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Characterization of cirrus clouds from ground-based remote sensing using the synergy of lidar and multi-spectral infrared radiometry
Characterization of cirrus clouds from ground-based remote sensing using the synergy of lidar and multi-spectral infrared radiometry


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Il est maintenant bien établi que les cirrus ont un impact important sur le climat. Cependant, l'estimation de cet effet est difficile car notre connaissance des propriétés microphysiques de ce type de nuage est encore incertaine. L'objectif de cette thèse est donc d’améliorer notre compréhension de la microphysique complexe du cirrus composé principalement de cristaux de glace de forme irrégulière et d'estimer ainsi un contenu en glace (ice water content, IWC) plus précis. Pour cela, nous avons développé un algorithme permettant de restituer le profil vertical d'IWC du cirrus. La méthodologie considère une synergie entre les mesures d'un lidar et celles d'un radiomètre infrarouge thermique (IRT) effectuées depuis le sol, via une méthode d'estimation optimale. Ce travail s’est déroulé en trois étapes: (1) Le contenu en glace intégré verticalement (ice water path, IWP) est estimé à partir des mesures passives IRT. (2) L'information sur la distribution verticale d'IWC à l'intérieur du nuage est obtenue avec les mesures actives du lidar. Cette restitution dépend fortement du rapport entre la rétrodiffusion et l'extinction des cristaux de glace obtenu avec un modèle microphysique. La fonction de phase du modèle utilisée pour définir ce rapport ne prend pas en compte le pic de rétrodiffusion. Nous montrons que cette hypothèse aboutit à des résultats non réalistes par rapport aux mesures IRT. (3) Par conséquent, les deux types d’informations sont combinées en synergie pour estimer, lors de la restitution des profils verticaux d'IWC, un facteur correctif permettant de rendre compte de ce pic de rétrodiffusion. Finalement, les résultats et les hypothèses associées sont discutés.
There is a broad consensus that cirrus clouds strongly influence the climate of the Earth. However, their net radiative effect is still poorly quantified nowadays due to an insufficient knowledge of their microphysical properties. This thesis aims to improve our understanding of the complex microphysics of this cloud type mainly composed of irregularly shaped ice crystals and thereby improve estimates of the ice water content (IWC). For this purpose, we developed an algorithm to retrieve vertical profiles of the IWC of cirrus clouds. The methodology combines the measurements of a ground-based lidar and a thermal infrared (TIR) radiometer in a common optimal estimation framework. It follows three steps: (1) An algorithm to retrieve the vertically integrated amount of ice (ice water path, IWP) from the passive TIR measurements is established. (2) The information about the vertical distribution of the IWC inside the cloud is obtained from the active lidar measurements. These retrievals strongly depend on the backscatter-to-extinction ratio of the ice crystals which is obtained from a bulk ice microphysical model. The scattering phase function of this model used to define the backscatter-to-extinction ratio assumes a flat ending without backscattering peak. We show that this assumption is unrealistic since it results in the retrieval of IWC profiles which are inconsistent with the TIR measurements. (3) Consequently, both types of measurements are combined in a synergistic algorithm allowing to estimate together with the IWC profiles a correction factor for the phase function in backscattering direction. Finally, the retrieval results and associated hypotheses are discussed.
Il est maintenant bien établi que les cirrus ont un impact important sur le climat. Cependant, l'estimation de cet effet est difficile car notre connaissance des propriétés microphysiques de ce type de nuage est encore incertaine. L'objectif de cette thèse est donc d’améliorer notre compréhension de la microphysique complexe du cirrus composé principalement de cristaux de glace de forme irrégulière et d'estimer ainsi un contenu en glace (ice water content, IWC) plus précis. Pour cela, nous avons développé un algorithme permettant de restituer le profil vertical d'IWC du cirrus. La méthodologie considère une synergie entre les mesures d'un lidar et celles d'un radiomètre infrarouge thermique (IRT) effectuées depuis le sol, via une méthode d'estimation optimale. Ce travail s’est déroulé en trois étapes: (1) Le contenu en glace intégré verticalement (ice water path, IWP) est estimé à partir des mesures passives IRT. (2) L'information sur la distribution verticale d'IWC à l'intérieur du nuage est obtenue avec les mesures actives du lidar. Cette restitution dépend fortement du rapport entre la rétrodiffusion et l'extinction des cristaux de glace obtenu avec un modèle microphysique. La fonction de phase du modèle utilisée pour définir ce rapport ne prend pas en compte le pic de rétrodiffusion. Nous montrons que cette hypothèse aboutit à des résultats non réalistes par rapport aux mesures IRT. (3) Par conséquent, les deux types d’informations sont combinées en synergie pour estimer, lors de la restitution des profils verticaux d'IWC, un facteur correctif permettant de rendre compte de ce pic de rétrodiffusion. Finalement, les résultats et les hypothèses associées sont discutés.
There is a broad consensus that cirrus clouds strongly influence the climate of the Earth. However, their net radiative effect is still poorly quantified nowadays due to an insufficient knowledge of their microphysical properties. This thesis aims to improve our understanding of the complex microphysics of this cloud type mainly composed of irregularly shaped ice crystals and thereby improve estimates of the ice water content (IWC). For this purpose, we developed an algorithm to retrieve vertical profiles of the IWC of cirrus clouds. The methodology combines the measurements of a ground-based lidar and a thermal infrared (TIR) radiometer in a common optimal estimation framework. It follows three steps: (1) An algorithm to retrieve the vertically integrated amount of ice (ice water path, IWP) from the passive TIR measurements is established. (2) The information about the vertical distribution of the IWC inside the cloud is obtained from the active lidar measurements. These retrievals strongly depend on the backscatter-to-extinction ratio of the ice crystals which is obtained from a bulk ice microphysical model. The scattering phase function of this model used to define the backscatter-to-extinction ratio assumes a flat ending without backscattering peak. We show that this assumption is unrealistic since it results in the retrieval of IWC profiles which are inconsistent with the TIR measurements. (3) Consequently, both types of measurements are combined in a synergistic algorithm allowing to estimate together with the IWC profiles a correction factor for the phase function in backscattering direction. Finally, the retrieval results and associated hypotheses are discussed.
