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International audience; Hors situations accidentelles les débits d'équivalent de dose ambiant mesurés en France dans l'environnement représentent en moyenne quelques dizaines de nSv/h. L'étalonnage des appareils utilisés pour ces mesures, installés à poste fixe autour des installations ou non, doit être réalisé face à des débits d'équivalent de dose ambiant voisins de ceux qu'ils mesureront. Afin d'atteindre un niveau d'incertitude compatible avec les besoins métrologiques pour l'étalonnage et le test des appareils de mesure, il est donc nécessaire de disposer d'installation dites à bas bruit de fond, soit inférieur d'environ un facteur 10 par rapport au bruit de fond naturel.S'inspirant d'une installation japonaise existante le LNHB a décidé de mettre en place un tel faisceau de photons au sein d'une enceinte blindée. Une mesure spectrométrique a permis d'identifier et de quantifier les composantes du bruit de fond radiatif naturel. Partant de ce résultat, l'épaisseur et la nature des parois ont été déterminées au moyen de calculs Monte Carlo pour lesquels on décrira les hypothèses de calcul et les résultats obtenus.Les dimensions internes de l'enceinte blindée ainsi que l'ouverture de collimation du champ de rayonnement onr aussi été modélisées au moyen de calcul Monté Carlo afin de trouver un équilibre entre le rayonnement direct et le rayonnement diffusé à l'intérieur de l'enceinte tout en permettant l'irradiation de la totalité des dosimètres à étalonner.

Le projet EMPIR 19ENV08 AEROMET II a pour but d'améliorer la qualité des mesures effectuées sur les aérosols. Une des tâches consiste à fournir des échantillons de référence pour la mesure par fluorescence X en réflexion totale (TXRF). Ces étalons visent à simuler des prélèvements effectués avec des impacteurs à cascade. Deux types d'échantillons, avec des dépôts de chrome formant des structures annulaires concentriques, ont été préparés, par gravure humide et par méthode additive. Les masses de chrome déposées ont été mesurées en TXRF sur la ligne de métrologie du synchrotron SOLEIL. La comparaison entre les masses nominales issues de la préparation et celles obtenues par TXRF montrent un bon accord pour les échantillons préparés par gravure, mais une grande différence pour les échantillons préparés par méthode additive., The EMPIR 19ENV08 AEROMET II project aims to improve the quality of measurements made on aerosols. One of the tasks is to provide reference samples for measurements by total reflection X-ray fluorescence (TXRF). These standards aim to simulate samples taken with cascade impactors. Two types of samples, with chromium deposits forming concentric annular structures, were prepared, by wet etching and by additive method. The masses of deposited chromium were measured by TXRF on the metrology beamline of the SOLEIL synchrotron. The comparison between the nominal masses resulting from the preparation and those obtained by TXRF shows a good consistency for the samples prepared by etching, but a large difference for the samples prepared by additive method.

Les capteurs « low-cost » pourraient révolutionner la mesure des particules fines (PM) mais il paraît nécessaire d’évaluer leurs performances. Ce travail propose un protocole de montage, d’évaluation et d’utilisation d’une station comportant un capteur PMS7003. Les performances de mesure des PM2.5 (PM de taille inférieure à 2,5µm) sont comparées aux directives de l’Environmental Protection Agency américaine (EPA). Il apparaît que certaines métriques (pente et NRMSE) sont non conformes en l’absence de calibration. Une calibration linéaire les ramène dans les limites de l’EPA et une calibration mécanistique améliore encore la précision. Les RMSEs sont alors de 0.90 µg/m3 (échelle horaire) et 0.48 µg/m3 (journée)., The use of low-cost sensors could revolutionize the measurement of fine particles (PM). Therefore, we must evaluate their performance. Here we report the assembly, evaluation and use of a station using a PMS7003 sensor. Its performance to measure PM2.5 (PM inferior to 2.5µm) is compared to the recommendations of the US Environmental Protection Agency (EPA). Some metrics (slope, NRMSE) are not compliant. A linear calibration brings them within EPA limits and a mechanistic calibration further improves accuracy. We can achieve RMSEs of 0.90 µg/m3 (hourly scale) and 0.48 µg/m3 (daily scale).

The Rennes area is not spared by climate change. Abnormal conditions are alreadyweakening the basin's drinking water supply system. But what will happen in the future? The managers of Eau du Bassin Rennais need tools to predict the evolution of water resources upstream of the interest catchments. To meet this demand, a hydro(geo)logical modeling approach has been developed, adapted to the Brittany region with shallow basement aquifers, focusing on subsurface-surface relationships. Based on the hydrographic network, a model calibration method was innovated to estimate subsurface properties. The process-based modeling developed is able to simulate the stream intermittency, an indicator of watershed resilience. Once the calibration is validated, the hydrogeological models are forced by multiple climate projections, ranging from 1980 to 2100, and for different greenhouse gas emission scenarios (RCP). The hydrological simulation results provide an envelope of likely future trajectories of groundwater storage, streamflow, and stream intermittency. In general, the projections anticipate an extension of water deficit periods, with an increased occurrence of consecutive drought years. The knowledge provided and the operational tools developed in the framework of this thesis allow, on the one hand, to progress on burgeoning research questions, and on the other hand, to offer new perspectives for anticipating and optimizing water management strategies, at the territory scale.; Le bassin rennais n’est pas épargné par le changement climatique. Les conditionsinhabituelles fragilisent déjà le système d’alimentation en eau potable du territoire. Mais qu’en sera-t-il dans le futur ? Les gestionnaires d’Eau du Bassin Rennais ont besoin d’outils pour prédire l’évolution des ressources en eau en amont des ouvrages de captages. Pour y répondre, la démarche de modélisation hydro(géo)logique développée, adaptée au contexte géologique de socle en Bretagne, s’est concentrée sur les relations entre la nappe d’eau souterraine et les cours d’eau. En se basant sur le réseau hydrographique de surface, une méthode de calibration des modèles a été innovée pour estimer les propriétés de la subsurface. L’approche de modélisation basée sur les processus hydrogéologiques reproduit l’intermittence des cours d’eau, indicateur de la résilience des bassins versants. Une fois la calibration validée, les modèles hydrogéologiques sont forcés par de multiples projections climatiques, allant de 1980 à 2100, et selon différents scénarios d’émission de gaz à effet de serre (RCP). Ces simulations hydrologiques fournissent une enveloppe de trajectoires probables d’évolution future du stock d’eau souterraine, du débit des cours d’eau, et de l’intermittence du réseau hydrographique. De manière générale, les projections prévoient une extension des périodes de déficit en eau, avec une occurrence accrue d’années de sécheresses consécutives. Les connaissances apportées et les outils opérationnels développés dans le cadre de cette thèse permettent, d’une part, de progresser sur des questions de recherches en plein essor, et d’autre part, d’offrir de nouvelles perspectives d’anticipation et d’optimisation des stratégies de gestion de l’eau, à l’échelle du territoire.

En finance, la calibration d’un modèle financier joue un rôle important pour la gestion des risques et pour les produits dérivés, et nécessite d’être effectuée rapidement et avec précision. Un algorithme d’optimisation utilisé avec un réseau de neurones artificiels (RNA) permet de réaliser cet objectif. Pour ce faire, j’ai d’abord choisi une méthode classique de pricing pour générer des données d’apprentissage, puis entraîné un RNA pour remplacer la méthode de pricing. Le principe du RNA est aussi présenté dans ce rapport. La calibration s’est faite à l’aide de l’algorithme d’évolution différentielle, qui cherche le minimum global d’erreur entre la volatilité implicite (VI) prédite par le RNA et la VI observée sur le marché financier. Mon travail a permis à l’équipe de statistique du LMRS d’avoir un répertoire des méthodes de pricing et de calibration, de s’initier au machine learning (plus particulièrement au deep learning) et d’apprendre la construction des RNA. Les résultats motivent une étude plus approfondie des méthodes d’apprentissage du RNA afin d’améliorer les performances en terme de temps de calcul et de précision.

Ensuring the proper thermal performance of a building’s envelope upon reception is an importantstage in the life cycle of the building. Several methods already exist for this purpose, and consist of heating theinterior of the measured building. These measurement’s protocols quantify the dynamic evolution of indoor andoutdoor temperatures, and the thermal power injected into the building. These methods require a difference of afew degrees between the interior and the exterior, which can cause in summer periods a risk of damaging thebuilding as the outside temperature may already be high. The objective of this work is to explore the possibility ofdetermining the intrinsic thermal performance of a building’s envelope in the summer period using a cooling system.Some encouraging experiments were conducted on a one square meter scale cell in an indoor environment. Thefocus of this paper is to test a similar method in an outdoor Passys test cell of 40m3 and to explore the capacitiesand limitations of the method at this scale. Results in cooling mode are comparable to different heating modesacting as reference and first results with and without condensation phenomena are studied., S'assurer de la bonne performance thermique d'une enveloppe d'un bâtiment à réception d'un chantier, que ce soit dans le neuf ou en rénovation, est une étape importante dans le cycle de vie du bâtiment. Plusieurs méthodes d'évaluation de la performance d'enveloppe existent et présentent le point commun de solliciter le bâtiment à l'aide d'un système de chauffage. Ces méthodes nécessitent un écart d'au moins quelques degrés entre l'intérieur et l'extérieur, écart qui ne peut être atteint en période de forte chaleur sans risque de dégrader le logement. Des premières expérimentations ont montré la faisabilité d'une méthode de détermination de la performance thermique intrinsèque d'une cellule de 1m3 en climat intérieur contrôlé via un système de refroidissement. L'objectif du travail présenté ici est de passer à l'échelle supérieure et de se placer en extérieur. Ce travail s'appuie sur des expérimentations réalisées dans une cellule ASSYS rénovée (de l'ordre de 40m3 ) et explore les capacités et limites de la méthode à cette échelle. Une partie des résultats obtenus est comparable à ceux obtenus avec un système de chauffage et des premiers résultats avec et sans condensation ont pu être étudiés.

