UPThèses

Les caloducs sont des hyper-transmetteurs de chaleur passifs et performants, souvent utilisés dans les applications industrielles (électronique, télécommunication, aérospatial,...), notamment pour le contrôle et la régulation thermiques. En particulier, les caloducs font partie des solutions pratiques pour la dissipation et la répartition des flux de chaleur au niveau des panneaux des satellites de télécommunication. La caractérisation du fonctionnement d'un caloduc est typiquement réalisée en procédant à quelques mesures de température en paroi externe, selon un protocole de test industriel, afin de valider ses performances. Cependant, cette approche ne permet pas d'étudier avec précision le comportement thermique du caloduc. Nous avons donc exploité un banc d'essais, en améliorant fortement la métrologie, pour qualifier finement le fonctionnement d'un caloduc cylindrique à rainures axiales. Dans cette étude, les profils de température obtenus en régime permanent montrent que dans la zone évaporateur des gradients thermiques importants peuvent être atteints, en particulier lorsque le caloduc se rapproche de sa limite de fonctionnement (flux maximum transférable). Ces observations représentent les conséquences directes de l'assèchement progressif susceptible de se manifester à fortes densités de flux de chaleur imposées. En absence de modèles fiables et de possibilités de mesure ou d'observation directes, une analyse basée sur une approche numérique inverse est alors proposée. Il s'agit d'estimer les positions du front d'assèchement dans chaque rainure de l'évaporateur à partir des mesures de température en paroi. En exploitant les mesures expérimentales, les résultats de l'inversion montrent comment la zone asséchée se développe en zone évaporateur et comment elle s'accroît avec l'augmentation de la charge thermique. Ainsi, l'échauffement de la paroi du caloduc est susceptible d'être expliqué par l'incapacité des rainures à alimenter la zone chauffée en liquide (atteinte de la limite capillaire). Le recul du liquide vers la zone adiabatique est aussi observé avec l'augmentation de l'inclinaison. Cet effet confirme l'importance du pompage capillaire dans le fonctionnement du caloduc.

L'endommagement induit par implantation de xénon dans le silicium a été étudié par microscopie électronique à transmission (MET). Les implantations réalisées à 350°C, à une énergie de 250keV et pour des fluences supérieures à >1x1016 Xe ions/cm2 conduisent à la formation d'une couche amorphe enterrée. Les observations effectuées sur les échantillons recuits montrent la présence d'une rangée de grandes cavités allongées dans la direction perpendiculaire à l'interface. Ceci suggère que, lors de la recristallisation du silicium, le déplacement simultané des deux interfaces entraîne le déplacement du gaz jusqu'à son confinement dans de larges bulles. Afin de mieux appréhender les mécanismes qui conduisent au mouvement des bulles, de l'hélium à faible dose a été implanté dans du silicium préalablement amorphisé par implantation de Li à basse température. L'implantation d'hélium dans le silicium amorphe conduit à la formation de bulles de forme irrégulière. Ce résultat diffère du silicium cristallin où des bulles sphériques sont obtenues pour des conditions d'implantation identiques. Les expériences réalisées 'in situ' dans le MET montrent clairement d'une part que les bulles sont poussées par l'interface, et d'autre part la nucléation de micromacles. Il a été mis en évidence au cours de cette étude que les bulles sont mobiles à plus basse température dans le silicium amorphe que dans la phase cristalline. Lors de la recristallisation, les bulles se trouvent alors confinées dans le matériel amorphe, ce qui résulte en leur coalescence et à la formation de larges bulles une fois que les deux fronts de recristallisation se sont rejoints. De plus, il a été établi que la formation de micromacles dans la région recristallisée est liée à un excès de défauts de type interstitiels dans la zone amorphe. Ce résultat est contraire aux modèles de la littérature qui suggèrent que les micromacles se forment soit sur des plans {111} soit sur les bulles.