27-03-2019
27-03-2019
Thèse
Thèse

Réseaux d'énergie embarqués dans les systèmes de transport : communication et diagnostic passif par Courant Porteur en Ligne (CPL)
Réseaux d'énergie embarqués dans les systèmes de transport : communication et diagnostic passif par Courant Porteur en Ligne (CPL)


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Les travaux de recherche présentés dans cette thèse portent dans un premier temps sur la fiabilisation de la technologie CPL et dans un second temps sur le diagnostic de réseaux filaires en utilisant le CPL dans le contexte aéronautique. L’objectif de l’étude est de fiabiliser le lien CPL en respectant les contraintes de temps de latence imposées par le domaine aéronautique. Nous avons introduit des erreurs de fréquence d'échantillonnage afin d’estimer les effets d'une désynchronisation sur le taux d'erreurs binaires. Ensuite une optimisation d'un algorithme d'estimation de l’erreur a été étudiée. La seconde partie de la thèse est consacrée à la surveillance des réseaux filaires embarqués, l'objectif étant d'utiliser la communication CPL comme moyen de détection de défaut. Nous avons centré notre étude sur la détection d’un défaut suite à un arc électrique, modélisé par une résistance parallèle, ou d’un défaut dans une connectique, modélisé par une résistance série sur un fil de la bifilaire. Afin de disposer des caractéristiques de canaux avec et sans défaut, un banc de test représentatif d'un harnais multibranches a été conçu avec différents échantillons de défauts résistifs. Nous avons proposé plusieurs coefficients de détection de défauts basés sur la corrélation, et la distance euclidienne ainsi qu’un algorithme aveugle basé sur les symboles reçus. Afin d'éviter des cas de fausse alarme ou d’absence de détection, des seuils de détection ont été discutés. Les différents coefficients de détection et les seuils ont été comparés et éprouvés en présence de bruit blanc en termes de la puissance émise, et du taux de détection.
The research presented in this thesis focuses firstly on the reliability of PLC technology and secondly on the diagnosis of wired networks using PLC in the aeronautical sector. First of all, we studied the OFDM synchronization in a PLC communication chain for data transmission on avionic systems. The objective of the study is to make the PLC link more reliable by respecting the latency constraints set in the aeronautical domain. We introduced sampling frequency errors in order to analyze the effects of sampling frequency desynchronization on the bit error rate. We then proposed an optimized algorithm for error estimation. The second contribution of the thesis is devoted to the monitoring of embedded wired networks and the objective being to use PLC communication as a mean of detecting a fault. We focused our study on the detection of a fault following an electric arc, modeled by a parallel resistance, or a connection fault, modeled by a series resistance on a wire of the two-wired cable. In order to have the channel characteristics with and without faults, a test bench of a multi-branch harness has been designed with different resistive fault samples. We proposed several correlation-based fault detection coefficients, Euclidean distance, and a blind algorithm based on received symbols. In order to avoid false alarms or no detection, detection thresholds were discussed. The different detection coefficients and the thresholds were compared and tested in the presence of white noise in terms of the transmitted power and the detection rate.
Les travaux de recherche présentés dans cette thèse portent dans un premier temps sur la fiabilisation de la technologie CPL et dans un second temps sur le diagnostic de réseaux filaires en utilisant le CPL dans le contexte aéronautique. L’objectif de l’étude est de fiabiliser le lien CPL en respectant les contraintes de temps de latence imposées par le domaine aéronautique. Nous avons introduit des erreurs de fréquence d'échantillonnage afin d’estimer les effets d'une désynchronisation sur le taux d'erreurs binaires. Ensuite une optimisation d'un algorithme d'estimation de l’erreur a été étudiée. La seconde partie de la thèse est consacrée à la surveillance des réseaux filaires embarqués, l'objectif étant d'utiliser la communication CPL comme moyen de détection de défaut. Nous avons centré notre étude sur la détection d’un défaut suite à un arc électrique, modélisé par une résistance parallèle, ou d’un défaut dans une connectique, modélisé par une résistance série sur un fil de la bifilaire. Afin de disposer des caractéristiques de canaux avec et sans défaut, un banc de test représentatif d'un harnais multibranches a été conçu avec différents échantillons de défauts résistifs. Nous avons proposé plusieurs coefficients de détection de défauts basés sur la corrélation, et la distance euclidienne ainsi qu’un algorithme aveugle basé sur les symboles reçus. Afin d'éviter des cas de fausse alarme ou d’absence de détection, des seuils de détection ont été discutés. Les différents coefficients de détection et les seuils ont été comparés et éprouvés en présence de bruit blanc en termes de la puissance émise, et du taux de détection.
The research presented in this thesis focuses firstly on the reliability of PLC technology and secondly on the diagnosis of wired networks using PLC in the aeronautical sector. First of all, we studied the OFDM synchronization in a PLC communication chain for data transmission on avionic systems. The objective of the study is to make the PLC link more reliable by respecting the latency constraints set in the aeronautical domain. We introduced sampling frequency errors in order to analyze the effects of sampling frequency desynchronization on the bit error rate. We then proposed an optimized algorithm for error estimation. The second contribution of the thesis is devoted to the monitoring of embedded wired networks and the objective being to use PLC communication as a mean of detecting a fault. We focused our study on the detection of a fault following an electric arc, modeled by a parallel resistance, or a connection fault, modeled by a series resistance on a wire of the two-wired cable. In order to have the channel characteristics with and without faults, a test bench of a multi-branch harness has been designed with different resistive fault samples. We proposed several correlation-based fault detection coefficients, Euclidean distance, and a blind algorithm based on received symbols. In order to avoid false alarms or no detection, detection thresholds were discussed. The different detection coefficients and the thresholds were compared and tested in the presence of white noise in terms of the transmitted power and the detection rate.