La croissance osseuse des vertébrés ectothermes et notamment des actinoptérygiens est discontinue au cours de la vie de l’animal suivant les conditions du milieu et des contrôles physiologiques internes : ainsi, la croissance osseuse reflète une partie de son histoire de vie. Elle voit des phases plus ou moins rapides alterner avec des phases dites d’arrêt soulignées par des lignes dites d’arrêt de croissance (LAC), visibles lorsque l’os est observé en lame mince. En zone tropicale, la croissance se produit en saison des pluies chez de nombreux poissons de lac et de rivière, tandis que les LAC se mettent en place à la saison sèche, lorsque les ressources ne sont pas suffisantes pour permettre la croissance (et sont entièrement dédiées à la survie de l’individu) ou encore lorsque les ressources sont suffisantes mais allouées à d’autres fonctions, par exemple à la reproduction ou à la guérison. Le rythme de la croissance osseuse chez ces espèces reflèterait donc en partie le rythme des saisons au long de la vie de l’animal. Si c’est bien le cas, l’étude de la croissance de pièces osseuses fossiles permettrait de reconstituer le rythme des saisons qui prévalait à l’époque où vivait le spécimen fossilisé, ce qui serait une nouvelle façon de renseigner les paléoclimats. Néanmoins, ce type d’interprétation implique une validation dans l’actuel chez des taxons proches. Dans cet objectif, nous avons testé la cohérence du signal de croissance d’une part à l’échelle d’un individu de perche du Nil (Lates niloticus), au sein et entre différentes pièces squelettiques, et d’autre part avec les données climatiques connues au long de sa vie (température et précipitations). Cette espèce est choisie car elle est bien représentée dans tous les sites à ichtyofaune depuis le Miocène en Afrique et parce qu’elle vit dans les eaux ouvertes des réseaux hydrographiques de la zone nilo-soudanaise. L’individu a été pêché dans le bassin du lac Tchad dans les environs de N’Djaména (dans le Chari) et acheté au marché aux poissons de N’Djaména en juin 2014. Nous avons sélectionné les pièces osseuses les plus fréquemment collectées et permettant une identification spécifique (prémaxillaire, maxillaire, operculaire, plusieurs épines et vertèbres), ainsi que le lacrymal et des écailles. La cyclicité isotopique (mesure des valeurs de δ18O dans l’otolithe) et de la taille des pièces squelettiques permettent de situer l’âge de l’individu entre 4 et 7 ans. Nous avons comparé le rythme de croissance osseuse entre les pièces et aux fluctuations saisonnières de température et de pluies au long de la vie de l’animal. Il en résulte que la croissance se fait au même rythme entre différentes zones d’une même pièce squelettique osseuse, entre pièces d’un même type (vertèbres, épines, écailles) et entre différentes pièces dans un même organisme. Néanmoins certaines LAC mineures ne sont pas visibles sur les écailles. De plus, chez cet individu, le rythme de croissance osseuse des cinq dernières années est fortement corrélé au rythme des saisons : la croissance est plus faible pendant les années montrant des températures et des précipitations plus faibles.En conséquence, il apparait que l’on peut utiliser les pièces fossiles de L. niloticus pour reconstituer la saisonnalité qui prévalait dans les localités néogènes et quaternaires d’Afrique au moment de leur dépôt.

L’application hydrologique et hydrogéologique CaWaQS-Seine, développée par le Centre de Géosciences MINES ParisTech modélise le comportement dynamique intégré de l’hydrosystème régional. Outre le fait d’avoir amélioré sa capacité à reproduire le comportement rétrospectif du bassin (piézométrie, débits) (Flipo et al., 2021), le récent couplage de son module de surface avec les outils de la méthode HYMIT, égalementconçus et développés au Centre (Schuite et al., 2019) a permis une caractérisation précise, distribuée et quantifiée des principales composantes du bilan hydrique à l’échelle du bassin (i.e. estimation de l’ETR, fractionnement de la pluie efficace, quantification de la recharge aquifère), régissant la manière dont les flux d’eau y transitent (Flipo et al., 2020). Ainsi re-paramétré, le modèle a été mobilisé dans l’optique de tester la sensibilité des différents territoires du bassin à des modifications de la variabilité des signaux climatiques (Fossa et al., 2020). Dans l’objectif d’appliquer ces tests à l’ensemble des formations aquifères du bassin, ce cadre de travail a été l’occasion de réviser la géométrie de l’application (Labarthe, 2016) afin, entres autres, d’y intégrer, pour la première fois, une représentation explicite des unités aquifères du Crétacé inférieur et du Jurassique, manquantes jusqu’alors. Outre ces améliorations géométriques, la dynamique de cette extension du système aquifère ainsi intégrée (environ 29 000 km² supplémentaires à l’affleurement), a fait l’objet d’une calibration dont les performances obtenues, tant du point de la reproduction des niveaux et dynamiques piézométriques que des débits sont très satisfaisantes. La nouvelle calibration d’ensemble de cette application sur le bassin, ainsi que son extension a permis d’établir un nouveau bilan de flux identifiant les traits caractéristiques majeurs du fonctionnement hydrodynamique du bassin.

International audience; Les systèmes d’eye-tracking permettent d’étudier les comportements visuels. Pour que les données de ces systèmes soient précises, la calibration est primordiale. Une bonne calibration se traduit par des valeurs de précision et de justesse faibles. Dans cette étude exploratoire, pour évaluer l’effet de la distance, de la luminosité et de l’angle de calibration sur la précision et la justesse de lunettes d’eye-tracking, des mesures ont été effectuées en champ visuel proche, intermédiaire et éloigné sur un écran de calibrage. Neuf combinaisons de calibration ont été testées selon un plan en carré latin. La distance, la luminosité et l’angle de calibration n’ont pas d’effet significatif sur la précision et la justesse des lunettes. A l’inverse, la précision et la justesse des lunettes sont meilleures en champ éloigné, qu’en champ proche et intermédiaire. Ces résultats montrent que les lunettes d’eye-tracking sont davantage adaptées à des études de terrain.

International audience; Nous présentons un protocole de calibration d’une caméra statique. Ce type de caméra est singulier en photogrammétrie car l’utilisateur ne peut pas modifier son point de vue. Lorsque ce dernier n’est pas orienté vers des références connues, il devient alors impossible de calculer les paramètres de la caméra. Le BEA est amené à travailler sur des données issues de caméras statiques pour lesquelles il ne dispose que d’informations basiques (modèle, focale). La difficulté réside à la fois dans l’imprévisibilité des configurations rencontrées et les contraintes opérationnelles liées à l’enquête. Un protocole de calibration adapté à ces caméras spécifiques a été défini afin de répondre à ces 2 problématiques propres au BEA.