L'élaboration d'un nouveau système de radiocommunication nécessite toujours une caractérisation de ses performances en terme de qualité. Cela passe notamment par des études de performances de l'interface radio à partir de chaînes de simulation, des études de capacités à partir de bilans de liaison simplifiés. Pour cela, une modélisation complète du canal de propagation est nécessaire. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette thèse dont l'objectif est de contribuer à la caractérisation du canal de propagation en environnement macrocellulaire urbain à 2.2 GHz. Les travaux réalisés au cours de la thèse sont présentés dans deux parties distinctes. La première partie traite de l'influence du sens de propagation sur les résultats de caractérisation du canal. Ces travaux ont été réalisés en étudiant théoriquement et expérimentalement la réciprocité du canal de propagation et de transmission. La seconde partie présente une campagne de mesure pour la caractérisation du canal de propagation MIMO en environnement macrocellulaire urbain à 2.2 GHz. La thèse focalise sur l'analyse qualitative des résultats obtenus du fait de la mise en œuvre expérimentale ambitieuse du dispositif de mesure. En particulier, une méthode originale basée sur la superposition des diagrammes spatio-temporels et de photographies panoramiques est présentée pour évaluer la pertinence des résultats de caractérisation obtenus. Ces résultats de caractérisation sont ensuite présentés au travers d'une analyse statistique des paramètres de propagation, d'une étude des résultats de caractérisation spatio-temporelle de la dépolarisation des ondes.

Les protéines intégrées de la membrane plasmique des cellules doivent emprunter la voie de sécrétion pour atteindre leur destination finale. Des points de contrôles, localisés tout au long de cette voie, sont capables de repérer les protéines mal repliées et de prendre en charge leur dégradation. De nombreuses études suggèrent que ces points de contrôles sont impliqués dans l'étiologie de plusieurs pathologies génétiques humaines. De plus, des données bibliographiques récentes suggèrent que la régulation de l'homéostasie lipidique cellulaire pourrait également influencer l'efficacité de ces différents points de contrôle. Au cours de ce doctorat, nous avons développé une approche nous permettant d'évaluer l'impact de perturbations de l'homéostasie lipidique sur la biogénèse d'une protéine membranaire modèle chez la levure Saccharomyces cerevisiae, ainsi que sur l'intégrité physique d'un compartiment clef de la voie de sécrétion : le Reticulum Endoplasmique (RE). La levure est un microorganisme anaérobie facultatif, dans le sens où elle peut se développer en absence d'oxygène. Néanmoins, elle est alors incapable de synthétiser ses acides gras saturés ainsi que son stérol majoritaire, l'ergostérol. En nous appuyant sur cette propriété physiologique, unique dans le monde vivant, nous avons induit chez la levure des carences lipidiques contrôlées (acides gras et/ou ergostérol), et nous en avons évalué les conséquences sur la biogenèse de Fur4p, une perméase à uracile de la membrane plasmique. Nous avons démontré que les carences lipidiques résultaient en une prise en charge de la protéine par un contrôle qualité au niveau de l'appareil de Golgi, résultant en son adressage direct depuis cette organelle, via la voie endosomale, vers la vacuole pour dégradation. Un ensemble de données suggèrent que le paramètre biophysique qui contrôle la sortie de Fur4p de l'appareil de Golgi serait le stress de courbure. Parallèlement à ceci, nous avons également évalué l'effet de ces différentes carences lipidiques sur la fonctionnalité du RE et plus particulièrement sur le déclenchement de l'Unfolded Protein Response (UPR), un mécanisme permettant la prise en charge des protéines mal repliées dans ce compartiment. Nous avons constaté que l'accumulation d'acides gras saturés au sein des phospholipides provoque le déclenchement de cette réponse UPR, un phénomène amplifié par la présence d'ergostérol. Il apparaît donc que le contenu lipidique cellulaire peut directement affecter le repliement des protéines dans le RE et, en conséquence, réguler la réponse UPR. L'ensemble de ces résultats expérimentaux, obtenus chez un organisme modèle, est discuté dans le contexte de pathologies humaines, notamment associées à des dérégulations de l'homéostasie lipidique et à forte incidence, comme l'athérosclérose et l'obésité.