26-03-2019
26-03-2019
Thèse
Thèse

Inferring models from cloud APIs and reasoning over them : a tooled and formal approach
Inferring models from cloud APIs and reasoning over them : a tooled and formal approach


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Avec l’avènement de l’informatique en nuage, différents fournisseurs offrant des services en nuage et des interfaces de programmation d’applications (APIs) hétérogènes sont apparus. Cette hétérogénéité complique la mise en œuvre d’un système de multi-nuages interopérable. Parmi les solutions pour l’interopérabilité de multi-nuages, l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) s’est révélée avantageuse. Cependant, la plupart des solutions IDM existantes pour l’informatique en nuage ne sont pas représentatives des APIs et manquent de formalisation. Pour remédier à ces limitations, je présente dans cette thèse une approche basée sur le standard Open Cloud Computing Interface (OCCI), les approches IDM et les méthodes formelles. Je fournis deux contributions qui sont mises en œuvre dans le contexte du projet OCCIware. Premièrement, je propose une approche basée sur la rétro-ingénierie pour extraire des connaissances des documentations textuelles ambiguës des APIs de nuages et améliorer leur représentation à l’aide des techniques IDM. Cette approche est appliquée à Google Cloud Platform (GCP), où je propose GCP Model, une spécification précise et basée sur les modèles, automatiquement déduite de la documentation textuelle de GCP. Deuxièmement, je propose le cadre fclouds pour assurer une interopérabilité sémantique entre plusieurs nuages, i.e., pour identifier les concepts communs entre les APIs et raisonner dessus. Le langage fclouds est une formalisation des concepts et de la sémantique opérationnelle d’OCCI en employant le langage de spécification formel Alloy. Pour démontrer l’efficacité du langage fclouds, je spécifie formellement treize APIs et en vérifie les propriétés.
With the advent of cloud computing, different cloud providers with heterogeneous cloud services and Application Programming Interfaces (APIs) have emerged. This heterogeneity complicates the implementation of an interoperable multi-cloud system. Among the multi-cloud interoperability solutions, Model-Driven Engineering (MDE) has proven to be quite advantageous and is the mostly adopted methodology to rise in abstraction and mask the heterogeneity of the cloud. However, most of the existing MDE solutions for the cloud are not representative of the cloud APIs and lack of formalization. To address these shortcomings, I present in this thesis an approach based on Open Cloud Computing Interface (OCCI) standard, MDE, and formal methods. I provide two major contributions implemented in the context of the OCCIware project. First, I propose an approach based on reverse-engineering to extract knowledge from the ambiguous textual documentation of cloud APIs and to enhance its representation using MDE techniques. This approach is applied to Google Cloud Platform (GCP), where I provide GCP Model, a precise model-driven specification for GCP that is automatically inferred from GCP textual documentation. Second, I propose the fclouds framework to achieve semantic interoperability in multi-clouds, i.e., to identify the common concepts between cloud APIs and to reason over them. The fclouds language is a formalization of OCCI concepts and operational semantics in Alloy formal specification language. To demonstrate the effectiveness of the fclouds language, I formally specify thirteen case studies and verify their properties.
Avec l’avènement de l’informatique en nuage, différents fournisseurs offrant des services en nuage et des interfaces de programmation d’applications (APIs) hétérogènes sont apparus. Cette hétérogénéité complique la mise en œuvre d’un système de multi-nuages interopérable. Parmi les solutions pour l’interopérabilité de multi-nuages, l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) s’est révélée avantageuse. Cependant, la plupart des solutions IDM existantes pour l’informatique en nuage ne sont pas représentatives des APIs et manquent de formalisation. Pour remédier à ces limitations, je présente dans cette thèse une approche basée sur le standard Open Cloud Computing Interface (OCCI), les approches IDM et les méthodes formelles. Je fournis deux contributions qui sont mises en œuvre dans le contexte du projet OCCIware. Premièrement, je propose une approche basée sur la rétro-ingénierie pour extraire des connaissances des documentations textuelles ambiguës des APIs de nuages et améliorer leur représentation à l’aide des techniques IDM. Cette approche est appliquée à Google Cloud Platform (GCP), où je propose GCP Model, une spécification précise et basée sur les modèles, automatiquement déduite de la documentation textuelle de GCP. Deuxièmement, je propose le cadre fclouds pour assurer une interopérabilité sémantique entre plusieurs nuages, i.e., pour identifier les concepts communs entre les APIs et raisonner dessus. Le langage fclouds est une formalisation des concepts et de la sémantique opérationnelle d’OCCI en employant le langage de spécification formel Alloy. Pour démontrer l’efficacité du langage fclouds, je spécifie formellement treize APIs et en vérifie les propriétés.
With the advent of cloud computing, different cloud providers with heterogeneous cloud services and Application Programming Interfaces (APIs) have emerged. This heterogeneity complicates the implementation of an interoperable multi-cloud system. Among the multi-cloud interoperability solutions, Model-Driven Engineering (MDE) has proven to be quite advantageous and is the mostly adopted methodology to rise in abstraction and mask the heterogeneity of the cloud. However, most of the existing MDE solutions for the cloud are not representative of the cloud APIs and lack of formalization. To address these shortcomings, I present in this thesis an approach based on Open Cloud Computing Interface (OCCI) standard, MDE, and formal methods. I provide two major contributions implemented in the context of the OCCIware project. First, I propose an approach based on reverse-engineering to extract knowledge from the ambiguous textual documentation of cloud APIs and to enhance its representation using MDE techniques. This approach is applied to Google Cloud Platform (GCP), where I provide GCP Model, a precise model-driven specification for GCP that is automatically inferred from GCP textual documentation. Second, I propose the fclouds framework to achieve semantic interoperability in multi-clouds, i.e., to identify the common concepts between cloud APIs and to reason over them. The fclouds language is a formalization of OCCI concepts and operational semantics in Alloy formal specification language. To demonstrate the effectiveness of the fclouds language, I formally specify thirteen case studies and verify their properties.
