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Monitoring of aerosol chemical composition by remote sensing: Verification of the concept and methodology development
Monitoring of aerosol chemical composition by remote sensing: Verification of the concept and methodology development


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La détermination de la composition chimique des aérosols atmosphériques est essentielle pour le climat terrestre et l’environnement. Néanmoins, les mesures in situ qui permettent d’accéder à cette composition sont limitées et les modèles de chimie-transport peuvent ne pas bien représenter la réalité. Notre travail de thèse a consisté à développer une nouvelle approche afin de remonter à la composition des aérosols à grande échelle par télédétection. Les modèles de mélange des composants des aérosols, soit par proportion en volume soit par l’approximation de Maxwell Garnett qui relient les propriétés optiques à la composition, ont été incorporés dans l’algorithme de restitution des propriétés atmosphériques (GRASP). La nouveauté du concept réside dans la restitution directe des composants chimiques de l’aérosol plutôt que dans une estimation indirecte à partir des propriétés optiques retrouvées. Les tests synthétiques ont montré une sensibilité des observations du satellite POLDER/PARASOL à la présence d’éléments chimiques clés des aérosols. La méthodologie a ensuite été appliquée aux mesures réelles. Les caractéristiques optiques dérivées de PARASOL en utilisant le module de composition chimique ont montré un bon accord (R de ~ 0,9 pour l’épaisseur optique) avec nos mesures de référence — le réseau AERONET. La méthodologie a aussi été appliquée aux mesures de AERONET. Les variabilités spatiale et temporelle de la composition de l’aérosol ainsi retrouvée correspondent bien à nos attentes. La composition obtenue a également été validée à l’aide de données de campagne de terrain et a pu être comparée avec les simulations réalisées avec le modèle chimie-transport GOCART.
Determination of atmospheric aerosol chemical composition has a great importance for Earth’s climate and environment. However, in situ measurements that enable determination of aerosol composition are limited in time and space, while simulations by chemical transport models may not accurately describe the reality. The current thesis presents a novel methodology for monitoring of aerosol composition by remote sensing on large spatial and temporal scale. Namely, the volume-weighted and Maxwell Garnett models, which link the aerosol optical properties and chemical composition, were incorporated into the first versatile algorithm (GRASP) that derives the atmospheric properties from remote sensing. The concept proposes the direct retrieval of fractions of aerosol chemical components instead of post-processing estimate of the aerosol composition from the retrieved optical properties (refractive index, aerosol sizes). The tests showed sufficient sensitivity of the POLDER/PARASOL satellite observations to presence of key aerosol chemical elements. Then, the methodology was applied for the real PARASOL measurements. The aerosol optical characteristics derived from PARASOL using the chemical composition module demonstrated a good agreement with our reference measurements – AERONET ground-based network (e.g., R of ~ 0.9 for aerosol optical thickness). The methodology was then applied to the AERONET measurements as well. The obtained spatial and temporal patterns of aerosol composition agree well with known physical expectations. The retried aerosol composition was validated using available field campaign data and inter-compared with GOCART chemical transport model simulations.
La détermination de la composition chimique des aérosols atmosphériques est essentielle pour le climat terrestre et l’environnement. Néanmoins, les mesures in situ qui permettent d’accéder à cette composition sont limitées et les modèles de chimie-transport peuvent ne pas bien représenter la réalité. Notre travail de thèse a consisté à développer une nouvelle approche afin de remonter à la composition des aérosols à grande échelle par télédétection. Les modèles de mélange des composants des aérosols, soit par proportion en volume soit par l’approximation de Maxwell Garnett qui relient les propriétés optiques à la composition, ont été incorporés dans l’algorithme de restitution des propriétés atmosphériques (GRASP). La nouveauté du concept réside dans la restitution directe des composants chimiques de l’aérosol plutôt que dans une estimation indirecte à partir des propriétés optiques retrouvées. Les tests synthétiques ont montré une sensibilité des observations du satellite POLDER/PARASOL à la présence d’éléments chimiques clés des aérosols. La méthodologie a ensuite été appliquée aux mesures réelles. Les caractéristiques optiques dérivées de PARASOL en utilisant le module de composition chimique ont montré un bon accord (R de ~ 0,9 pour l’épaisseur optique) avec nos mesures de référence — le réseau AERONET. La méthodologie a aussi été appliquée aux mesures de AERONET. Les variabilités spatiale et temporelle de la composition de l’aérosol ainsi retrouvée correspondent bien à nos attentes. La composition obtenue a également été validée à l’aide de données de campagne de terrain et a pu être comparée avec les simulations réalisées avec le modèle chimie-transport GOCART.
Determination of atmospheric aerosol chemical composition has a great importance for Earth’s climate and environment. However, in situ measurements that enable determination of aerosol composition are limited in time and space, while simulations by chemical transport models may not accurately describe the reality. The current thesis presents a novel methodology for monitoring of aerosol composition by remote sensing on large spatial and temporal scale. Namely, the volume-weighted and Maxwell Garnett models, which link the aerosol optical properties and chemical composition, were incorporated into the first versatile algorithm (GRASP) that derives the atmospheric properties from remote sensing. The concept proposes the direct retrieval of fractions of aerosol chemical components instead of post-processing estimate of the aerosol composition from the retrieved optical properties (refractive index, aerosol sizes). The tests showed sufficient sensitivity of the POLDER/PARASOL satellite observations to presence of key aerosol chemical elements. Then, the methodology was applied for the real PARASOL measurements. The aerosol optical characteristics derived from PARASOL using the chemical composition module demonstrated a good agreement with our reference measurements – AERONET ground-based network (e.g., R of ~ 0.9 for aerosol optical thickness). The methodology was then applied to the AERONET measurements as well. The obtained spatial and temporal patterns of aerosol composition agree well with known physical expectations. The retried aerosol composition was validated using available field campaign data and inter-compared with GOCART chemical transport model simulations.