Despite decades of correct predictions, physicists are convinced that the Standard Model (SM) does not show us the whole picture. Among the various extensions going beyond the SM (BSM), the Minimal Supersymmetric extension of the SM (MSSM) predicts two charged Higgs bosons, H± , and three neutrals: h corresponding to the observed one discovered in 2012 and H and A being additionnals with respect to the SM. The MSSM phenomenology motivates the focus on events containing a di-τ pair. The MSSM H/A → ττ analysis is thus the core of this thesis. In this thesis, the search for H and A is performed on the data collected with the CMS detector from 2016 to 2018 on proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 137 fb−1. Jets are complex physics objets obtained in the proton collisions occuring at the CERN LHC. Their calibration by the study of events containing a photon and a jet (γ + jet) and the corresponding results on 2018 data are introduced. These results are used in the official CMS jet calibration. No significant deviation above the expected background is observed in the MSSM H/A → ττ analysis. Model-independent limits are then set on the product of the cross section and branching fraction for the production via gluon-fusion or in association with b quarks. These limits range from 15 pb at 110 GeV to 3×10−4 pb at 3,2 TeV for gluon-fusion and from 1,2 pb at 110 GeV to 3×10−4 pb at 3,2 TeV for b-associated production. In the Mh125 scenario, these limits translate into an exclusion region in the (mA, tan β) plane. Values of mA below 600 GeV are excluded and this goes up to 2 TeV for tan β ≈ 50. In the MH1125(CPV) scenario, the region is given in the (mH±, tan β) plane. Values of mH± below 400 GeV are excluded and this goes up to 1,4 TeV for tan β ≈ 20. To test any theory involving Higgs or Z bosons decaying to τ+τ−, the reconstruction of di-τ mass in a faster and more accurate way than the existing methods is crucial. However, it is an arduous task due to existence of neutrinos as decay product of each τ lepton which are invisible to detectors at LHC. Machine learning techniques bring a solution for this task. The reconstruction of the di-τ mass by a deep neural network (DNN) is achieved in this thesis from 50 GeV to 800 GeV with a 20 % resolution at 50 GeV, 26 % at 250 GeV and 22 % at 800 GeV. This DNN is 60 times faster and better at describing the Z boson than the SVFIT algorithm currently used in CMS., Malgré plusieurs décennies de prédictions expérimentalement vérifiées, le modèle standard (SM) souffre de lacunes que des théories allant au-delà (BSM, Beyond SM) tentent de combler. L’une d’entre elles, l’extension supersymétrique minimale du modèle standard (MSSM), prédit l’existence de cinq bosons de Higgs dont trois neutres. Le plus léger, h, doit correspondre au boson découvert en 2012. Les deux autres, H et A, sont de haute masse et additionnels par rapport au SM. Leur phénoménologie au LHC motive l’étude des événements avec une paire de leptons τ. Dans ce contexte, les événements récoltés par la collaboration CMS de 2016 à 2018 lors des collisions de protons du LHC avec une énergie dans le centre de masse de 13 TeV, correspondant à une luminosité intégrée de 137 fb−1, sont exploités dans cette thèse. Les jets sont des objets physiques omniprésents lors des collisions au LHC. Leur calibration à l’aide d’événements contenant un photon et un jet (γ + jet) est présentée ainsi que les résultats obtenus pour l’année 2018. Cette étude est directement utilisée dans la calibration officielle de la collaboration CMS. Aucun excès significatif correspondant aux bosons H et A par rapport aux bruits de fond attendus n’est observé dans l’analyse des événements avec une paire de τ. Des limites d’exclusion sur le produit de la section efficace de production de H et A avec leur rapport de branchement aux τ sont donc données en fonction de leur masse pour les modes de production par fusion de gluon ou en association avec des quarks b. Ces limites sont comprises entre 15 pb à 110 GeV et 3×10−4 pb à 3,2 TeV pour la fusion de gluons et entre 1,2 pb à 110 GeV et 3×10−4 pb à 3,2 TeV en association avec des quarks b. Dans le scénario Mh125 , ces limites se traduisent en une région d’exclusion dans le plan (mA, tan β) . Les valeurs de mA inférieures à 600 GeV sont exclues. Cette limite passe à 2 TeV pour tan β ≈ 50. Dans le scénario MH1125(CPV), cette région est donnée dans le plan (mH±, tan β). Les valeurs de mH± inférieures à 400 GeV sont exclues. Lorsque tan β ≈ 20, l’exclusion s’étend jusqu’à mH± ≈ 1,4 TeV. Pour les analyses dans lesquelles une particule se désintègre en τ+τ− , comme celle présentée dans cette thèse, la reconstruction de la masse d’une paire de τ est cruciale. Les neutrinos issus des désintégrations des τ compliquent cette tâche car ils sont invisibles dans le détecteur. Le machine learning apporte une solution. Le modèle obtenu dans cette thèse permet de reconstruire la masse d’une paire de τ de 50 GeV à 800 GeV avec une résolution de 20 % à 50 GeV, 26 % à 250 GeV et 22 % à 800 GeV. Ce modèle est 60 fois plus rapide et propose une meilleure description du boson Z que l’algorithme SVFIT actuellement utilisé au sein de la collaboration CMS.

With the massive use of digital photography, large databases of images have been built during the last decades, both for industry and medicine. However, the images were generally captured with different lighting conditions, poses of the camera and types of camera. This causes difficulties when comparing images of the same scene. I have proposed methods to analyse these large databases which address these issues. They have been applied to the field of tyres for the control of their visual aspect and the study of their performances as well as to the field of healthcare for the diagnosis and the follow-up of diabetic retinopathy. These methods fall into the framework of Mathematical Morphology and Logarithmic Image processing (LIP). In particular, thanks to partnerships with academia, I have developed approaches of morphological segmentation and classification by machine learning. They have been used for the analysis of images of tyre surfaces (which can be textured or in three dimensions) in order to look for defaults. They have also served for the automatic analysis of eye fundus images from patients with diabetes. Due to the large amount of data to analyse, I have speeded up algorithms with regards to their complexity as well as their efficient programming. The program can be run in parallel over several processor cores or written in a vector way (i.e., several numbers processed at the same time in place of a single one). Thanks to the LIP model, I have proposed methods to improve colour contrast in retinal images. I have studied the properties of these functional metrics which have been defined either with the LIP-additive law, or with the LIP-multiplicative law. The first metric, which is LIP-additive, is robust to lighting variations caused by a change in the exposure time of the camera or in the source intensity. The second one, which is LIP-multiplicative, is robust to lighting variations due to changes of opacity of the captured object. These metrics are useful for pattern matching, thanks to distance maps between a reference function and an image. I have established the link between these maps of Asplund distances and Mathematical Morphology. Then, I have created the new framework of Logarithmic Mathematical Morphology which is based on the fundamental operations of erosion and dilation with the LIP-additive law. This gives them the interesting property of being adaptive to lighting variations caused by a change of camera exposure-time. Other operators, robust to these variations, have been defined in this novel framework. The latter and the LIP model have allowed the introduction of segmentation methods robust to lighting variations. Percolation techniques have also been studied with logarithmic colour contrasts. In addition, I have conceived and made a three-dimensional and multimodal acquisition system by stereovision, in the domain of the visible light and in the one of X-rays for tyre imaging. The complete chain has been studied and validated, including stereoscopic acquisition, calibration of the acquisition system and 3D reconstruction. In addition, in order to compare images of radial cuts of tyres with their 2D plan, a deformable registration method based on cubic B-splines has been successfully tested. For the longitudinal (i.e., temporal) analysis of eye fundus images, I have introduced a superimposition model made of an affine homography (i.e., a rotation, a translation and an anisotropic scaling) and one or two corrections of radial distortions depending on the number of cameras used for the acquisition. Compared to other state-of-the-art methods, in series of image pairs from public health databases captured with an interval of a year, the proposed approach gives better results. These research works form my contribution to the analysis of large image databases in industry or in medicine., Avec l’utilisation de plus en plus massive de la photographie numérique, de grandes banques de données d’images ont été constituées durant ces dernières décennies tant dans l’industrie que pour la médecine. Cependant, les images ont généralement été acquises avec différentes conditions d’éclairement, poses de l’appareil photographique et types d’appareil. Ceci cause des difficultés de comparaison entre les images d’une même scène. J’ai proposé des méthodes pour l’analyse de ces grandes banques de données qui répondent à cette problématique. Elles ont été appliquées dans le domaine des pneumatiques pour le contrôle de leur aspect visuel et l’étude de leur performancesainsi que dans celui de la santé pour le diagnostic et le suivi de la rétinopathie diabétique. Ces méthodes appartiennent aux cadres de travail de la Morphologie Mathématique et du Logarithmic Image Processing (LIP). Grâce à des collaborations académiques, j’ai développé des approches de segmentation morphologiques et de classification par apprentissage statistique. Elles ont été utilisées pour l’analyse d’images texturées et tridimensionnelles de la surface des pneumatiques, à des fins de recherche de défauts. Elles ont aussi servi à l’analyse automatique des images du fond d’œil chez les patients atteints de diabète. Du fait de la grande quantité de données à analyser, j’ai amélioré des algorithmes tant au niveau de leur complexité qu’au niveau de leur programmation efficace. Le programme peut être exécuté en parallèle sur plusieurs cœurs de processeurs et écritde manière vectorielle (i.e. plusieurs nombres traités à la fois au lieu d’un seul). Grâce au modèle LIP, j’ai proposé des méthodes d’amélioration des contrastes couleur des images rétiniennes. J’ai étudié les propriétés des métriques fonctionnelles d’Asplund définies soit avec la loi LIP-additive, soit avec la loi LIP-multiplicative. La première métrique, qui est LIP-additive, est robuste aux variations d’éclairement causées par un changement du temps d’exposition de la caméra ou de l’intensité de la source. La seconde, qui est LIP-multiplicative, est robuste aux variations d’éclairement dues à un changement d’opacité de l’objet capturé. Ces métriques sont utiles à la reconnaissance des formes, grâce aux cartes de distances entre une fonction de référence et une image.J’ai établi le lien entre ces cartes de distances d’Asplund et la Morphologie Mathématique. Puis, j’ai créé le nouveau cadre de la Morphologie Mathématique Logarithmique qui consiste à définir les opérations fondamentales d’érosion et de dilatation avec la loi LIP-additive. Ceci leur donne la propriété intéressante d’être adaptatives aux variations d’éclairement causées par un changementdu temps d’exposition de la caméra. D’autres opérateurs, robustes à ces variations, ont été définis dans ce nouveau cadre de travail. Celui-ci et le modèle LIP ont permis l’introduction de méthodes de segmentation robustes aux variations d’éclairement. Des techniques de percolations ont aussi été étudiées avec des contrastes logarithmiques couleur. En outre, j’ai conçu et réalisé un système d’acquisitions tridimensionnelles et multimodales par stéréovision dans le domaine de la lumière visible et dans celui des rayons X pour l’imagerie des pneumatiques. La chaîne complète comprenant l’acquisition stéréoscopique, le calibrage des systèmes d’acquisition et la reconstruction 3D a été étudiée et validée. De plus, afin de comparer les images de coupes radiales de pneumatiques avec leurs épures (i.e. leurs plans 2D), une méthode de recalage déformable à partir de B-splines cubiques a été testée avec succès. Pour l’analyse longitudinale (i.e. temporelle) des images du fond d’œil, j’ai introduit un nouveau modèle de superposition composé d’une homographie affine (i.e. une rotation, une translation et une mise à l’échelle anisotrope) et d’une ou deux corrections de distorsions radiales selon le nombre de caméras employées lors de l’acquisition. Comparée à plusieurs méthodes de l’état de l’art, sur des séries de paires d’images provenant de banques dedonnées de santé publique acquises avec une année d’intervalle, l’approche proposée donne de meilleurs résultats. Ces travaux de recherche constituent ma contribution à l’analyse des grandes banques d’images dans l’industrie ou en médecine.