26-03-2019
26-03-2019
Thèse
Thèse

Implication des héparanes sulfates 3-O-sulfotransférases (HS3STs) dans les processus cellulaires associés au cancer
Implication des héparanes sulfates 3-O-sulfotransférases (HS3STs) dans les processus cellulaires associés au cancer


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Les héparanes sulfates (HS) sont des polysaccharides linéaires dont l’état de sulfatation détermine les propriétés biologiques. La dernière étape de leur maturation est catalysée par les HS 3-O-sulfotransférases (HS3STs), qui sont représentées par sept isoenzymes. La fonction de ces enzymes dans la progression tumorale reste controversée. C’est dans ce contexte que nous avons étudié leur rôle en utilisant la lignée de cancer du sein MDA-MB-231.Nous avons montré que l’expression transitoire des HS3ST2, 3B et 4 augmente la prolifération et la survie des cellules, ce qui est associé à une suractivation de Src et Akt. En complément, nous avons observé une augmentation de l’activation de la voie NF-κB et de l’expression de protéines anti-apoptotiques. Ces réponses ont été corrélées à une résistance accrue des cellules transfectées à la mort induite par des stimuli pro-apoptotiques ou par les cellules NK. Ces premiers résultats suggèrent que les HS 3-O-sulfatés pourraient avoir un rôle protecteur contre le système immunitaire. La neuropiline-1 a récemment été décrite comme un ligand des HS 3-O-sulfatés. Nous avons donc poursuivi notre étude en analysant le rôle de ce co-récepteur dans des cellules exprimant stablement la HS3ST3B. L’invalidation d’expression de la neuropiline-1 réduit la prolifération et la survie des cellules transfectées, ainsi que l’activation de Src et Akt. Ces derniers résultats suggèrent que les propriétés pro-tumorales des HS modifiés par la HS3ST3B sont dépendantes de leur interaction avec la neuropiline-1. Dans leur ensemble, nos travaux suggèrent que l’expression de certaines HS3STs dans les cellules cancéreuses pourrait être de mauvais pronostic.
Heparan sulfate (HS) is a linear polysaccharide in which the sulfation pattern determines the biological properties. The last step of HS maturation is catalyzed by the HS 3-O-sulfotransferases (HS3ST), which are represented by seven isozymes. The functions of HS3STs in cancer progression are still controversial. In this context, we focused our investigations on the roles of these enzymes in MDA-MB-231 breast cancer cells. First, we found that transient expression of HS3ST2, 3B and 4 enhanced their proliferation and survival. It turns out that these effects are related to an increase in the activation of Src and Akt. Complementary to this, we observed an increase in the activation of the NF-κB pathway and the expression of anti-apoptotic proteins. In line with these findings, we showed that HS3ST-transfected cells were more resistant to cell death induced by pro-apoptotic stimuli or NK cells. These results suggest that, in addition to increasing cellular growth, 3-O-sulfated HS can also protect cancer cells against the immune system. Neuropilin-1 was recently described as a preferential ligand of 3-O-sulfated HS. Thus, we investigated the role of this co-receptor in MDA-MB-231 cells that carry a stable expression of HS3ST3B. We demonstrated that silencing neuropilin-1 resulted in reduced proliferation and survival, which was associated with a strong decrease in Src and Akt activation. These last results support a model in which HS3ST-modified HS may display tumor-promoting functions through the interaction with neuropilin-1. Overall, our findings suggest that the expression of certain HS3STs in cancer cells could be associated with a bad prognosis.
Les héparanes sulfates (HS) sont des polysaccharides linéaires dont l’état de sulfatation détermine les propriétés biologiques. La dernière étape de leur maturation est catalysée par les HS 3-O-sulfotransférases (HS3STs), qui sont représentées par sept isoenzymes. La fonction de ces enzymes dans la progression tumorale reste controversée. C’est dans ce contexte que nous avons étudié leur rôle en utilisant la lignée de cancer du sein MDA-MB-231.Nous avons montré que l’expression transitoire des HS3ST2, 3B et 4 augmente la prolifération et la survie des cellules, ce qui est associé à une suractivation de Src et Akt. En complément, nous avons observé une augmentation de l’activation de la voie NF-κB et de l’expression de protéines anti-apoptotiques. Ces réponses ont été corrélées à une résistance accrue des cellules transfectées à la mort induite par des stimuli pro-apoptotiques ou par les cellules NK. Ces premiers résultats suggèrent que les HS 3-O-sulfatés pourraient avoir un rôle protecteur contre le système immunitaire. La neuropiline-1 a récemment été décrite comme un ligand des HS 3-O-sulfatés. Nous avons donc poursuivi notre étude en analysant le rôle de ce co-récepteur dans des cellules exprimant stablement la HS3ST3B. L’invalidation d’expression de la neuropiline-1 réduit la prolifération et la survie des cellules transfectées, ainsi que l’activation de Src et Akt. Ces derniers résultats suggèrent que les propriétés pro-tumorales des HS modifiés par la HS3ST3B sont dépendantes de leur interaction avec la neuropiline-1. Dans leur ensemble, nos travaux suggèrent que l’expression de certaines HS3STs dans les cellules cancéreuses pourrait être de mauvais pronostic.
Heparan sulfate (HS) is a linear polysaccharide in which the sulfation pattern determines the biological properties. The last step of HS maturation is catalyzed by the HS 3-O-sulfotransferases (HS3ST), which are represented by seven isozymes. The functions of HS3STs in cancer progression are still controversial. In this context, we focused our investigations on the roles of these enzymes in MDA-MB-231 breast cancer cells. First, we found that transient expression of HS3ST2, 3B and 4 enhanced their proliferation and survival. It turns out that these effects are related to an increase in the activation of Src and Akt. Complementary to this, we observed an increase in the activation of the NF-κB pathway and the expression of anti-apoptotic proteins. In line with these findings, we showed that HS3ST-transfected cells were more resistant to cell death induced by pro-apoptotic stimuli or NK cells. These results suggest that, in addition to increasing cellular growth, 3-O-sulfated HS can also protect cancer cells against the immune system. Neuropilin-1 was recently described as a preferential ligand of 3-O-sulfated HS. Thus, we investigated the role of this co-receptor in MDA-MB-231 cells that carry a stable expression of HS3ST3B. We demonstrated that silencing neuropilin-1 resulted in reduced proliferation and survival, which was associated with a strong decrease in Src and Akt activation. These last results support a model in which HS3ST-modified HS may display tumor-promoting functions through the interaction with neuropilin-1. Overall, our findings suggest that the expression of certain HS3STs in cancer cells could be associated with a bad prognosis.