04-02-2019
04-02-2019
Thèse
Thèse

Modélisation multiéchelle du comportement mécanique des gaz shales
Modélisation multiéchelle du comportement mécanique des gaz shales


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L’objectif principal est d’étudier l’influence de la microstructure sur le comportement macroscopique des roches hétérogènes, particulièrement, la roche de schiste de Vaca Muerta. Des modèles micromécaniques sont développés par des techniques d’homogénéisation bien adaptées. La microstructure de cette roche a été étudiée afin de définir le volume élémentaire représentatif indispensable pour la mise en œuvre d’une approche micromécanique. Le matériau est modélisé comme un milieu hétérogène, constitué à l’échelle mésoscopique d’une matrice composite dans laquelle sont plongés différents types d’inclusions. A une échelle plus petite, des fins grains de calcite et kérogéne sont immergés dans une matrice argileuse poreuse. L’homogénéisation du comportement instantané est établie dans le contexte de l’élastoplasticité de la matrice argileuse et de la décohésion progressive des inclusions: la transition d’échelle nano-micro aboutit au domaine de résistance de la phase argileuse où la phase solide est considérée comme un matériau cohésif-frottant obéissant au critère de Drucker-Prager. La méthode de Hill est utilisée comme moyen d’homogénéisation pour les transitions micro-méso et méso-macro. Ensuite, le comportement à long terme est défini en terme de la dégradation de la microstructure et en particulier, de la matrice argileuse. Finalement, un modèle micromécanique simplifié est développé pour étudier le comportement à long terme, des roches argileuses et de schistes, dans le contexte de la viscoplasticité de la matrice argileuse. En se basant sur ce modèle, pour l’application industrielle, nous étudions l’interaction entre la roche Vaca Muerta et les grains de proppants.
The main objective of this thesis is to study the influence of microstructure on the macroscopic mechanical behavior of heterogeneous rocks, particularly Vaca Muerta shale rock. In this context, micromechanical models are developed by well-adapted homogenization techniques. The microstructure of this rock has been extensively studied in order to define the representative elementary volume indispensable for the implementation of a micromechanical approach. The studied material is modeled as a heterogeneous medium, made up, at mesoscale, of a composite matrix in which are dipped different types of inclusions. On a smaller scale, fine grains of calcite and kerogen are immersed in a porous clay matrix. The homogenization of non-linear instantaneous behavior is established in the context of clay matrix elastoplasticity and the progressive debonding of mineral inclusions: the nano-micro transition leads to the strength domain of the porous clay phase where the solid phase is considered to be a cohesive-frictional material that obeys to the classic Drucker-Prager criterion. Hill’s incremental method is used as a homogenization means at micro-meso and meso-macro transitions. Next, the long-term behavior of the studied material is defined in terms of microstructure degradation. Finally, a simplified micomechanical model is developed to study long-term behavior of clayey and shale rocks in the context of clay matrix viscoplasticity. Based on this model, for the industrial application of the thesis, we study the interaction between Vaca Muerta shale rock and spherical grains of proppants.
L’objectif principal est d’étudier l’influence de la microstructure sur le comportement macroscopique des roches hétérogènes, particulièrement, la roche de schiste de Vaca Muerta. Des modèles micromécaniques sont développés par des techniques d’homogénéisation bien adaptées. La microstructure de cette roche a été étudiée afin de définir le volume élémentaire représentatif indispensable pour la mise en œuvre d’une approche micromécanique. Le matériau est modélisé comme un milieu hétérogène, constitué à l’échelle mésoscopique d’une matrice composite dans laquelle sont plongés différents types d’inclusions. A une échelle plus petite, des fins grains de calcite et kérogéne sont immergés dans une matrice argileuse poreuse. L’homogénéisation du comportement instantané est établie dans le contexte de l’élastoplasticité de la matrice argileuse et de la décohésion progressive des inclusions: la transition d’échelle nano-micro aboutit au domaine de résistance de la phase argileuse où la phase solide est considérée comme un matériau cohésif-frottant obéissant au critère de Drucker-Prager. La méthode de Hill est utilisée comme moyen d’homogénéisation pour les transitions micro-méso et méso-macro. Ensuite, le comportement à long terme est défini en terme de la dégradation de la microstructure et en particulier, de la matrice argileuse. Finalement, un modèle micromécanique simplifié est développé pour étudier le comportement à long terme, des roches argileuses et de schistes, dans le contexte de la viscoplasticité de la matrice argileuse. En se basant sur ce modèle, pour l’application industrielle, nous étudions l’interaction entre la roche Vaca Muerta et les grains de proppants.