Due to the difficult access to their territories, Northern Canada’s Inuit have faced major adaptation challenges in recent decades, notably in terms of food and energy. Traditional food from hunting, fishing and gathering activities is increasingly difficult to obtain, while European and Canadian foods brought by air or by sea are increasingly expensive. Culture in greenhouses appears as a solution allowing to improve access to fresh vegetables by reducing the ecological and financial costs linked to the transportation of these.The scientific literature on the physical study of northern greenhouses and energetic data (temperature, electricity consumpion, etc.) is scarce. The first part of this thesis has to do with the pinpointing of northern greenhouses existing in North America and shows that this subject is relatively recent. On the other hand, this literature review revealed that the majority of counted greenhouses are not adapted to a cold climate, hence short growing seasons.The second part of this work focuses on the experimental aspect. Data coming from an instrumentation campaign in a northern greenhouse were analysed to demonstrate the relevance of the establishment of a daily thermal energy storage (TES) system. The dimensioning and construction of this system using air as a coolant fluid and local rocks as storage material are also presented. The instrumentation of the rockbed which stores heat has allowed to study energetical data during charge and discharge phases of the stock. This analysis demonstrated the positive impact of the set up of the TES system on the thermal behavior of the greenhouse.The last part of this work concerns the modeling of the thermal behavior of the greenhouse and the TES system. As a matter of fact, the numerical simulation of the climate in a greenhouse is basic in order to understand the improvement mechanisms of existing greenhouses and/or to optimize the conceiving of enclosures for vegetable production in a northern environment. Indeed, a nodal model of the greenhouse and an independent model of the TES system are detailed and validated. A process of calibration about the numerical values of the models’ parameters is also developed to improve the performances of these models.; Vivant sur des territoires isolés où aucune route terrestre ne permet de se rendre, les Inuits du nord canadien (Nunavik) font face, depuis les dernières décennies, à de grands défis d’adaptation, notamment sur le plan de l’alimentation et de l'accès à l'énergie. La nourriture traditionnelle issue des activités de chasse, de pêche et de cueillette est de plus en plus difficile à obtenir, tandis que les aliments euro-canadiens apportés par avion ou par bateau coûtent de plus en plus cher. La serriculture apparaît alors comme une solution permettant d'améliorer l'accès aux légumes frais en réduisant les coûts écologique et financier liés au transport de ces légumes.La littérature scientifique portant sur l'étude physique des serres nordiques et les données énergétiques (température, consommation d’électricité, etc.) sur le sujet sont rares. Dans un premier temps, nous avons recensé les serres nordiques existantes d'Amérique du Nord, et nous avons montré que le sujet est relativement récent. Par ailleurs, cette revue de littérature a révélé que la majorité des serres dénombrées ne sont pas adaptées au climat froid, conduisant à des saisons de cultures courtes. Ensuite, nous avons abordé l'aspect expérimental. Les données issues d'une campagne d’instrumentation de la serre nordique de Kuujjuaq ont été analysées afin de démontrer la pertinence de l'installation d'un système de stockage thermique journalier. Le dimensionnement et la construction de ce dernier, utilisant l'air comme fluide caloporteur et des roches locales en tant que matériau de stockage, sont également présentés. L'instrumentation du lit de roches stockant la chaleur a permis l'étude des données énergétiques durant les phases de charge et de décharge du stock. Cette analyse a démontré l'impact positif de l'installation du système de stockage sur le comportement thermique de la serre. Enfin, nous avons modélisé le comportement thermique de la serre et du système de stockage. En effet, la simulation numérique du climat sous serre est essentielle afin de comprendre les mécanismes d'amélioration des serres existantes et/ou d'optimiser la conception des enceintes de production végétale en milieu nordique. Ainsi, un modèle nodal de la serre et un modèle du système de stockage sont détaillés et validés. Un processus de calibration portant sur les valeurs numériques des paramètres des modèles est également développé afin d'en améliorer les performances.

Les enjeux actuels de protection et d’aménagement des écosystèmes, notamment en forêt boréale, se heurtent à des incertitudes liées aux changements climatiques. En effet, les changements climatiques ont et vont avoir des conséquences appréciables sur la composition, la structure et le fonctionnement dynamique des écosystèmes boréaux. La dynamique de ces écosystèmes dépend aussi de perturbations telles que les feux, les épidémies d’insectes ou encore les chablis dont les régimes naturels (occurrence, surface, sévérité...) sont modifiés par les changements climatiques. À cela s’ajoutent les impacts directs et indirects des activités humaines qui ne cesseront d’augmenter et d’interférer avec le fonctionnement des écosystèmes. Dans ce contexte, il est donc difficile de savoir jusqu’à quel point les capacités de résistance et de résilience des écosystèmes seront altérées. De cette problématique émerge des préoccupations relatives à la préservation de l’intégrité des écosystèmes et à la pérennisation des usages que nous en avons. De nombreux efforts ont déjà été menés en réponse à ces interrogations par, entre autres, la création d’un aménagement écosystémique des forêts au Québec dont l’objectif est de réduire l’écart entre les forêts naturelles et les forêts aménagées. Il ne faut cependant pas négliger le fait que les écosystèmes sont des entités dynamiques qui possèdent des capacités de résistance et de résilience (adaptation) en réponse à des contraintes environnementales (climat, perturbations...). Ces interactions se manifestent depuis le retrait du dernier glacier qui recouvrait le Québec pendant la dernière ère glaciaire. Très rapidement les écosystèmes se sont différenciés et ont suivi leur propre dynamique jusqu’aux forêts que nous pouvons observer aujourd’hui. Pour préserver durablement ces écosystèmes il faut donc en comprendre l’état actuel et le fonctionnement écologique à long-terme posant ainsi la question des méthodes qui permettent de reconstruire cette histoire écologique. Ces méthodes peuvent être déployées suivant deux échelles : l’échelle spatiale et l’échelle temporelle, souvent considérées comme antagonistes. En effet, il est de coutume de remplacer l’échelle temporelle par l’échelle spatiale comme par exemple avec des inventaires extensifs de végétation qui donnent une image des écosystèmes contemporains. Au contraire, vouloir décrire la dynamique d’un écosystème sur le long terme s’effectue au détriment de l’échelle spatiale comme en paléoécologie. Plus la profondeur temporelle étudiée est importante, moins les données sont abondantes et plus les reconstructions doivent se baser sur des témoins indirects des variables d’intérêt (e.g. végétation, feux, etc..) dont la présence et l’abondance doivent être interprétées via des bio-indicateurs, notamment le pollen et les charbons. L’objectif de ce doctorat est de réconcilier les échelles, temporelle et spatiale, dans les études paléoécologiques et écologiques récentes avec pour territoire d’étude les écosystèmes forestiers boréaux du sous domaine de la pessière à mousses de l’Ouest du Québec (PMO). Dans un premier temps une étude de la diversité écosystémique actuellement présente et de son histoire pluri-millénaire permet d’appuyer la mise en place de cibles d’aménagement écosystémique à plus petite échelle. Les reconstructions holocènes de la végétation et des feux utilisées dans ce premier chapitre ont mis en évidence des difficultés dans l’analyse conjointe de plusieurs bio-indicateurs. Ces difficultés sont principalement liées au manque de connaissances du rôle des processus taphonomiques dans les enregistrements de bio-indicateurs retrouvés dans les archives sédimentaires. Les deux autres chapitres de ce doctorat ont permis de mieux comprendre ces liens qui existent entre les écosystèmes et certains des bio-indicateurs qu’ils génèrent. Il a ainsi été possible de développer des outils méthodologiques pour faciliter l’interprétation des bio-indicateurs. À terme, ces outils permettront de mieux comprendre les dynamiques à long-terme des écosystèmes forestiers boréaux de la PMO., In the boreal forests, current objectives in terms of protection and management of ecosystems are facing uncertainties due to climate change. Indeed, ongoing and future climate change have and will have noticeable consequences on boreal ecosystems composition, structure and dynamic (Figure I.1). Ecosystem dynamic is also influenced by natural disturbances such as fire, insect outbreaks and windthrows for which regimes (occurrence, surface, severity...) will be modified by climate change. Moreover, direct and indirect impacts of human activities will keep on increasing and interfering with ecosystems functioning. Thus, knowing how the resistance and resilience of ecosystems will be affected is challenging. By the same token, protecting ecosystems integrity and sustaining the usages we have of them raise concerns. Many efforts have been put in place as an answer to these questions such as in Québec with the establishment of an ecosystem based management of forest which aims at reducing the gap between natural and managed forests. Nevertheless, one should not neglect that ecosystems are dynamic entities with resistance and resilience capacities (adaptation) in response to environmental constraints (climate, disturbances...). These interactions are occurring since the retreat of the glacier that was covering Québec during the last Ice Age. Quickly, ecosystems differentiated and followed their own path until reaching their current state. In order to protect the ecosystems we need to understand their current state and their long-term dynamic thus asking the question of the methods available to access ecological history of the ecosystems. Methods can be applied following spatial and temporal scales often considered as antagonistics (Figure I.2). Indeed, temporal scale is often replaced by spatial scale such as for extensive inventories. On the contrary, the description of long-term ecosystem dynamic can be done at the expense of spatial scale such as in paleoecology. The longer the temporal scale is, the less the data are abundant and the more reconstructions rely on indirect indicators of (e.g: fire, vegetation, ...) which presence and abundance must be described via proxies as pollen or charcoal (Figure I.2). The objective of this thesis is to reconcile the two scales, temporal scale and spatial scale, in paleoecological studies and contemporary ecological studies with the Quebec western spruce-feathermoss subdomain (PMO) as study area. First, the current ecosystem diversity and its pluri-millennial history have been studied and support the establishment of low scale ecosystemic management targets. The Holocene reconstructions of vegetation and fire from the first chapter highlighted the challenges of multi-proxy analyses. These difficulties are mostly due to the lack 13 of knowledge concerning the influence of taphonomic processes in the recording of bio-proxies in a sedimentary archive. The two other chapters composing this thesis helped to understand the links existing between the ecosystems and the bio-proxy signals they generate in order to develop methodological tools to facilitate their interpretation. Overall, these tools will allow us to better understand long-term dynamics of boreal forest ecosystems in the PMO.