L'essor considérable des télécommunications, à travers la conception et le déploiement de réseaux sans-fil de plus en plus performants en termes de capacité d'abonnés et de débit de transmission, témoigne d'un véritable besoin de nos sociétés actuelles. Ainsi, les systèmes envisagés pour répondre à ces attentes doivent fonctionner dans des environnements de plus en plus complexes (milieux urbains denses et/ou intérieurs). Néanmoins, ces types d'environnements présentent la contrainte d'engendrer une propagation des ondes par trajets multiples. Ce phénomène provoque, lors d' une transmission numérique, des risques d'interférences inter-symboles, de chute brutale du niveau de réception, etc... Pour y remédier, un concept tirant profit de la diversité spatiale et considérant plusieurs antennes à l'émission et à la réception (MIMO : "Multiple Input Multiple Output") a été développé. Celui-ci permet, dans le contexte des réseaux de communication personnels et métropolitains, de répondre aux attentes des abonnés quant à la rapidité et à la qualité des communications numériques. Le canal de transmission en devient ainsi un élément central et l'analyse de ses propriétés représente un enjeu important et un sujet de recherche actif. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre d'une étroite collaboration entre le Département SIC-XLIM de l'Université de Poitiers et le Département Micro-Ondes de Télécom Bretagne (Brest). Son objectif est double et concerne - d'une part, l'influence de la modéisation de l'environnement sur la caractérisation du canal MIMO par l'intermédiaire d'un simulateur de propagation à tracé de rayons. Plus précisément, ce travail se concentre sur l'aspect géométrique de la modélisation et dans une moindre mesure sur l'influence des propriétés électriques des matériaux; - d'autre part, la question du couplage entre antennes, provoqué par la proximité de celles-ci. La modélisation de ces dernières, issue de précédents travaux menés aux Département Micro-ondes, est tout d'abord rappelée. Elle est ensuite appliquée aux résultats de simulation par une approche rayon. Enfin, la modéisation du couplage entre antennes est reprise pour intégrer pleinement les propriétés de polarisation des antennes. Cette étude est étendue au contexte Ultra Large Bande (ULB) pour lequel de très grands débits de transmission sont considérés. Cette ultime étape permet d'évaluer les bénéfices et les limitations de la modélisation antennaire développée pour finalement dégager les perspectives possible de ce travail de thèse.

Le fil conducteur est celui des conditions de compatibilité des systèmes aux dérivées partielles de la Mécanique des Solides Déformables. L'idée initiale, présentée dans l'ouvrage de Gaston Darboux sur la théorie générale des surfaces, est reprise. Elle consiste à remplacer les symboles de Christoffel par des vecteurs appelés vecteurs de Darboux. Ces vecteurs sont associés à des rotations de la même manière qu'un vecteur rotation instantanée est mis en évidence lors de l'étude du mouvement d'un solide rigide. Les conditions de compatibilité en grandes déformations sont ainsi revisitées à la Darboux. Deux systèmes aux dérivées partielles découplés permettent d'obtenir le déplacement du milieu déformé en deux intégrations successives. L'étude de la nature tensorielle des objets exhibés montre la validité de nos concepts. Une étude inédite des variétés riemanniennes de dimension 3 de même courbure que la sphère est développée. De même, la théorie des surfaces est revue en introduisant les vecteurs de Darboux. La reconstruction d'une surface connaissant ses deux formes fondamentales est proposée conformément au théorème de Bonnet. L'étude particulière d'une surface minimale conduit à un processus de construction effectif à partir de la connaissance du bord. La notion de surface minimale soeur est dégagée, deux exemples sont présentés. Enfin l'équivalence entre l'annulation du tenseur de courbure de Riemann-Christoffel dans une coque et les conditions de Gauss-Codazzi-Mainardi sur sa surface moyenne est établie. Des perspectives, regardant le solide rigide comme une variété riemannienne de dimension 6, sont évoquées.