The main objective of this thesis is to study the influence of microstructure on the macroscopic mechanical behavior of heterogeneous rocks, particularly Vaca Muerta shale rock. In this context, micromechanical models are developed by well-adapted homogenization techniques. The microstructure of this rock has been extensively studied in order to define the representative elementary volume indispensable for the implementation of a micromechanical approach. The studied material is modeled as a heterogeneous medium, made up, at mesoscale, of a composite matrix in which are dipped different types of inclusions. On a smaller scale, fine grains of calcite and kerogen are immersed in a porous clay matrix. The homogenization of non-linear instantaneous behavior is established in the context of clay matrix elastoplasticity and the progressive debonding of mineral inclusions: the nano-micro transition leads to the strength domain of the porous clay phase where the solid phase is considered to be a cohesive-frictional material that obeys to the classic Drucker-Prager criterion. Hill’s incremental method is used as a homogenization means at micro-meso and meso-macro transitions. Next, the long-term behavior of the studied material is defined in terms of microstructure degradation. Finally, a simplified micomechanical model is developed to study long-term behavior of clayey and shale rocks in the context of clay matrix viscoplasticity. Based on this model, for the industrial application of the thesis, we study the interaction between Vaca Muerta shale rock and spherical grains of proppants.
04-02-2019
04-02-2019
Thèse
Thèse

Modeling and characterization of mode coupling in next generation of few mode optical fibers
Modeling and characterization of mode coupling in next generation of few mode optical fibers


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Les fibres optiques légèrement multimodes (FMF) sont une classe de fibres optiques multimodes. Dans le domaine de la télécommunication, chaque mode d’une FMF peut être utilisé comme un canal indépendant de transmission, ainsi, des débits bien supérieurs aux fibres optiques conventionnelles pourrait être atteint. Cependant, l'un des problèmes à l'utilisation de ce type de fibre est le couplage de mode et la dispersion de mode qui dégradent les performances de transmission. Cette thèse entre dans le cadre de l’étude du couplage de mode de différents profils de fibre. Ce travail se décompose en deux axes : i) la modélisation du couplage de mode qui est effectué en considérant la fibre comme une concaténation de plusieurs segments courbés, dont chaque segment est associé à un rayon de courbure aléatoire. ii) La mesure du couplage localisée qui est basé sur la méthode expérimentale A-S2. A l’aide de ce modèle et de ces mesures, nous pouvons confirmer l’absence ou la présence de couplage d’une fibre exposée à des micro-courbures ou à une perturbation aléatoire.
Few multimode fiber (FMF) is a class of multimode fiber. Each mode of a FMF is considered as an independent transmission channel in telecommunication field. Thus, much higher rates than conventional optical fibers could be achieved. However, this fiber can present the mode coupling and mode dispersion that can degrade the transmission performance. The mode coupling over different fiber profiles is studied in this thesis. This work is divided into two parts: i) the modeling of the mode coupling considering the fiber as a concatenation of several curved segments, and each piece is associated with a random bending radius R. ii) The measurement of localized coupling which is based on the experimental method A-S2. Using this model and these measurements, we can demonstrate the absence or the presence of coupling of a fiber exposed to micro-curvatures or a random perturbation.
Les fibres optiques légèrement multimodes (FMF) sont une classe de fibres optiques multimodes. Dans le domaine de la télécommunication, chaque mode d’une FMF peut être utilisé comme un canal indépendant de transmission, ainsi, des débits bien supérieurs aux fibres optiques conventionnelles pourrait être atteint. Cependant, l'un des problèmes à l'utilisation de ce type de fibre est le couplage de mode et la dispersion de mode qui dégradent les performances de transmission. Cette thèse entre dans le cadre de l’étude du couplage de mode de différents profils de fibre. Ce travail se décompose en deux axes : i) la modélisation du couplage de mode qui est effectué en considérant la fibre comme une concaténation de plusieurs segments courbés, dont chaque segment est associé à un rayon de courbure aléatoire. ii) La mesure du couplage localisée qui est basé sur la méthode expérimentale A-S2. A l’aide de ce modèle et de ces mesures, nous pouvons confirmer l’absence ou la présence de couplage d’une fibre exposée à des micro-courbures ou à une perturbation aléatoire.
Few multimode fiber (FMF) is a class of multimode fiber. Each mode of a FMF is considered as an independent transmission channel in telecommunication field. Thus, much higher rates than conventional optical fibers could be achieved. However, this fiber can present the mode coupling and mode dispersion that can degrade the transmission performance. The mode coupling over different fiber profiles is studied in this thesis. This work is divided into two parts: i) the modeling of the mode coupling considering the fiber as a concatenation of several curved segments, and each piece is associated with a random bending radius R. ii) The measurement of localized coupling which is based on the experimental method A-S2. Using this model and these measurements, we can demonstrate the absence or the presence of coupling of a fiber exposed to micro-curvatures or a random perturbation.