L'un des grands mystères de la physique qu'il nous reste à élucider est d'identifier de quoi est composée la matière sombre. L'expérience SuperCDMS a décidé de se pencher sur la question il y a plus de 20 ans. Nous utilisons des détecteurs semi-conducteurs qui mesurent le signal de phonons engendré par des événements de recul.Nous mesurons également l'énergie déposée sous forme de d'ionisation à l'aide de l'effet Neganov-Trofimov-Luke (NTL) qui produit des phonons d'énergie totale proportionnelle à l'énergie d'ionisation initiale. Pour ce faire, nous appliquons un voltage sur le détecteur qui amplifie également le signal par un facteur proportionnel au voltage appliqué. Nous sommes allés à TUNL en Caroline du Nord, afin de calibrer notre détecteur HVeV fait d'un cristal de silicium. Le but de cette calibration est de déterminer le taux d'ionisation produit par des reculs nucléaires produits par le faisceau de neutrons fourni par TUNL. Cette mesure est importante puisque le taux d'ionisation est atténué pour le recul nucléaire par rapport au recul électronique et qu'il détermine l'amplification du signal par l'effet NTL. Nous avons utilisé des scintillateurs liquides couplés à des PMTs afin de déterminer l'énergie déposée dans le HVeV en les positionnant à des angles de diffusion précis. Nous avons jusqu'ici uniquement effectué l'analyse des données pour lesquelles il n'y a pas d'amplification NTL. Par conséquant, nous ne pouvons pas encore déterminer le taux d'ionisation. Cependant, nous concluons que notre méthode d'analyse est valide et que l'énergie déposée dans le HVeV est bien celle qui correspond aux angles de diffusion auxquels nous avions placé nos PMTs., One of the biggest mysteries left to be solved in physics is the question of what dark matter is made of. The SuperCDMS experiment decided to explore this question and has done so for the last 20 years. We use semiconducting detectors that measure phonon signals generated by recoils. The HVeV detectors also use the Neganov-Trofimov-Luke (NTL) effect to generate a phonon signal proportional to the ionization signal that is also produced by the recoil. To do so, we apply a voltage bias the HVeV detector, which also amplify the signal by a factor proportional to the bias. We went to TUNL in North Carolina to calibrate our HVeV detector, made of a silicon crystal. The goal of the experiment is to determine the ionization yield of the nuclear recoil produced by the neutron beam provided to us by TUNL. This measurement is important since the ionization yield is dampened for nuclear recoil compared to electronic recoil and is linked to the gain of the signal in the HVeV. We use liquid scintillators coupled to PMTs to determine the energy deposited in the HVeV using the scattering angle between the HVeV and the chosen position of the PMTs. At this point, we only have the analyses for the data with no NTL gain, meaning that we do not yet have a measure for the ionization yield. Still, this analysis allowed us to validate our analysis method and the energy deposited in the HVeV for coincident events with PMTs of different position.

International audience; The International System of Units (SI) adopted by the “Conférence générale des poids et mesures” in 1960 is the outcome of several decades of fruitful research in the setting-up of a consistent system of measurement units. The SI was designed so that in principle, any measurement of a physical or chemical quantity can be expressed as a number in some specified unit. Any quantity can be expressed by a combination of the seven base units of the SI. The definitions of the seven base units are presented with a short description of how they are used in practice. In addition, the particular case of units for ionizing radiation is presented, together with the principle of calibration chains.; Le Système international d'unités (SI) qui a été adopté par la Conférence générale des poids et mesures en 1960 est l'aboutissement de plusieurs dizaines d'années de recherche fructueuses dans l'établissement d'un système logique d'unités de mesures. Le SI a été conçu afin que, en principe, chaque mesure d'une grandeur physique ou chimique puisse être exprimée par un nombre associé à une unité spécifique. Toute grandeur peut être exprimée par une combinaison de sept unités de base connues comme les unités de base du SI. Les définitions de ces sept unités de base sont présentées avec une courte description de la manière dont elles sont réalisées en pratique. De plus le cas particulier des unités pour les rayonnements ionisants est présenté ainsi que le principe des chaînes d'étalonnage

High Q-factor quartz piezoelectric resonators are designed at ONERA, and used to build inertial sensors. The vibrating beam accelerometer is made by a proof mass which induces a resonant frequency variation of the beam when an acceleration occurs. The tuning-fork vibrating gyroscope involves two perpendicular resonant modes which exchange energy each other by Coriolis effect. Analytic calculations and approximations made from high Q-factor hypothesis bring to resonators response modeling to sinusoidal excitation. Controlloops on frequency, phase an amplitude give access to information about the evolution of the vibrating cell physical characteristics, from which sensor calibration is possible. The sensor is composed by the piezoelectric cell under vacuum, an analog interface, digital electronics on FPGA and an on-board computer. Digital operations, as the excitation signal generation and response measurement by demodulation, without ADC or DAC converters, are implemented in VHDL and in C. The inertial instrument architecture is a generic design non dependent on specific components. The FPGA chip is connected to the onboard computer which drives and computes data provided by the resonator. Performances are obtained by analyzing noise levels, sensor scale factor and bias according to thermal conditions, measuring scale and bandwidth.; Des résonateurs mécaniques piézoélectriques en quartz et à grand facteur de qualité sont conçus à l’ONERA, et sont utilisés pour intégrer des capteurs inertiels. L’accéléromètre à lame vibrante est constitué d’une masse d’épreuve qui, soumise à une accélération, induit une variation de la fréquence de résonance de la lame. Le gyromètre vibrant de type diapason présente deux modes de résonance orthogonaux, et dont les amplitudes sont modulées par l’accélération de Coriolis. Des développements analytiques approchés en considérant l’hypothèse des grands facteurs de qualité permettent de modéliser la réponse des résonateurs à une accélération d’excitation sinusoïdale. Les asservissements de fréquence, phase et amplitude révèlent l’évolution des caractéristiques physiques de la cellule vibrante exploitable pour l’étalonnage du capteur. Le capteur est composé de la cellule piézoélectrique encapsulée sous vide, d’une interface analogique, d’une électronique numérique synthétisée sur FPGA, et d’un ordinateur de bord. Les opérations numériques, telles que la génération du signal d’excitation et la démodulation numérique de la réponse, sans convertisseurs DAC ou ADC, sont implémentées en VHDL et en C. L’architecture de l’instrument inertiel est générique, portable, et non dépendante de composants analogiques spécifiques, dans la perspective d’applications spatiales. La carte FPGA est connectée à l’ordinateur de bord qui pilote et traite les données provenant du résonateur. Les performances sont évaluées par étude du bruit, du facteur d’échelle et du biais du capteur en fonction des conditions thermiques, de l’étendue de mesure et de la bande passante.