26-03-2019
26-03-2019
Thèse
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Osmo-inelastic response of intervertebral disc : experiments and constitutive modeling
Osmo-inelastic response of intervertebral disc : experiments and constitutive modeling


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Le mal de dos est considéré comme la première source de douleurs chroniques dans les pays développés. Bien que l'origine exacte de la douleur reste incertaine, on trouve souvent une corrélation avec le disque intervertébral. Comprendre la réponse de ce tissu mou est nécessaire pour améliorer les traitements et prévenir la douleur. L'objectif de ce travail de thèse est d'apporter une meilleure compréhension des différents couplages entre l'environnement biochimique, la microstructure et le comportement biomécanique. Des observations expérimentales sont reportées à l'échelle de l'unité vertèbre-disque-vertèbre et à l'échelle de l'anneau fibreux. Un nouveau modèle chemo-mécanique est mathématique formulé et incorporé dans un code informatique afin, d'une part, de mieux comprendre les couplages et, d'autre part, de reproduire la mécanique de l'u nité. Une extension au couplage chemo-mécano-biologique permet d'envisager une meilleu re compréhension des mécanismes de dégénérescence.
Back pain is considered the first source of chronic pain in developed countries. Although the exact origin of the pain remains uncertain, there is often a correlation with the interve1tebral dise. Understanding the response of this soft tissue is necessary to improve treatments and prevent pain. The objective of this thesis is to provide a better understanding of the different couplings between the biochemical environment, the microstructure and the biomechanical behavior. Experimental observations are reported at the level of the vertebra-disc-vertebra unit and at the level of the annulus fibrosu s. A new chemo-mechanical model is mathematical formulated and incorporated into a computer code in order to better understand the couplings and to reproduce the mechanics of the unit. An extension to chemo-mechano-biological coupling makes it possible to envisage a better understanding of the degeneration mechanisms.
Le mal de dos est considéré comme la première source de douleurs chroniques dans les pays développés. Bien que l'origine exacte de la douleur reste incertaine, on trouve souvent une corrélation avec le disque intervertébral. Comprendre la réponse de ce tissu mou est nécessaire pour améliorer les traitements et prévenir la douleur. L'objectif de ce travail de thèse est d'apporter une meilleure compréhension des différents couplages entre l'environnement biochimique, la microstructure et le comportement biomécanique. Des observations expérimentales sont reportées à l'échelle de l'unité vertèbre-disque-vertèbre et à l'échelle de l'anneau fibreux. Un nouveau modèle chemo-mécanique est mathématique formulé et incorporé dans un code informatique afin, d'une part, de mieux comprendre les couplages et, d'autre part, de reproduire la mécanique de l'u nité. Une extension au couplage chemo-mécano-biologique permet d'envisager une meilleu re compréhension des mécanismes de dégénérescence.
Back pain is considered the first source of chronic pain in developed countries. Although the exact origin of the pain remains uncertain, there is often a correlation with the interve1tebral dise. Understanding the response of this soft tissue is necessary to improve treatments and prevent pain. The objective of this thesis is to provide a better understanding of the different couplings between the biochemical environment, the microstructure and the biomechanical behavior. Experimental observations are reported at the level of the vertebra-disc-vertebra unit and at the level of the annulus fibrosu s. A new chemo-mechanical model is mathematical formulated and incorporated into a computer code in order to better understand the couplings and to reproduce the mechanics of the unit. An extension to chemo-mechano-biological coupling makes it possible to envisage a better understanding of the degeneration mechanisms.
25-03-2019
25-03-2019
Thèse
Thèse

Mise en place d’un workflow d’identification de microorganismes et de leurs métabolites secondaires d’origine non ribosomique par spectrométrie de masse
Mise en place d’un workflow d’identification de microorganismes et de leurs métabolites secondaires d’origine non ribosomique par spectrométrie de masse


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Nous avons choisi de réaliser un Workflow permettant l’incrimination, la discrimination et l’identification de peptides non ribosomiques (NRPs) connus ou inconnus dans une philosophie tournée vers le criblage de nouveaux composés actifs. Cette combinaison de méthodes analytiques commence par l’identification du microorganisme par une méthode de profilage phénotypique par spectrométrie de masse (MS). Puis, nous avons choisi de combiner pour la première fois une méthode de calcul itérative et les informations contenues dans la base de données, Norine, dédiée aux NRPs. Cette combinaison nous a permis de déterminer la composition élémentaire de peptide non ribosomique à partir de données HRMS combinées à un maillage vectoriel reliant les différents NRPs de Norine et les formules chimiques. Nous illustrons égalementque d’une part cette méthode démontrée à partir des données MS peut-être extrapolée aux données de fragmentation MS/MS et que d’autre part elle présente un intérêt pour la déréplication des NRPs mais aussi la caractérisation structurale de nouveaux composés actifs pour des applications en particulier dans les secteurs de la santé et phytosanitaires. La performance du workflow sera illustrée par l’identification de lipopeptides produit par des souches de Pseudomonas. Ces lipopeptides sont particulièrement intéressants car se sont des composés ayant des applications potentielles en biocontrôle.
We have chosen to carry out a Workflow allowing the incrimination, the discrimination and the identification of known or unknown nonribosomal peptides (NRPs) in a philosophy oriented towards the screening of new active compounds. This combination of analytical methods begins with the identification of the microorganism by a phenotypic profiling method by mass spectrometry (MS). Then, we chose to combine for the first time an iterative calculation method and the information contained in the database, Norine, dedicated to NRPs. This combination allowed us to determine the nonribosomal peptide elemental composition from HRMS data combined with a vector mesh linking the different Norine NRPs and the chemical formulas. We also illustrate that on the one hand this method demonstrated from the MS data can be extrapolated to the MS / MS fragmentation data and that on the other hand it is of interest for the dereplication of NRPs but also the structural characterization of new compounds for applications especially in the health and plant health sectors. The workflow performance will be illustrated by the identification of lipopeptides produced by Pseudomonas strains. These lipopeptides are particularly interesting because they are compounds with potential applications in biocontrol.
Nous avons choisi de réaliser un Workflow permettant l’incrimination, la discrimination et l’identification de peptides non ribosomiques (NRPs) connus ou inconnus dans une philosophie tournée vers le criblage de nouveaux composés actifs. Cette combinaison de méthodes analytiques commence par l’identification du microorganisme par une méthode de profilage phénotypique par spectrométrie de masse (MS). Puis, nous avons choisi de combiner pour la première fois une méthode de calcul itérative et les informations contenues dans la base de données, Norine, dédiée aux NRPs. Cette combinaison nous a permis de déterminer la composition élémentaire de peptide non ribosomique à partir de données HRMS combinées à un maillage vectoriel reliant les différents NRPs de Norine et les formules chimiques. Nous illustrons égalementque d’une part cette méthode démontrée à partir des données MS peut-être extrapolée aux données de fragmentation MS/MS et que d’autre part elle présente un intérêt pour la déréplication des NRPs mais aussi la caractérisation structurale de nouveaux composés actifs pour des applications en particulier dans les secteurs de la santé et phytosanitaires. La performance du workflow sera illustrée par l’identification de lipopeptides produit par des souches de Pseudomonas. Ces lipopeptides sont particulièrement intéressants car se sont des composés ayant des applications potentielles en biocontrôle.