04-02-2019
04-02-2019
Thèse
Thèse

Fault diagnosis and fault tolerant control design for physically linked 2WD mobile robots systems
Fault diagnosis and fault tolerant control design for physically linked 2WD mobile robots systems


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Dans les environnements difficiles résultant de catastrophes naturelles ou d'accidents industriels, des robots mobiles peuvent être utilisés pour réduire les interventions humaines. Ces robots doivent pouvoir parcourir de longues distances, suivre des trajectoires précises, transporter des matériels et instruments, tout en étant robustes aux perturbations et aux défaillances éventuelles de leurs composants (capteurs, actionneurs). Dans cette thèse, nous considérons des systèmes composés de robots mobiles à deux roues motrices (2WD), reliés physiquement entre eux. Nous proposons des lois de commande permettant au système multi-robot de suivre une trajectoire de référence malgré la présence de défauts d'actionneurs. Différentes commandes tolérantes aux fautes (FTC : Fault Tolerant Control) sont proposées. Certaines sont des commandes dîtes passives, qui sont conçues pour être robustes à des défauts actionneurs sélectionnés, d’autres sont dîtes actives puisqu’elles intègrent un algorithme de diagnostic (observateur adaptatif non linéaire) qui détecte, localise et estime les défauts. Des résultats de simulation sont présentés tout au long de la thèse pour vérifier la validité et montrer les performances des algorithmes de commande tolérante proposés.
In harsh environments resulting from natural disasters or industrial accidents, reducing human interventions by increasing robotic operations is desirable. The main challenges to be considered are not only that the robots should be able to go over long distances and operate for relatively long periods, but also make the global system tolerant to actuators’ failures. In this thesis, to overcome these challenges, systems composed of multi-linked two-wheel drive (2WD) mobile robots are considered. The objective of these multi-robot systems is to asymptotically track a reference trajectory, despite the presence of actuator faults. In this thesis, we design original Fault Tolerant Control (FTC) schemes. Some of them are passive methods, i.e. robust control laws to given failures, and other ones are active FTC which include a Fault Diagnosis (FD) algorithm (nonlinear adaptive observer) that detects, localizes and estimates the faults, and finally adapt the control actions to the faulty situations. Simulation results are presented all along the thesis to verify the validity of the proposed control algorithms and to show the performance of the FTC schemes.
Dans les environnements difficiles résultant de catastrophes naturelles ou d'accidents industriels, des robots mobiles peuvent être utilisés pour réduire les interventions humaines. Ces robots doivent pouvoir parcourir de longues distances, suivre des trajectoires précises, transporter des matériels et instruments, tout en étant robustes aux perturbations et aux défaillances éventuelles de leurs composants (capteurs, actionneurs). Dans cette thèse, nous considérons des systèmes composés de robots mobiles à deux roues motrices (2WD), reliés physiquement entre eux. Nous proposons des lois de commande permettant au système multi-robot de suivre une trajectoire de référence malgré la présence de défauts d'actionneurs. Différentes commandes tolérantes aux fautes (FTC : Fault Tolerant Control) sont proposées. Certaines sont des commandes dîtes passives, qui sont conçues pour être robustes à des défauts actionneurs sélectionnés, d’autres sont dîtes actives puisqu’elles intègrent un algorithme de diagnostic (observateur adaptatif non linéaire) qui détecte, localise et estime les défauts. Des résultats de simulation sont présentés tout au long de la thèse pour vérifier la validité et montrer les performances des algorithmes de commande tolérante proposés.
In harsh environments resulting from natural disasters or industrial accidents, reducing human interventions by increasing robotic operations is desirable. The main challenges to be considered are not only that the robots should be able to go over long distances and operate for relatively long periods, but also make the global system tolerant to actuators’ failures. In this thesis, to overcome these challenges, systems composed of multi-linked two-wheel drive (2WD) mobile robots are considered. The objective of these multi-robot systems is to asymptotically track a reference trajectory, despite the presence of actuator faults. In this thesis, we design original Fault Tolerant Control (FTC) schemes. Some of them are passive methods, i.e. robust control laws to given failures, and other ones are active FTC which include a Fault Diagnosis (FD) algorithm (nonlinear adaptive observer) that detects, localizes and estimates the faults, and finally adapt the control actions to the faulty situations. Simulation results are presented all along the thesis to verify the validity of the proposed control algorithms and to show the performance of the FTC schemes.
04-02-2019
04-02-2019
Thèse
Thèse

Contribution au BIST in-situ : Intégration sur silicium d’un banc de caractérisation en bruit en bande D
Contribution au BIST in-situ : Intégration sur silicium d’un banc de caractérisation en bruit en bande D


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Les progrès des technologies Silicium permettent aujourd’hui de concevoir des circuits électroniques fonctionnant en bande de fréquence millimétrique, grâce à des composants de plus en plus performants. Ces évolutions sont possibles grâce aux performances des transistors, dont les fréquences de fonctionnement sont désormais au-delà de 300 GHz. Pour assurer la conception de circuits dont la taille diminue drastiquement de technologie en technologie, les composants disponibles, et plus particulièrement les transistors, doivent être fidèlement modélisés. Leur modélisation est basée sur des caractérisations en paramètres S, en puissance ainsi qu'en bruit. La caractérisation en bruit permet une extraction des quatre paramètres de bruit des transistors, afin de représenter finement leur comportement bruyant. En bande D (110-170 GHz), l'instrumentation sur-table dédiée n'est pas disponible dans le commerce. Il est donc nécessaire de développer des solutions de test intégrées sur Silicium, afin de limiter les pertes induites par les accès au dispositif sous test. Ces travaux de thèse ont eu pour objectif de concevoir, en technologie BiCMOS 55 nm de STMicroelectronics, un banc de caractérisation en bruit in-situ. Ce dernier est composé d’un récepteur de bruit, d’un synthétiseur d'impédances, d’un amplificateur faible bruit ainsi que d’une source de puissance. L'extraction des quatre paramètres de bruit d'un transistor bipolaire est alors effectuée grâce à plusieurs étapes de filtrage. Enfin, les perspectives liées à ces travaux de recherche sont évoquées, en particulier l'intégration du banc in-situ dans des sondes de test permettant de caractériser de manière industrielle.