In the current information overload context caused by the large volume of accessible digital data, recommender systems allow to guide the user in his/her learning, shopping, leisure, music listening, reading activities..., by suggesting personalized items. To do so, recommendation models predict users' preferences for their unrated items. Classical recommendation approaches, such as collaborative filtering, for example, rely on data collected through user feedback, usually in the form of a rating matrix, and try to discover relevant information to characterize and predict user tastes. In addition to the user feedback data, the knowledge related to items themselves also represents a major asset for improving the performance of recommendation systems. Knowledge engineering, more specifically the semantic Web and knowledge graphs, can play a central role. In this context, our research works propose different ways to improve recommendation systems, adopting a “from-data-to-knowledge” transversal vision, and consider three different recommendation aspects: accuracy, diversification and explicability.Our first contribution is mainly focused on pure user feedback data. It aims at improving the accuracy of recommendations in terms of the prediction of users’ tastes. We propose EBCR (Empirical Bayes Concordance Ratio), a simple and generic method inspired by Bayesian inference, which allows to adjust the similarity computations between users (or between items) in collaborative filtering, according to the number of co-rated items (or the number of users having rated the same item). Experiments conducted on benchmark datasets have confirmed that this method systematically improves the predictive accuracy of collaborative filtering for all considered similarity measures.Our second contribution concerns the diversification of recommendations. We have conducted an in-depth study to compare and analyze the performance of seven recommendation models including classical models such as collaborative filtering and latent factor models as well as more recent ones based on deep neural networks and knowledge graph embeddings. We have evaluated their ability to provide diversified items and proposed an approach that allows adjusting diversity to specific user needs. In order to estimate the diversity of recommendations, we considered semantic similarity measures by leveraging the semantic Web and knowledge graphs.Finally, our third contribution concerns the explicability of recommendations. Here, we further exploit domain knowledge and propose a post-hoc recommendation explanation approach that effectively accounts for the hierarchy of item properties within the DBpedia knowledge graph. Evaluation results of our approach based on an online user study including 155 participants suggest significant improvements in terms of engagement, trust and persuasion., Dans le contexte actuel de surcharge causée par l'important volume de données numériques accessibles, les systèmes de recommandation permettent de guider l'utilisateur dans ses activités d'apprentissages, d'achats, de loisir, d'écoute musicale, de lectures..., en lui suggérant des items personnalisés. Pour cela, ils prédisent ses préférences relativement aux items qu'il n'a pas encore évalués. Des approches classiques de recommandation, comme le filtrage collaboratif par exemple, reposent sur les données collectées par le biais de retours d'utilisateurs, généralement sous la forme d'une matrice de notes, et tentent d'y découvrir les informations pertinentes pour caractériser et prédire les goûts des utilisateurs. En complément de ces données, les connaissances liées aux items eux-mêmes représentent également un atout majeur pour l'amélioration des performances des systèmes de recommandation. L'ingénierie des connaissances, plus spécifiquement le Web sémantique et les graphes de connaissances, peuvent y jouer un rôle central. Tel est le cadre de notre travail de recherche qui propose différentes voies d'amélioration des systèmes de recommandation, adoptant une vision transversale « des données aux connaissances », et ce sur trois aspects différents : la pertinence (accuracy), la diversification et l'explicabilité des recommandations.Notre première contribution est principalement axée sur les données. Elle concerne l'accuracy des recommandations en termes de prédiction des goûts des utilisateurs. Nous proposons EBCR (Empirical Bayes Concordance Ratio), une méthode simple et générique inspirée de l'inférence bayésienne, qui permet d'ajuster les calculs de similarité entre utilisateurs (ou entre items) mis en œuvre dans le filtrage collaboratif. Cet ajustement est réalisé en fonction du nombre d'items co-notés (ou du nombre d'utilisateurs ayant noté un même item). Les expériences menées sur des jeux de données de référence ont confirmé que cette méthode améliore systématiquement l'accuracy du filtrage collaboratif pour toutes les mesures de similarité considérées.Notre deuxième contribution concerne la diversification des recommandations. Nous avons mené une étude approfondie visant à comparer et analyser la performance de sept modèles de recommandation incluant des modèles classiques comme le filtrage collaboratif et le facteur latent ainsi que ceux, plus récents, se basant sur les réseaux de neurones profonds ou les plongements (embeddings) de graphe de connaissances. Nous avons évalué leur capacité à fournir des items diversifiés et proposé une approche qui permet d'ajuster la diversité aux besoins spécifiques des utilisateurs. Afin d'estimer la diversité des recommandations, nous avons considéré des mesures de similarité sémantique en tirant parti des connaissances liées aux items à l'aide du Web sémantique.Enfin, notre troisième contribution concerne l'explicabilité des recommandations. Ici, nous exploitons plus en profondeur les connaissances du domaine, en proposant une approche de l'explication post-hoc des recommandations qui considère efficacement la hiérarchie des concepts au sein du graphe de connaissances de DBpedia. Les résultats de l'évaluation de notre approche basée sur une étude comprenant 155 participants suggèrent des améliorations significatives en termes d'engagement, de confiance et de persuasion.

This PhD has been carried within a joint research project Orano/IRSN which main objective is to estimate the consequences of a fire on the containment of radioactive substances in a basic nuclear installation (BNI). This work aims to develop a multi-sensor device for soot deposited mass quantification on the walls of a room during a fire. In a first step, the deposited soot masses were quantified on the various walls of a test room (BNI) during real scale fires, using an ex situ method. Then, we identified the zones and the predominant mechanisms of soot deposits, using deposit models implemented in the ANSYS © CFX computer code. These conclusions are in agreement with those experimentally reported. This allowed us to identify the sensor’s specifications for the in-situ measurements on the walls.Two methods were evaluated for the quantification of the deposited mass using sensors. For each method, resistive sensors composed of interdigitated electrodes were used as a support for the soot deposit. The first “Electrical conductance” measurement method allows an indirect monitoring of the deposited soot’s mass thanks to the calibration of its conductance as a function of the mass (evaluated using a thermo-optical method). The calibration revealed 2 regions, a first one where the sensor is “blind”, for low deposited masses between 0 and 2.4 µg and a sensitive region for deposited masses between 2.4 and 20 µg (for an area of 12.25 mm²). This calibration was carried out for two types of soot (reference soot from a propane / air diffusion flame and soot generated by the combustion of an industrial solvent). The linear zone was found to be more restricted for soot from industrial solvent. Finally, for the second method, the resistive sensor regeneration phase (soot combustion on the sensor) is used to quantify the mass of particles deposited on its surface by measuring the concentration of CO2 emitted during this phase. This second method, called “CO2 emission measurement” is complementary to the “Electrical conductance” method and is applicable for deposited masses between 16 µg and 350 µg (for an area of 12.25 mm²). These methods have been discussed in relation to the fire application and prospects for future developments were presented., Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre d’un programme de recherche commun Orano/IRSN visant à estimer les conséquences d’un incendie sur le confinement des substances radioactives dans une installation nucléaire de base. L’objectif de la thèse est de développer un dispositif multi-capteurs permettant la quantification des masses de suies déposées sur les parois d’un local lors d’un incendie.Pour ce faire, les masses de suies déposées ont été quantifiées en fonction des emplacements de prélèvement avec une méthode ex-situ lors d’essais incendie à grande échelle. Puis, nous avons identifié les zones et les mécanismes prépondérants de dépôts de suies à l’aide de modèles implémentés dans le code de calcul ANSYS© CFX. Les conclusions issues de ces calculs sont en accord avec celles issues des mesures expérimentales de dépôt. Ces modèles ont ensuite été utilisés pour définir les spécifications d’un capteur de suie dédié à la mesure in-situ sur les parois.Deux méthodes ont ensuite été mises en œuvre pour la quantification de la masse déposée à partir de capteurs. Pour chacune d’elles, des capteurs résistifs composés d’électrodes interdigitées servent de support au dépôt des suies. La première méthode de mesure « Conductance électrique » permet un suivi indirect de la masse de suies déposée à travers l’étalonnage de sa conductance en fonction de la masse de suies déposée (estimée à l’aide d’une méthode thermo-optique). L'étalonnage a révélé 2 régimes pour le capteur : un régime où le capteur est "aveugle", pour des faibles masses déposées (entre 0 et 2,4 µg) et un autre régime linéaire présentant une bonne sensibilité du capteur (entre 2,4 et 20 µg) (pour une surface de 12,25 mm²). Cet étalonnage a été réalisé pour deux types de suies (suies de référence issues d’une flamme de diffusion propane/air et suies produites par la combustion d’un solvant industriel). La zone linéaire s’est avérée plus restreinte pour les suies produites par le solvant industriel.Enfin, pour la deuxième méthode, la phase de régénération du capteur résistif (combustion des suies présentes sur le capteur) est employée afin de mener à bien la quantification de la masse de particules déposées à sa surface en mesurant la concentration de CO2 émis lors de cette phase. Cette seconde méthode, intitulée « Mesure d’émission de CO2 » s’avère complémentaire à la méthode « Conductance électrique » et est applicable pour des masses déposées comprises entre 16 µg et 350 µg (pour une surface de 12,25 mm²). Ces méthodes ont été discutées par rapport à l’application incendie et les perspectives de futurs développements sont conséquentes.

La mesure de particules nanométrique dans l´atmosphère est devenu un sujet crucial pour la compréhension du mécanisme climatique de la Terre. Nous utilisons couramment des compteurs à particules condensées (CPC) dans ce but. De récentes recherches ont montré l'impact du réglage des températures sur le diamètre de découpage de CPC TSI (eau ou n-butanol). Pourtant il existe d'autres entreprises qui produisent des instruments de mesure (i.e. Airmodus). Dans cette étude, nous nous intéresserons à l'impact de différents réglages de température sur le diamètre de découpage du CPC à n-butanol A20 d'Airmodus, ainsi que de l'impact sur l'efficacité de détection de cet instrument., The measurement of nano-metric particles in the atmosphere is more and more crucial to understand the Earth´s climate mechanism. Condensation particle counters (CPC) are commonly used. In recent studies the impact of the temperature settings on the cut-off diameter of TSI CPCs (water or n-butanol CPC) was shown, however, comparable instruments from other companies (i.e. Airmodus) need to be tested. In this study, we will be focus on the impact of the temperature settings on the cut-off diameter of the n-butanol A20 CPC of Airmodus, and how it impacts the maximum detection efficiency of the instrument.