We have chosen to carry out a Workflow allowing the incrimination, the discrimination and the identification of known or unknown nonribosomal peptides (NRPs) in a philosophy oriented towards the screening of new active compounds. This combination of analytical methods begins with the identification of the microorganism by a phenotypic profiling method by mass spectrometry (MS). Then, we chose to combine for the first time an iterative calculation method and the information contained in the database, Norine, dedicated to NRPs. This combination allowed us to determine the nonribosomal peptide elemental composition from HRMS data combined with a vector mesh linking the different Norine NRPs and the chemical formulas. We also illustrate that on the one hand this method demonstrated from the MS data can be extrapolated to the MS / MS fragmentation data and that on the other hand it is of interest for the dereplication of NRPs but also the structural characterization of new compounds for applications especially in the health and plant health sectors. The workflow performance will be illustrated by the identification of lipopeptides produced by Pseudomonas strains. These lipopeptides are particularly interesting because they are compounds with potential applications in biocontrol.
25-03-2019
25-03-2019
Thèse
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Les dynamiques collectives en contexte post-conflit : réflexions sur une résilience socialement soutenable
Les dynamiques collectives en contexte post-conflit : réflexions sur une résilience socialement soutenable


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Cette thèse aborde la notion de résilience en contexte post-conflit, à l’échelle des organisations locales. L’émergence de différents foyers de conflit a mis en exergue l’incapacité de certains Etats à assurer à leurs populations l’accès à des infrastructures et services fondamentaux. Les financements extérieurs n’étant pas en mesure de couvrir tous les besoins, ce sont alors les mécanismes de solidarité locaux qui sont promus. Après des chocs de grande ampleur, les dynamiques collectives sont perçues comme les moyens du relèvement. Il s’agit pour nous d’évaluer ces collectifs, c’est dire d’analyser les processus de structuration qui conduisent à l’action collective mais aussi les fonctions qui leur sont attribuées par leurs membres afin de comprendre leurs trajectoires. La mise à l’agenda de la notion de résilience pour penser le relèvement au sein des institutions internationales se heurtent à deux principaux écueils, premièrement celui de sa conceptualisation et deuxièmement celui de son opérationnalisation, écueils que nous tentons de dépasser dans ce travail. Comprise comme un processus, la résilience peut être articulée d’une part avec la notion de soutenabilité sociale, et d’autre part avec l’approche par les capabilités. Au travers d’une analyse menée sur trois terrains de recherche affectés par de graves crises socio-politiques, nous proposons d’identifier les fondements de la résilience collective socialement soutenable à l’échelle des organisations locales.
This thesis addresses the notion of resilience in post-conflict context, at the level of local organizations. The emergence of different focus of conflict has highlighted the inability of some states to provide their populations with access to basic infrastructure and services. As external funding is not able to cover all the needs, it is then the local solidarity mechanisms that are promoted. After large-scale shocks, collective dynamics are seen as a means of recovery. In order to evaluate these collectives, we analyze the structuring processes that lead to collective action but also the functions attributed to them by their members as well as their pathways. The emergence of the notion of resilience in the political agenda of international institutions in order to think about recovery comes up against two main difficulties : first of all its conceptualization, and secondly its operationalization. It is those pitfalls that we try to overcome in this work. Understood as a process, resilience can be articulated on the one hand with the notion of social sustainability, and on the other hand with the capability approach. Through an analysis conducted on three research fields affected by serious socio-political crisis, we propose to identify the foundations of socially sustainable collective resilience at the level of local organizations.
Cette thèse aborde la notion de résilience en contexte post-conflit, à l’échelle des organisations locales. L’émergence de différents foyers de conflit a mis en exergue l’incapacité de certains Etats à assurer à leurs populations l’accès à des infrastructures et services fondamentaux. Les financements extérieurs n’étant pas en mesure de couvrir tous les besoins, ce sont alors les mécanismes de solidarité locaux qui sont promus. Après des chocs de grande ampleur, les dynamiques collectives sont perçues comme les moyens du relèvement. Il s’agit pour nous d’évaluer ces collectifs, c’est dire d’analyser les processus de structuration qui conduisent à l’action collective mais aussi les fonctions qui leur sont attribuées par leurs membres afin de comprendre leurs trajectoires. La mise à l’agenda de la notion de résilience pour penser le relèvement au sein des institutions internationales se heurtent à deux principaux écueils, premièrement celui de sa conceptualisation et deuxièmement celui de son opérationnalisation, écueils que nous tentons de dépasser dans ce travail. Comprise comme un processus, la résilience peut être articulée d’une part avec la notion de soutenabilité sociale, et d’autre part avec l’approche par les capabilités. Au travers d’une analyse menée sur trois terrains de recherche affectés par de graves crises socio-politiques, nous proposons d’identifier les fondements de la résilience collective socialement soutenable à l’échelle des organisations locales.
This thesis addresses the notion of resilience in post-conflict context, at the level of local organizations. The emergence of different focus of conflict has highlighted the inability of some states to provide their populations with access to basic infrastructure and services. As external funding is not able to cover all the needs, it is then the local solidarity mechanisms that are promoted. After large-scale shocks, collective dynamics are seen as a means of recovery. In order to evaluate these collectives, we analyze the structuring processes that lead to collective action but also the functions attributed to them by their members as well as their pathways. The emergence of the notion of resilience in the political agenda of international institutions in order to think about recovery comes up against two main difficulties : first of all its conceptualization, and secondly its operationalization. It is those pitfalls that we try to overcome in this work. Understood as a process, resilience can be articulated on the one hand with the notion of social sustainability, and on the other hand with the capability approach. Through an analysis conducted on three research fields affected by serious socio-political crisis, we propose to identify the foundations of socially sustainable collective resilience at the level of local organizations.