The progress of the silicon technologies allows today the design of electronic circuits working in the millimeter-wave frequency band, thanks to more and more efficient components. These evolutions are possible thanks to the performances of transistors, which operating frequencies beyond 300 GHz. To insure the design of circuits which size decreases drastically from technology to technology, the available components, and more particularly transistors, must be faithfully modelled. Their modelling is based on characterizations in S parameters, power and noise. The noise characterization of transistors allows to know their noisy behaviors by extracting their four noise parameters. In the D-band (110-170 GHz), the commercial characterization tools are not available. Thus, it is necessary to develop integrated test solutions on silicon in order to limit losses due to accesses and probes and make the measurement suitable. This thesis research aimed at designing, with the BiCMOS 55 nm technology of STMicroelectronics, an in-situ noise characterization bench. The latter consists of a noise receiver, an impedance synthesizer, a low noise amplifier as well as a D-band power source. The extraction of four noise parameters of a bipolar transistor is then made thanks to several steps of filtering. Finally, the perspectives bound to these research works are evoked, in particular the integration of the in-situ bench in test-probes allowing to characterize in an industrial way.
Les progrès des technologies Silicium permettent aujourd’hui de concevoir des circuits électroniques fonctionnant en bande de fréquence millimétrique, grâce à des composants de plus en plus performants. Ces évolutions sont possibles grâce aux performances des transistors, dont les fréquences de fonctionnement sont désormais au-delà de 300 GHz. Pour assurer la conception de circuits dont la taille diminue drastiquement de technologie en technologie, les composants disponibles, et plus particulièrement les transistors, doivent être fidèlement modélisés. Leur modélisation est basée sur des caractérisations en paramètres S, en puissance ainsi qu'en bruit. La caractérisation en bruit permet une extraction des quatre paramètres de bruit des transistors, afin de représenter finement leur comportement bruyant. En bande D (110-170 GHz), l'instrumentation sur-table dédiée n'est pas disponible dans le commerce. Il est donc nécessaire de développer des solutions de test intégrées sur Silicium, afin de limiter les pertes induites par les accès au dispositif sous test. Ces travaux de thèse ont eu pour objectif de concevoir, en technologie BiCMOS 55 nm de STMicroelectronics, un banc de caractérisation en bruit in-situ. Ce dernier est composé d’un récepteur de bruit, d’un synthétiseur d'impédances, d’un amplificateur faible bruit ainsi que d’une source de puissance. L'extraction des quatre paramètres de bruit d'un transistor bipolaire est alors effectuée grâce à plusieurs étapes de filtrage. Enfin, les perspectives liées à ces travaux de recherche sont évoquées, en particulier l'intégration du banc in-situ dans des sondes de test permettant de caractériser de manière industrielle.
The progress of the silicon technologies allows today the design of electronic circuits working in the millimeter-wave frequency band, thanks to more and more efficient components. These evolutions are possible thanks to the performances of transistors, which operating frequencies beyond 300 GHz. To insure the design of circuits which size decreases drastically from technology to technology, the available components, and more particularly transistors, must be faithfully modelled. Their modelling is based on characterizations in S parameters, power and noise. The noise characterization of transistors allows to know their noisy behaviors by extracting their four noise parameters. In the D-band (110-170 GHz), the commercial characterization tools are not available. Thus, it is necessary to develop integrated test solutions on silicon in order to limit losses due to accesses and probes and make the measurement suitable. This thesis research aimed at designing, with the BiCMOS 55 nm technology of STMicroelectronics, an in-situ noise characterization bench. The latter consists of a noise receiver, an impedance synthesizer, a low noise amplifier as well as a D-band power source. The extraction of four noise parameters of a bipolar transistor is then made thanks to several steps of filtering. Finally, the perspectives bound to these research works are evoked, in particular the integration of the in-situ bench in test-probes allowing to characterize in an industrial way.
04-02-2019
04-02-2019
Thèse
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Propriétés physico-chimiques, optiques et identification des sources des aérosols en Afrique de l’Ouest
Propriétés physico-chimiques, optiques et identification des sources des aérosols en Afrique de l’Ouest


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Ce travail de thèse a consisté à étudier la nature chimique, les origines, ainsi que les propriétés des aérosols en Afrique de l’Ouest. Nous avons en particulier recherché les liens entre la composition chimique des particules fines en surface et les propriétés optiques des aérosols. Notre étude s’est appuyée sur les mesures effectuées au cours de la campagne de terrain SHADOW sur le site de M’Bour (Sénégal) durant deux périodes d’observations intensives : mars à juin 2015 (POI-1) et novembre 2015 à janvier 2016 (POI-2). Un dispositif instrumental permettant une caractérisation chimique en ligne et à haute résolution temporelle des aérosols submicroniques (TEOM-FDMS, ACSM, aéthalomètre) a été mis en place, en parallèle d’instruments de mesure des propriétés optiques des aérosols en surface (aéthalomètre, néphélomètre) et sur la colonne atmosphérique par télédétection (photomètre, Lidar). Les données météorologiques couplées à différents outils statistiques ont permis de classer les espèces ayant une contribution locale et/ou régionale, et d’identifier les zones sources à l’origine des fortes concentrations. La modélisation sources-récepteur (PMF) a permis une analyse approfondie de la fraction organique des PM1, mettant en évidence une photochimie très active et l’influence d’activités anthropiques spécifiques (incinération de déchets, fumage de poisson). Nous avons pu caractériser, selon la saison, les types d’aérosols contribuant majoritairement à l’extinction des particules fines mesurée en surface à M’Bour, ainsi que mettre en évidence les liens/différences entre mesures de télédétection et propriétés chimiques/optiques des particules fines au cours des deux POI.