International audience; Introduction : Les références primaires en radiothérapie sont établies dans un champ de 10x10cm² en termes de dose absorbée dans l'eau en un point, conformément aux recommandations des protocoles internationaux. Malgré l'évolution des techniques de traitement faisant appel à des faisceaux de plus en plus petits, ces protocoles font aujourd'hui toujours autorité en l'absence de nouvelles références primaires adaptées. Le Laboratoire National Henri Becquerel (LNE-LNHB) a dans ce sens proposé d'utiliser une approche innovante pour contourner les difficultés de traçabilité de la dose absorbée en petits champs : au lieu de considérer une mesure ponctuelle corrigée a posteriori, une mesure intégrée sur une surface plus grande que le champ d'irradiation est adoptée au travers du « Produit Dose Surface » (PDS). Méthodes : Un calorimètre graphite avec un absorbeur de 30 mm de diamètre et trois chambres d'ionisation plates1 de même surface sensible ont été conçus et fabriqués au LNE-LNHB. Ces chambres ont été étalonnées dans un faisceau de 6 MV FFF au débit maximal de 1400 UM/min, sur l'accélérateur Varian TrueBeam de la plateforme DOSEO, avec des collimateurs circulaires spécialement conçus pour obtenir un champ de 5 ; 7,5 ; 10 ; 13 et 15 mm de diamètre et les mâchoires pour obtenir un champ de 5 ; 7 ; 10 ; 13 et 15 mm de côté.Résultats : Les trois chambres étalonnées présentent le même comportement quelle que soit la forme du champ avec une légère augmentation du coefficient d'étalonnage entre 5 et 15 mm. On constate en moyenne pour les trois chambres une augmentation de 1,1% et de 1,6% respectivement pour les champs circulaires et carrés, avec une incertitude associée de 0,5% et 0,6% à k=1. Cette augmentation n'est en moyenne que de 0,5% et 0,8% respectivement entre 5 mm et 10 mm. Tous les coefficients d'étalonnage sont compatibles entre eux à k=1 en considérant la même taille de champ nominale.Conclusions : Pour la première fois, des mesures primaires de dose absorbée ont été effectuées pour des petits champs allant jusqu'à 5 mm de diamètre et de côté. La dépendance avec la taille et la forme du champ des coefficients d'étalonnage d'une chambre d'onisation plate de grande section spécialement en termes de PDS pour les petits champs a été étudiée. Pour les tailles de champs de 5 mm à 15 mm, les coefficients d'étalonnage sont indépendants de la forme du faisceau, permettant aux références primaires réalisées au LNE-LNHB en PDS d'être utilisées indépendamment avec des cônes stéréotaxiques ou les mâchoires. Ces résultats prometteurs ouvrent la voie à un changement de paradigme pour la dosimétrie en petits champs.

The major facilities of very high energy gamma ray telescope arrays with the imaging atmospheric Cherenkov technique (i.e. CANGAROO, HEGRA, HESS, MACE, MAGIC and VERITAS) host up to a maximum of five individual telescopes. The Cherenkov Telescope Array (CTA) Observatory is designed to detect gamma rays with more than 100 telescopes. For achieving a large energy range detection, small-sized, medium-sized and large-sized telescopes (with diameters of 4 m, 12 m and 23 m respectively), will be located in the northern and southern hemispheres. They will cover an energy range of 20 GeV to 300 TeV. More than 30 countries are involved in various activities ranging from construction to scientific development of the facility. The NectarCAM is one of the cameras for the medium-sized telescopes which covers the 100 GeV-30 TeV range. It contains 1855 pixels mounted on a surface of 6 m2 and has a modular design. All the 265 modules of the NectarCAM contains 7 photomultiplier tubes with their power supply and preamplification which is connected to an interface board that allows them to communicate with the rest of the camera. The design, development and the production of the modules is under responsability of IRAP. When manufacturing them, we must ensure that they are valid and fulfills the requirements of the CTA consortium. My thesis work is to implement a test bench and then studying it, characterizing it and calibrating it to control the quality and scientific performance of the modules. After having calibrated the gains of the pixels of the detection units of a module, the impulse response, the noise level, the stability within night sky background noise, the resolution and the determination of the various defects of the photodetectors, characterize the performances of each detector before being integrated into the camera. The test bench has enabled us to get the performances measurements of 61 modules for the NectarCAM prototype that has been mounted on a protoype of medium-sized telescope in Adlershof (Germany). These tests showed that scientific performances fulfill the requirements. The test bench was upgraded for the analysis of the production of the modules for the qualification model of the camera and we discussed the results we obtained compared to NectarCAM requirements. The qualification model will be the first camera installed at the CTA north site in La Palma, Spain.; Les réseaux de télescopes gamma de très haute énergie actuels avec la technique d'imagerie Cherenkov atmosphérique (comme CANGAROO, HEGRA, HESS, MACE, MAGIC et VERITAS) hébergent au maximum cinq télescopes individuels. L'Observatoire Cherenkov Telescope Array (CTA) est conçu pour détecter les rayons gamma avec plus de 100 télescopes au total. Pour avoir un domaine spectral plus large, des télescopes de petite taille, de taille moyenne et de grande taille (respectivement 4 m, 12 m et 23 m de diamètre) seront installés dans les hémisphères nord et sud. La gamme d'énergie couverte s'étend de 20 GeV à 300 TeV. Plus de 30 pays sont engagés dans diverses activités allant de la construction au développement scientifique de son installation. La NectarCAM sera une des caméras pour les télescopes de taille moyenne qui couvrent la gamme 100 GeV-30 TeV. Elle contient 1855 pixels disposés sur une surface d'environ 6 m2 et elle a une conception modulaire. Les 265 modules du plan focal de la NectarCAM contiennent chacun 7 tubes photomultiplicateurs avec leur électronique d'alimentation et de pré-amplification connectée à une carte interface permettant de communiquer avec le reste de la caméra. La conception, le développement et la production de ces modules du plan focal de la NectarCAM sont sous la responsabilité de l'IRAP. Lors de leur fabrication, nous devons nous assurer qu'ils sont valides et répondent aux exigences du consortium CTA. Mon travail de thèse consiste à concevoir et réaliser un banc de test, l'étudier, le caractériser et l'étalonner pour pouvoir contrôler la qualité et les performances de ces modules. Après avoir calibré le gain des unités de détection d'un module, l'étude de la réponse impulsionnelle, le niveau de bruit, la tenue au bruit du fond du ciel nocturne, la résolution et la détermination des divers défauts de ses photodétecteurs, caractérisent les performances de chaque pixel avant d'être intégrés dans la caméra. L'exploitation de ce banc de test a permis de mesurer les performances de 61 modules destinés à équiper un prototype de NectarCAM qui a été installé dans un prototype de télescope de taille moyenne à Adlershof (Allemagne). Ces tests ont montré que les performances de ces modules respectent les exigences scientifiques. Le banc a été ensuite amélioré pour l'analyse de la production des modules du modèle de qualification de la caméra et nous avons comparé les résultats des performances scientifiques de ces photodétecteurs par rapport au cahier des charges de la NectarCAM. Le modèle de qualification sera la première caméra installé au site nord de CTA à la Palma, en Espagne.

Feedback from the post-occupancy evaluation carried out in the eco-neighbourhood (EQ) of Ravine Blanche, in Reunion Island, shows that some indicators proposed by the French eco-neighbourhood evaluation model are not suitable for specific application in tropical climate. This thesis demonstrates that a building performance indicator based on a level of thermal comfort seems more appropriate in a tropical urban environment. A literature review of the main existing outdoor thermal comfort indices has been carried out. Two relevant indices for application in a tropical climate have been chosen: the PET and the UTCI indices. In addition, this research study mainly focuses on the definition and estimation of the mean radiant temperature (Tmrt), which is one of the most important factors that influence human thermal comfort in outdoor spaces. However, Tmrt is particularly difficult to determine, whether in terms of in-situ measurements or numerical modelling. An experimentation based on an existing methodology has been set up so as to estimate Tmrt. This thesis also proposes a methodology relating to how to conduct field surveys in outdoor environments with micrometeorological measurements. People’s subjective thermal perception in a coastal outdoor urban environment of the EQ of Ravine Blanche has been investigated during summer. Furthermore, two popular radiation measurement techniques in determining Tmrt (black globe & grey globe) have been studied. The choice of the method has an impact on the thermal comfort indices values. Finally, the PET and UTCI indices have been calibrated and their respective comfort zones have been defined for the climate of Saint-Pierre., Notre étude menée dans l’EcoQuartier (EQ) de la Ravine Blanche, à La Réunion, souligne que les indicateurs développés dans la méthode nationale d’évaluation ne sont pas tous adaptés à notre contexte en milieu tropical. Cette thèse démontre qu’un indicateur de performance des bâtiments basé sur un niveau de confort thermique semble plus adapté en milieu tropical que le strict indicateur énergétique. Une revue de littérature portant sur les différents indices développés afin de quantifier le confort thermique en extérieur a donc été réalisée et nous a permis de porter notre choix sur deux indices pertinents : la PET et l’UTCI. Le confort thermique en milieu urbain tropical est fortement affecté par la température radiante moyenne extérieure (Tmrt), qui est un paramètre physique difficilement caractérisable, aussi bien en termes de mesures que de modélisation et, qui est essentielle au calcul des indices de confort PET et UTCI. Une expérimentation basée sur une méthode de mesure existante permettant d’estimer Tmrt est mise en œuvre. Cette thèse propose également une méthodologie reproductible se basant sur des mesures microclimatiques combinées à des enquêtes de terrain. Une évaluation de la perception du confort thermique des usagers a été menée dans un espace urbain de l’EQ de la Ravine Blanche, avec la problématique du confort d’été. De plus, une comparaison entre différentes méthodes de mesure de la Tmrt (globe noir et globe gris) montre que le choix de la méthode a un impact non négligeable sur les valeurs des indices de confort choisis. Enfin, les indices PET et UTCI ont été calibrés et leurs zones de confort respectives ont été définies pour le climat de Saint-Pierre.