L'implémentation d'un système intégrant la Programmation sur Exemple (PsE) demande au développeur de mettre à disposition de l'utilisateur final des outils d'assistance lors de la réalisation des tâches. Pour le développeur, cela passe par la mise à disposition des différents services à partir de l'interface utilisateur de l'application. Le système doit donc fournir des interfaces particulières, car non seulement l'objectif fonctionnel de l'application ne doit pas changer, mais surtout parce que les techniques de la PsE doivent être naturellement intégrées. Un système de PsE est difficile à implanter, et pourtant, la plupart possèdent des éléments en commun parmi lesquels on trouve une représentation des actions utilisateur, un historique des actions, et parfois un algorithme d'apprentissage symbolique opérant sur l'historique. Nous favorisons la création d'un tel système en fournissant les outils nécessaires sous forme d'une boîte à outils par extension de Swing. Les développeurs peuvent bâtir, avec un minimum d'effort, des applications mettant en oeuvre les techniques de la PsE. Les principaux services de base ont été identifiés et définis : enregistrement des actions utilisateur, rejeu des actions et des techniques utilisables pour la mise en oeuvre d'applications types. Ils ont été prototypés à travers l'outil PbDToolkit, ouvrant la voie vers la simplification de la mise en oeuvre des applications de PsE. En utilisant PbDToolkit, il n'est pas nécessaire d'implémenter les fonctionnalités de base car toutes les opérations y sont déjà implémentées avec la liberté d'usage et d'exploitation offerte aux développeurs. PbDToolkit est instrumenté pour permettre de vérifier la conformité d'une IHM à son modèle de tâches. Le concept établit un lien entre les tâches élémentaires du modèle de tâches et les actions de l'IHM. Ainsi, à l'exécution, un scénario est généré suivant le format de scénario de l'environnement K-MADe, outil de modélisation utilisé.

Dans le cadre de la problématique du refroidissement des déchets radioactifs, ce travail a pour objectifs l'étude de l'écoulement autour d'un cylindre chauffant monté en paroi soumis à un écoulement transverse selon l'approche URANS. Les limitations bien connues de la modélisation au premier ordre conduisent à considérer une approche au deuxième ordre. C'est dans ce sens qu'un modèle d'échange thermique est développé puis validé sur des cas académiques. Dans un premier temps, lorsque le régime de convection mixte est dominant, ces calculs, réalisés par le modèle bas-Reynolds k-w SST, et complétés par un calcul isotherme, mettent en évidence de nombreuses structures tourbillonnaires recensées par la bibliographie. Un calcul avec le modèle haut-Reynolds Rij-epsilon SSG est aussi effectué. Avec le modèle k-w SST, l'échange thermique est convenablement reproduit par rapport à l'expérience VALIDA, conduite par le CEA, alors qu'avec le modèle Rij-epsilon SSG celui-ci est fortement sous-estimé, certainement en raison de l'utilisation de lois de paroi. Dans un second temps, lorsque la convection naturelle est prépondérante, la topologie des écoulements est alors complètement différente et le transfert thermique est bien moins fidèle à l'expérience VALIDA. Le modèle à pondération elliptique EB-RSM, issu de l'approche de Durbin, consiste en la prise en compte des effets de paroi, et en particulier le blocage à la paroi. D'après ce formalisme, un modèle algébrique des flux thermiques avec pondération elliptique est développé, l'EB-AFM. Avec ce modèle, des tests a priori dans les trois régimes de convection puis les simulations sur les mêmes cas montrent une nette amélioration dans la prédiction des différents écoulements faisant place à une perspective intéressante d'un modèle intermédiaire entre une formulation SGDH et des équations de transport.

L'objectif de ce travail est de définir les paramètres mécanique qui caractérisent le départ de course vitesse sur 100 m. La première partie, suite à une analyse de la littérature technique, du règlement instauré par l'IAAF et des études scientifique, cerne les problèmes liés à la mesure et au choix des critères de qualification de la performance du départ de course vitesse sur 100m. La seconde partie met en évidence la nécessité de déterminer avec plus de précision l'instant de mise en action du coureur notamment lors des compétitions internationales. Une analyse en composante principale est réalisée afin de tester la possibilité de créer de nouveaux critères permettant une interprétation objective et fiable de la performance du départ de course vitesse. Au cours de la troisième partie, l'efficacité d'un départ est approchée en intégrant des paramètres directement accessibles par dynamométrie pour enfin les " traduire " en unités de temps. Une station dynamométrique est validée afin d'offrir à l'entraîneur des indications fines, en temps quasi réel, lors des séances d'entraînement. La quatrième partie, propose une nouvelle méthode de solidification permettant une application rigoureuse des principes de la mécanique lors de modélisation tridimensionnelle de l'athlète. Le calcul des torseurs d'action inter segmentaire est réalisé par programmation de l'algorithme de Newton-Euler, en utilisant un formalisme d'opérateurs homogènes.