The aim of this thesis consists in studying the chemical nature, the origins as well as the optical properties of aerosols in West Africa. We focused on establishing the links between the chemical composition of fine particles at surface and aerosols optical properties. Our study is based on measurements acquired during the SHADOW field campaign, implemented on the M’Bour (Senegal) site during two intensive observation periods: March to June 2015 (IOP-1) and November 2015 to January 2016 (IOP-2). For this purpose, an instrumentation allowing online chemical characterization of surface PM1 (ACSM, TEOM-FDMS, aethalometer), at high time resolution, was implemented in parallel with instruments measuring aerosols optical properties at surface (aethalometer, nephelometer) and along the atmospheric column by remote sensing (Lidar, photometer). The coupling of meteorological data with statistical tools allowed determining the local and/or regional contribution of the different species, and identifying the source areas responsible for the high concentrations observed on site. The source receptor model (PM) allowed to further investigate the submicronic organic fraction, highlighting a fast photochemistry and the influence of specific anthropogenic activities (waste burning, fish smoking). We were also able to characterize, per season, the type of aerosols contributing to the fine particle extinction measured at surface, as well as to show links/differences between remote sensing and surface chemical/optical properties of fines particles during the two IOP.
Ce travail de thèse a consisté à étudier la nature chimique, les origines, ainsi que les propriétés des aérosols en Afrique de l’Ouest. Nous avons en particulier recherché les liens entre la composition chimique des particules fines en surface et les propriétés optiques des aérosols. Notre étude s’est appuyée sur les mesures effectuées au cours de la campagne de terrain SHADOW sur le site de M’Bour (Sénégal) durant deux périodes d’observations intensives : mars à juin 2015 (POI-1) et novembre 2015 à janvier 2016 (POI-2). Un dispositif instrumental permettant une caractérisation chimique en ligne et à haute résolution temporelle des aérosols submicroniques (TEOM-FDMS, ACSM, aéthalomètre) a été mis en place, en parallèle d’instruments de mesure des propriétés optiques des aérosols en surface (aéthalomètre, néphélomètre) et sur la colonne atmosphérique par télédétection (photomètre, Lidar). Les données météorologiques couplées à différents outils statistiques ont permis de classer les espèces ayant une contribution locale et/ou régionale, et d’identifier les zones sources à l’origine des fortes concentrations. La modélisation sources-récepteur (PMF) a permis une analyse approfondie de la fraction organique des PM1, mettant en évidence une photochimie très active et l’influence d’activités anthropiques spécifiques (incinération de déchets, fumage de poisson). Nous avons pu caractériser, selon la saison, les types d’aérosols contribuant majoritairement à l’extinction des particules fines mesurée en surface à M’Bour, ainsi que mettre en évidence les liens/différences entre mesures de télédétection et propriétés chimiques/optiques des particules fines au cours des deux POI.
The aim of this thesis consists in studying the chemical nature, the origins as well as the optical properties of aerosols in West Africa. We focused on establishing the links between the chemical composition of fine particles at surface and aerosols optical properties. Our study is based on measurements acquired during the SHADOW field campaign, implemented on the M’Bour (Senegal) site during two intensive observation periods: March to June 2015 (IOP-1) and November 2015 to January 2016 (IOP-2). For this purpose, an instrumentation allowing online chemical characterization of surface PM1 (ACSM, TEOM-FDMS, aethalometer), at high time resolution, was implemented in parallel with instruments measuring aerosols optical properties at surface (aethalometer, nephelometer) and along the atmospheric column by remote sensing (Lidar, photometer). The coupling of meteorological data with statistical tools allowed determining the local and/or regional contribution of the different species, and identifying the source areas responsible for the high concentrations observed on site. The source receptor model (PM) allowed to further investigate the submicronic organic fraction, highlighting a fast photochemistry and the influence of specific anthropogenic activities (waste burning, fish smoking). We were also able to characterize, per season, the type of aerosols contributing to the fine particle extinction measured at surface, as well as to show links/differences between remote sensing and surface chemical/optical properties of fines particles during the two IOP.