Wearing a locomotion assistance exoskeleton allows to envisage a greater mobility of the soldier, to unload the joints, to limit the appearance of muscle fatigue and to limit energy expenditure. On the other hand, the design of locomotion assistance exoskeletons for military purposes is subject to strong constraints that make the deployment of exoskeletons difficult. Thus, musculoskeletal modelling is considered as a tool for the design and evaluation of exoskeletons to optimise and quantify the biomechanical benefits for future users.In this thesis, two generic and specific challenges related to musculoskeletal modelling are tackled. The first challenge intends to identify ranges of models representative of the population and to define generic morphological regression laws for the soldier. The second challenge is to implement methods for geometric and muscular personalization of musculoskeletal models. These methods are essential to perform consistent musculoskeletal simulations and to allow for the design and evaluation of exoskeletons.; Le port d’un exosquelette d’assistance à la locomotion permet d’envisager une plus grande mobilité du soldat, de décharger les articulations, de limiter l’apparition de la fatigue musculaire et de limiter la dépense énergétique. En revanche, la conception des exosquelettes d’assistance à la locomotion à des fins militaires est soumise à de fortes contraintes qui rendent le déploiement d’exosquelette difficile. Ainsi, la modélisation musculo-squelettique est envisagée comme un outil pour la conception et l’évaluation afin d'optimiser et de quantifier les bénéfices biomécaniques pour les futurs utilisateurs.Dans cette thèse, on se propose de relever deux défis génériques et spécifiques liés à la modélisation musculo-squelettique. Le premier défi se propose d’identifier des gammes de modèles représentatives de la population et de définir des lois de régression morphologiques génériques pour le soldat. Le deuxième défi consiste à mettre en place des méthodes de personnalisation géométrique et musculaire des modèles musculo-squelettiques. Ces méthodes sont essentielles pour effectuer des simulations musculo-squelettiques cohérentes et pour permettre la conception et l’évaluation des exosquelettes.

Exploring coagulation in newborns and children is a challenge due to the low levels of both procoagulant factors and inhibitors. Conventional coagulation tests might be inadequate to explore all of these changes. The aim of the study is to evaluate the thrombin generation assay, a global test to explore coagulation, in a pediatric population (n=586) compared to an adult population (n=166). The thrombin generation assays were performed using Calibrated Automated Thrombography with two different tissue factor concentrations (1 and 5 pM), with and without thrombomodulin (TM). In the absence of TM, the endogenous thrombin potential (ETP) is significantly lower in the pediatric population, reflecting the decrease in procoagulant factors. In the presence of TM, ETP values in pediatric subjects are within the reference range of adult values. The thrombin generation assay demonstrates that coagulation balance is maintained in the pediatric population.

It is common in oncology to want to determine whether or not only a subgroup of patients will benefit from a treatment. This is one of the paradigms of personalized or stratified medicine. Predictive biomarkers are often used to select these patients and most of these biomarkers are continuous. For example genomic signatures such as Oncotype-Dx. A methodology for evaluating a biomarker with binary response has been proposed in the literature. The objective of this thesis is in first work to extend this methodology with right-censored data and to determine at different prediction horizons the optimal threshold of the biomarker beyond which treatment will be attributed or avoided. A model whose estimates of these parameters are based on inverse censored probability weights is proposed to provide consistent estimators. An extension of the predictiveness curves will be carried out. In a second work, a test of the calibration hypothesis with right-censored data has been proposed. This test will be valid beyond the 60% censoring rate contrary to those already existing in the literature and will allow us to study the influence of a bad calibration on the determination of the threshold. A third work focuses on the determination of the threshold of a new prognostic biomarker for ovarian cancer in order to classify patients at high or low risk of relapse. Finally, a fourth work consists in illustrating the relevance of the censored quantile regression for quantifying the long term benefit of immunotherapy in a reconstructed data set from a single randomized trial. The proposed methodology can be readilty employed for individual patients data meta-analysis to summarize evidence of immunotherapy as quantified by the upper quantile of the survival distribution., Il est fréquent en oncologie, de vouloir déterminer si seulement un sous groupe de patients va bénéficier ou pas d’un traitement. C’est un des paradigmes de la médecine personnalisée ou stratifiée. Les biomarqueurs prédictifs sont souvent utilisés pour sélectionner ces patients et la plupart de ces biomarqueurs sont continus. Par exemple les signatures génomiques comme Oncotype-Dx. Il a été proposé dans la littérature une méthodologie d’évaluation d’un biomarqueur avec réponse binaire. L’objectif dans cette thèse est dans un premier travail d’étendre cette méthodologie avec un critère de jugement censuré et de déterminer à différent horizons de prédiction le seuil optimal du biomarqueur au-delà duquel le traitement sera attribué ou évité. Un modèle dont l’estimation de ces paramètres repose sur des pondérations par l’inverse des probabilités de censure est proposé permettant ainsi d’obtenir un estimateur consistant. Une extension des courbes de prédictivité par bras de traitement dépendantes du temps est ainsi proposée. Dans un second travail, un test de l’hypothèse de calibration avec des données censurées à droite a été proposé. Ce test est valide au-delà 60% de taux de censure contrairement à ceux qui existe déjà dans la littérature et nous permettra d’étudier l’influence d’une mauvaise calibration sur la détermination du seuil. Un troisième travail s’intéresse à la détermination du seuil d’un nouveau biomarqueur pronostique pour le cancer de l’ovaire afin de classer les patients en haut ou bas risque de rechute. Enfin, dans un quatrième travail, nous proposons d’employer la régression quantile pour données censurées pour quantifier le bénéfice à long terme de l’immunothérapie.

Over the last decade, a wide range of contaminants such as pesticides and pharmaceuticals have been detected in various groundwater sources. Therefore, monitoring the quality of groundwater has become a necessity in many parts of the world. Nevertheless, the measurement of organic contaminants in groundwater is challenging as they occur at low (ng L-1 to pg L-1) and variable concentrations. Passive samplers such as Empore™ disk (ED)-based passive samplers are a promising tool as they can yield time-weighted average concentrations over their deployment period and the degree of analyte pre-concentration allows for an increase overall analytical sensitivity of the procedure. However, a deployment in groundwater is not easy as the internal diameter of the well bore-holes is often smaller than passive sampler devices. The main aim of this thesis is to developed a novel type of ED-based sampler specially designed to be used in standard sized groundwater wells, and to study the applicability of passive sampling for both qualitative and (semi-)quantitative purposes for polar and semi-polar pesticides and pharmaceuticals. As a result, a simple, low cost and robust novel ED-based sampler was designed. Laboratory (conditionment and elution steps of extraction disks, overall analytical method development and optimization, uptake kinetic study) and field (deployment in groundwater during three field campaigns) experiments were undertaken and the results showed that the device is an efficient tool for both qualitative and (semi-)quantitative purposes. Our device can be easily inserted into standard sized groundwater wells, allows an accurate assessment of groundwater contamination by enabling the detection of contaminants usually found at very low concentrations, and provides new (semi-)quantitative data on recent and understudied contaminants. The usefulness of our ED-based sampler has been higlighted in a second part of this research work focusing on the impact of stormwater runoff infiltration practices on groundwater contamination by polar and semi-polar pesticides and pharmaceuticals in urban area; Au cours de la dernière décennie, un grand nombre de contaminants tels que des pesticides et pharmaceutiques ont été détectés dans les eaux souterraines. Par conséquent, la surveillance de la qualité des eaux souterraines est devenue une nécessité dans de nombreuses régions du monde. Cependant, l'analyse des contaminants organiques dans les eaux souterraines est un défi car ils sont généralement présents à des concentrations faibles (ng L-1 à pg L-1) et variables. Les échantillonneurs passifs, tels que ceux basés sur les disques Empore™ (ED), sont des outils prometteurs puisqu’ils intègrent les évènements de pollution qui peuvent avoir lieu entre deux périodes d’échantillonnage et que l'accumulation des micropolluants sur l’échantillonneur engendre une diminution des limites de détection. Cependant, leur déploiement dans les eaux souterraines est difficile car le diamètre interne des puits de forage est généralement inférieur à celui des dispositifs. L'objectif principal de cette thèse est de développer un nouveau type d'échantillonneur par ED spécialement conçu pour un déploiement dans les eaux souterraines, et d'étudier l'applicabilité de l'échantillonnage passif à des fins qualitatives et (semi-)quantitatives pour des pesticides et pharmaceutiques polaires et semi-polaires. Ainsi, un nouvel échantillonneur par ED au design simple, peu coûteux et robuste a été conçu. Des expériences en laboratoire (étapes de conditionnement et d'élution des disques d'extraction, développement et optimisation de la méthode globale d'analyse, étude cinétique d'adsorption) et sur le terrain (déploiement dans les eaux souterraines au cours de trois campagnes) ont été entreprises et les résultats ont montré que notre échantillonneur est un outil prometteur pour des études qualitatives et (semi-)quantitatives. Notre dispositif peut être facilement inséré dans des puits de forage de taille standard et il permet une évaluation précise de la contamination des eaux souterraines en rendant possible la détection de contaminants habituellement trouvés à de très faibles concentrations. Il a également permis d'obtenir de nouvelles données (semi-)quantitatives sur des contaminants récents et peu étudiés. L'intérêt de notre échantillonneur par ED a été mis en avant dans une deuxième partie de ce travail de recherche portant sur l'impact des pratiques d'infiltration des eaux de ruissellement sur la contamination des eaux souterraines par les pesticides et pharmaceutiques polaires et semi-polaires en zone urbaine