélectrique. La mise en œuvre de ce modèle de référence conduit à la proposition d'une architecture HSAS (Hybrid Smart Automation System) qui intègre en un tout cohérent sur les points de vue Contrôle, Maintenance et Gestion Technique, les différents composants d'automatisation distribués, supportés par des actionneurs, capteurs, ou contrôleurs conventionnels de niveau terrain. Par rapport à cette architecture, les concepts innovants de "Surveillance Conditionnelle" pour l'îlot Maintenance et d' "Atténuation de Perturbations" pour l'îlot Contrôle sont définis et étudiés afin d'être intégrés au système ICMMS. De plus, nous proposons, pour la Gestion Technique, des concepts, critères et outils pour l'évaluation de performances des HGUs (Hydroelectric Generating Units). Cette contribution est basée sur la définition d'un système d'évaluation des performances économiques utilisant des descripteurs quantitatifs mesurant l'état d'efficacité, le niveau de gestion de l'exploitation et l'état de maintenance de ces unités. Une nouvelle stratégie en lien avec la maintenance, intitulée EBM (Economic performance Based Maintenance), est ainsi formalisée. L'ensemble de nos propositions est validée sur une étude de cas.