01-02-2019
01-02-2019
Thèse
Thèse

Néo-fonctionnalisation des acyltransférases de la famille des BAHD : conséquences sur le métabolisme des acides hydroxycinnamiques des Astéracées
Néo-fonctionnalisation des acyltransférases de la famille des BAHD : conséquences sur le métabolisme des acides hydroxycinnamiques des Astéracées


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Chaque étape marquante de l’évolution de la lignée verte, notamment la conquête du milieu terrestre, a été marquée par l’émergence de nouvelles voies métaboliques notamment au sein du métabolisme spécialisé via des évènements de duplication et de néo-fonctionnalisation de gènes. Ces mécanismes cruciaux constituent l’un des moteurs de l’évolution en permettant l’apparition de nouvelles molécules. Celles-ci, apparues de manière aléatoire, peuvent conférer un avantage évolutif pour l’organisme dans un environnement donné et leur métabolisme peut donc être maintenu sous la pression de sélection. Au-delà de l’intérêt pour la plante, de nombreux métabolites spécialisés présentent des propriétés nutritionnelles et thérapeutiques exceptionnelles. Le décryptage minutieux des voies de biosynthèse est un élément essentiel à la valorisation de ces composés. Une approche de génétique inverse a été conduite afin de caractériser le métabolisme des acides hydroxycinnamiques majoritaires accumulés chez la chicorée. La recherche de gènes candidats a permis l’identification de 7 séquences appartenant au sous-clade Vb de la superfamille des acyltransférases de type BAHD. Les caractérisations biochimiques et fonctionnelles de ces gènes ont démontré l’implication pressentie de 5 d’entre eux dans la synthèse d’acide cholorogénique et composés apparentés soulevant ainsi la question de la redondance fonctionnelle de ces gènes. Les 2 gènes suivants sont, quant à eux, à l’origine de l’émergence d’un nouveau type de phénolamide spécifique du manteau pollinique des Astéracées. La possible contribution de cette diversification métabolique dans le succès évolutif de cette famille est alors envisagée.
Each milestone in the evolution of the green lineage, notably terrestrialization, was supported by the emergence of new metabolic pathways, particularly within the specialized metabolism via gene duplication and neo-functionalization events. These crucial mechanisms, leading to the emergence of new molecules, are one of the driving forces of evolution. These randomly appeared molecules can confer an evolutionary advantage for the host organism in a given environment, and their metabolism can hence be maintained under selection pressure. Beyond the interest for the plant, many specialized metabolites have exceptional nutritional and therapeutic properties. However, careful decryption of their biosynthetic pathways is an essential element for the valorization of these compounds. A reverse genetic approach was conducted to characterize the metabolism of the major hydroxycinnamic acids accumulated in chicory. The search for candidate genes allowed the identification of 7 sequences belonging to the subclade Vb of the BAHD acyltransferases superfamily. The biochemical and functional characterizations of these genes demonstrated the expected involvement of 5 of them in the synthesis of cholorogenic acid and related compounds, raising the question of the functional redundancy of these genes. The two remaining genes were characterized as well, demonstrating their responsibility in the emergence of a new type of pollen coat phenolamide specific to the Asteraceae family. The contribution of this metabolic diversification in the successful evolutionary path of this plant family is then considered.
Chaque étape marquante de l’évolution de la lignée verte, notamment la conquête du milieu terrestre, a été marquée par l’émergence de nouvelles voies métaboliques notamment au sein du métabolisme spécialisé via des évènements de duplication et de néo-fonctionnalisation de gènes. Ces mécanismes cruciaux constituent l’un des moteurs de l’évolution en permettant l’apparition de nouvelles molécules. Celles-ci, apparues de manière aléatoire, peuvent conférer un avantage évolutif pour l’organisme dans un environnement donné et leur métabolisme peut donc être maintenu sous la pression de sélection. Au-delà de l’intérêt pour la plante, de nombreux métabolites spécialisés présentent des propriétés nutritionnelles et thérapeutiques exceptionnelles. Le décryptage minutieux des voies de biosynthèse est un élément essentiel à la valorisation de ces composés. Une approche de génétique inverse a été conduite afin de caractériser le métabolisme des acides hydroxycinnamiques majoritaires accumulés chez la chicorée. La recherche de gènes candidats a permis l’identification de 7 séquences appartenant au sous-clade Vb de la superfamille des acyltransférases de type BAHD. Les caractérisations biochimiques et fonctionnelles de ces gènes ont démontré l’implication pressentie de 5 d’entre eux dans la synthèse d’acide cholorogénique et composés apparentés soulevant ainsi la question de la redondance fonctionnelle de ces gènes. Les 2 gènes suivants sont, quant à eux, à l’origine de l’émergence d’un nouveau type de phénolamide spécifique du manteau pollinique des Astéracées. La possible contribution de cette diversification métabolique dans le succès évolutif de cette famille est alors envisagée.
Each milestone in the evolution of the green lineage, notably terrestrialization, was supported by the emergence of new metabolic pathways, particularly within the specialized metabolism via gene duplication and neo-functionalization events. These crucial mechanisms, leading to the emergence of new molecules, are one of the driving forces of evolution. These randomly appeared molecules can confer an evolutionary advantage for the host organism in a given environment, and their metabolism can hence be maintained under selection pressure. Beyond the interest for the plant, many specialized metabolites have exceptional nutritional and therapeutic properties. However, careful decryption of their biosynthetic pathways is an essential element for the valorization of these compounds. A reverse genetic approach was conducted to characterize the metabolism of the major hydroxycinnamic acids accumulated in chicory. The search for candidate genes allowed the identification of 7 sequences belonging to the subclade Vb of the BAHD acyltransferases superfamily. The biochemical and functional characterizations of these genes demonstrated the expected involvement of 5 of them in the synthesis of cholorogenic acid and related compounds, raising the question of the functional redundancy of these genes. The two remaining genes were characterized as well, demonstrating their responsibility in the emergence of a new type of pollen coat phenolamide specific to the Asteraceae family. The contribution of this metabolic diversification in the successful evolutionary path of this plant family is then considered.