22-03-2019
22-03-2019
Thèse
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Étude de l’interaction entre les nanoparticules et les copépodes
Étude de l’interaction entre les nanoparticules et les copépodes


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21-03-2019
21-03-2019
Thèse
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Dynamique enzymatique et contrôle de la formation et de la distribution des branchements de l’amidon
Dynamique enzymatique et contrôle de la formation et de la distribution des branchements de l’amidon


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Chez Arabidopsis thaliana, deux gènes codent des enzymes de branchement (BE) BE2.2 et BE2.1 responsables de la formation des liaisons α-1,6 de l’amidon transitoire synthétisé dans la feuille de la plante. Ces enzymes, appartenant à la famille GH13_8 de la classification CAZy, agissent en clivant une liaison α-1,4 d’un glucane puis en transférant la chaîne clivée en position α-1,6 selon un mécanisme d’action qui peut être intra ou intermoléculaire. Dans ce travail, une caractérisation enzymatique et structurale des BEs d’A. thaliana (classées de type II d’après leur séquence en acides aminés) a été réalisée et les résultats comparés à ceux de la BE d’E. coli (GlgB, enzyme de type I). L'état oligomérique, la forme en solution et l’organisation structurale des BEs ont été évalués par une approche SAXS. Par des analyses spectrophotométriques, le pH, la température, mais aussi le KM pour l’amylose et l’amylopectine ont été déterminés. Une analyse sur gel de polyacrylamide, en conditions natives, a permis d’évaluer le comportement électrophorétique des BEs en présence ou en absence de ces substrats et d’en déterminer leur constante d’affinité (Ks). Notre étude révèle que les BEs d’ A. thaliana ont plus d'affinité pour l’amylopectine que pour l’amylose contrairement à GlgB. En présence d’un substrat branché, des changements d’oligomérie et/ou de la conformation des BEs d’A. thaliana ont été observés. Finalement, des analyses en chromatographie échangeuse d'anions ont permis de déterminer la taille minimale du substrat nécessaire à l’activité des BEs et la taille des chaînes transférées. Les résultats obtenus pointent vers un mécanisme d’action intramoléculaire de BE2.2.
BE2.2 and BE2.1 are the two genetically independent branching enzymes (BE) isoforms involved in transitory starch synthesis in A. thaliana and belong to family GH13_8 (according to CAZy database). Both are classified as type II BE due to their amino acid sequence. In Arabidopsis leaves, they are the only enzymes that catalyze the formation of α-1,6 branch points by cleaving α-1,4 linkages and transferring the newly formed reducing end in α-1,6 position through an intra or intermolecular mechanism. In this work, we report in vitro enzymatic characterization and structural analysis of A. thaliana BEs, these results were compared to E. coli BE enzymatic analysis (GlgB, type I enzyme). Structural analysis using SAXS approach was used to evaluate A. thaliana BEs oligomeric state, shape in solution and to determine BE organization. In vitro enzymatic analyses were performed using spectrophotometry assays to establish their catalytic parameters such as pH, temperature and also KM for amylose and amylopectin. Native PAGE analyses were also used to assess BEs behaviour in the presence or absence of substrates and to determine their affinity constant (Ks) for amylopectin and amylose. Enzymatic characterization reveals that both A. thaliana BEs have more affinity for amylopectin than for amylose, contrary to GlgB. Moreover, interaction of A. thaliana BEs with branched substrates induces protein oligomerization and/or conformational changes. Finally, determination of the minimal length of their substrate and characterization of reaction products were performed using anions exchange chromatography analyses. Taken together, our data point to an intramolecular mechanism of action of BE2.2.
Chez Arabidopsis thaliana, deux gènes codent des enzymes de branchement (BE) BE2.2 et BE2.1 responsables de la formation des liaisons α-1,6 de l’amidon transitoire synthétisé dans la feuille de la plante. Ces enzymes, appartenant à la famille GH13_8 de la classification CAZy, agissent en clivant une liaison α-1,4 d’un glucane puis en transférant la chaîne clivée en position α-1,6 selon un mécanisme d’action qui peut être intra ou intermoléculaire. Dans ce travail, une caractérisation enzymatique et structurale des BEs d’A. thaliana (classées de type II d’après leur séquence en acides aminés) a été réalisée et les résultats comparés à ceux de la BE d’E. coli (GlgB, enzyme de type I). L'état oligomérique, la forme en solution et l’organisation structurale des BEs ont été évalués par une approche SAXS. Par des analyses spectrophotométriques, le pH, la température, mais aussi le KM pour l’amylose et l’amylopectine ont été déterminés. Une analyse sur gel de polyacrylamide, en conditions natives, a permis d’évaluer le comportement électrophorétique des BEs en présence ou en absence de ces substrats et d’en déterminer leur constante d’affinité (Ks). Notre étude révèle que les BEs d’ A. thaliana ont plus d'affinité pour l’amylopectine que pour l’amylose contrairement à GlgB. En présence d’un substrat branché, des changements d’oligomérie et/ou de la conformation des BEs d’A. thaliana ont été observés. Finalement, des analyses en chromatographie échangeuse d'anions ont permis de déterminer la taille minimale du substrat nécessaire à l’activité des BEs et la taille des chaînes transférées. Les résultats obtenus pointent vers un mécanisme d’action intramoléculaire de BE2.2.
BE2.2 and BE2.1 are the two genetically independent branching enzymes (BE) isoforms involved in transitory starch synthesis in A. thaliana and belong to family GH13_8 (according to CAZy database). Both are classified as type II BE due to their amino acid sequence. In Arabidopsis leaves, they are the only enzymes that catalyze the formation of α-1,6 branch points by cleaving α-1,4 linkages and transferring the newly formed reducing end in α-1,6 position through an intra or intermolecular mechanism. In this work, we report in vitro enzymatic characterization and structural analysis of A. thaliana BEs, these results were compared to E. coli BE enzymatic analysis (GlgB, type I enzyme). Structural analysis using SAXS approach was used to evaluate A. thaliana BEs oligomeric state, shape in solution and to determine BE organization. In vitro enzymatic analyses were performed using spectrophotometry assays to establish their catalytic parameters such as pH, temperature and also KM for amylose and amylopectin. Native PAGE analyses were also used to assess BEs behaviour in the presence or absence of substrates and to determine their affinity constant (Ks) for amylopectin and amylose. Enzymatic characterization reveals that both A. thaliana BEs have more affinity for amylopectin than for amylose, contrary to GlgB. Moreover, interaction of A. thaliana BEs with branched substrates induces protein oligomerization and/or conformational changes. Finally, determination of the minimal length of their substrate and characterization of reaction products were performed using anions exchange chromatography analyses. Taken together, our data point to an intramolecular mechanism of action of BE2.2.
20-03-2019
20-03-2019
Thèse
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Be innovative to be green: how consumers respond to eco-innovative product designs
Be innovative to be green: how consumers respond to eco-innovative product designs


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L'éco-innovation est un moyen efficace pour les entreprises de répondre aux préoccupations environnementales croissantes des clients. Cette thèse propose que la conception des produits, ainsi que les variables liées à la consommation et à la situation, peuvent avoir une influence positive ou négative sur le consommateur. Les résultats de cinq expériences montrent comment les consommateurs réagissent aux conceptions de produits éco-innovants dans diverses catégories de produits Internet-of-Things (IoT). Nous découvrons l'effet des compromis entre les caractéristiques innovantes et les avantages écologiques sur les réponses des consommateurs (étude 1). Nos résultats montrent également que les éléments écologiques dans les conceptions de produits éco-innovants peuvent déclencher différentes réactions des consommateurs (étude 2). De plus, cette thèse mets en lumière les intentions d'achat des consommateurs par rapport à la conception des produits et de leur innovation écologique (étude 3). Nous documentons également les associations de consommateurs entre la détectabilité d’un attribut respectueux de l’environnement et l’éco-respect des produits et la qualité globale du produit, ce qui affecte leurs préférences et leur intention d’adopter une éco-innovation (étude 4). Enfin, nous soulignons que les consommateurs évaluent positivement ou non les éco-innovations selon le pays de fabrication et de sa compatibilité avec l’éco-respect des produits (étude 5). La thèse se termine par des conseils théoriques et managériaux pour les entreprises sur les meilleures pratiques en la réalisation d'avantages concurrentiels dans un contexte d'éco-innovation.
The introduction of eco-innovation is considered an effective way for companies to strategically align themselves with consumers’ increasing environmental concerns. Drawing on the sustainability and innovation literature, this dissertation proposes that product design factors, individual differences, and situational variables, significantly influence consumer responses to eco-innovation. The findings of five online experiments explore the underlying mechanisms of how consumers respond to eco-innovative product designs across various Internet-of-Things product categories. Specifically, we uncover the effect of trade-offs between innovative features and eco-friendly benefits on consumer responses and shine new light on the moderating role of consumer beliefs about eco-friendly product effectiveness (Study 1). Our results also show that different types of eco-friendly attributes in new product designs trigger different consumer responses (Study 2). Moreover, this dissertation sheds light on the nature of eco-friendly consumer innovativeness and its interaction effects with perceived trade-offs in eco-innovative product designs on consumers’ product evaluation and purchase intentions (Study 3). We also document consumers’ associations between detachability of an eco-friendly attribute on consumer responses (Study 4). Finally, we highlight that consumers’ evaluations of eco-innovation hinge on ecological country of manufacture and its congruence with product eco-friendliness (Study 5). The dissertation concludes with theoretical and managerial implications, such as advice for firms on the best practices for competitive advantage achievement in an eco-innovation context.
L'éco-innovation est un moyen efficace pour les entreprises de répondre aux préoccupations environnementales croissantes des clients. Cette thèse propose que la conception des produits, ainsi que les variables liées à la consommation et à la situation, peuvent avoir une influence positive ou négative sur le consommateur. Les résultats de cinq expériences montrent comment les consommateurs réagissent aux conceptions de produits éco-innovants dans diverses catégories de produits Internet-of-Things (IoT). Nous découvrons l'effet des compromis entre les caractéristiques innovantes et les avantages écologiques sur les réponses des consommateurs (étude 1). Nos résultats montrent également que les éléments écologiques dans les conceptions de produits éco-innovants peuvent déclencher différentes réactions des consommateurs (étude 2). De plus, cette thèse mets en lumière les intentions d'achat des consommateurs par rapport à la conception des produits et de leur innovation écologique (étude 3). Nous documentons également les associations de consommateurs entre la détectabilité d’un attribut respectueux de l’environnement et l’éco-respect des produits et la qualité globale du produit, ce qui affecte leurs préférences et leur intention d’adopter une éco-innovation (étude 4). Enfin, nous soulignons que les consommateurs évaluent positivement ou non les éco-innovations selon le pays de fabrication et de sa compatibilité avec l’éco-respect des produits (étude 5). La thèse se termine par des conseils théoriques et managériaux pour les entreprises sur les meilleures pratiques en la réalisation d'avantages concurrentiels dans un contexte d'éco-innovation.
The introduction of eco-innovation is considered an effective way for companies to strategically align themselves with consumers’ increasing environmental concerns. Drawing on the sustainability and innovation literature, this dissertation proposes that product design factors, individual differences, and situational variables, significantly influence consumer responses to eco-innovation. The findings of five online experiments explore the underlying mechanisms of how consumers respond to eco-innovative product designs across various Internet-of-Things product categories. Specifically, we uncover the effect of trade-offs between innovative features and eco-friendly benefits on consumer responses and shine new light on the moderating role of consumer beliefs about eco-friendly product effectiveness (Study 1). Our results also show that different types of eco-friendly attributes in new product designs trigger different consumer responses (Study 2). Moreover, this dissertation sheds light on the nature of eco-friendly consumer innovativeness and its interaction effects with perceived trade-offs in eco-innovative product designs on consumers’ product evaluation and purchase intentions (Study 3). We also document consumers’ associations between detachability of an eco-friendly attribute on consumer responses (Study 4). Finally, we highlight that consumers’ evaluations of eco-innovation hinge on ecological country of manufacture and its congruence with product eco-friendliness (Study 5). The dissertation concludes with theoretical and managerial implications, such as advice for firms on the best practices for competitive advantage achievement in an eco-innovation context.
19-03-2019
19-03-2019
Thèse
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