01-02-2019
01-02-2019
Thèse
Thèse

Les Réserves de Biosphère (RB) et leurs contributions à la conservation de la nature et au développement territorial durable. Regards croisés à partir de la RB Yungas en Argentine, de la RB de la Mata Atlântica au Brésil et de la RB Luberon-Lure en France
Les Réserves de Biosphère (RB) et leurs contributions à la conservation de la nature et au développement territorial durable. Regards croisés à partir de la RB Yungas en Argentine, de la RB de la Mata Atlântica au Brésil et de la RB Luberon-Lure en France


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Les réserves de biosphère (RB) sont des espaces protégés particuliers, reconnus par l’UNESCO. Elles visent à concilier les préoccupations environnementales et les activités humaines, en associant des espaces protégés et non protégés, tout en tentant de promouvoir un développement territorial durable, au sein d’un réseau mondial de plus de 650 sites. Les RB se basent sur plusieurs principes dont la participation, le dialogue, la collaboration, l’apprentissage social de multiples acteurs. Mais loin d’être un modèle uniforme, l’étude de trois RB en Argentine (RBYungas), au Brésil (RB de la Mata Atlântica) et en France (RB Luberon-Lure) souligne des réalités de terrain différentes et une diversité des modes d’organisation et de mise en œuvre au niveau territorial. Notre étude est fondée sur une forte expérience de terrain, des entretiens menés auprès d’acteurs institutionnels et d’habitants et sur l’analyse de documents officiels et techniques. Les trois cas de RB étudiées témoignent de contributions variées en faveur de la conservation de la nature mais inégales en ce qui concerne le développement territorial avec une implication assez limitée des populations locales. Plus que des instances exécutives avec des actions tangibles, les RB apparaissent comme des espaces de dialogue où la coordination d’acteurs variés permet d’impulser des actions collectives qui participent à la construction des territoires. Notre étude révèle des apports, des bonnes pratiques et des limites dans la mise en œuvre des RB. Au-delà de leur rôle pour la conservation de la nature, les contributions des RB à un développement durable territorialisé mériteraient d’être étoffées et renforcées.
Biosphere Reserves (BRs) are specifically protected areas. Those areas are defined by the UNESCO. BRs aim at reconciling environmental concern with human activities, while promoting a sustainable territorial development. They associate protected and non-protected places. The BR model also spread in more than 120 countries. The BRs are focused on a couple of principles, including participation, dialogue, collaboration and social apprenticeship of varied public and private players. But BRs are not uniform models. Studying three BRs from Argentina (Yungas), Brazil (Mata Atlântica) and France (Luberon-Lure) revealed field differences and also varied ways of organization and action at a local scale. Our study is based on in-depth field experience, interviews with local authorities, corporate people as well as local people, and analyze of technical and official documentation. The three examples of BRs show how diverse actions can be implemented to preserve nature. But the involvement of local population proved to be quite irregular. BRs don’t really prove to be clearly defined executive authorities leading tangible actions. Instead BRs mostly reveal as often ill-formalized places of dialogue. But the coordination of varied players, including some being external to the BR, makes it possible to drive collective actions. Those actions help to develop the territory. Our study highlights contributions, good practice, but also limits about the implementation of BR. Beyond their mission of nature protection, the contribution of the BRs to a sustainable territorial development policy would deserve to be expanded and reinforced.
Les réserves de biosphère (RB) sont des espaces protégés particuliers, reconnus par l’UNESCO. Elles visent à concilier les préoccupations environnementales et les activités humaines, en associant des espaces protégés et non protégés, tout en tentant de promouvoir un développement territorial durable, au sein d’un réseau mondial de plus de 650 sites. Les RB se basent sur plusieurs principes dont la participation, le dialogue, la collaboration, l’apprentissage social de multiples acteurs. Mais loin d’être un modèle uniforme, l’étude de trois RB en Argentine (RBYungas), au Brésil (RB de la Mata Atlântica) et en France (RB Luberon-Lure) souligne des réalités de terrain différentes et une diversité des modes d’organisation et de mise en œuvre au niveau territorial. Notre étude est fondée sur une forte expérience de terrain, des entretiens menés auprès d’acteurs institutionnels et d’habitants et sur l’analyse de documents officiels et techniques. Les trois cas de RB étudiées témoignent de contributions variées en faveur de la conservation de la nature mais inégales en ce qui concerne le développement territorial avec une implication assez limitée des populations locales. Plus que des instances exécutives avec des actions tangibles, les RB apparaissent comme des espaces de dialogue où la coordination d’acteurs variés permet d’impulser des actions collectives qui participent à la construction des territoires. Notre étude révèle des apports, des bonnes pratiques et des limites dans la mise en œuvre des RB. Au-delà de leur rôle pour la conservation de la nature, les contributions des RB à un développement durable territorialisé mériteraient d’être étoffées et renforcées.
Biosphere Reserves (BRs) are specifically protected areas. Those areas are defined by the UNESCO. BRs aim at reconciling environmental concern with human activities, while promoting a sustainable territorial development. They associate protected and non-protected places. The BR model also spread in more than 120 countries. The BRs are focused on a couple of principles, including participation, dialogue, collaboration and social apprenticeship of varied public and private players. But BRs are not uniform models. Studying three BRs from Argentina (Yungas), Brazil (Mata Atlântica) and France (Luberon-Lure) revealed field differences and also varied ways of organization and action at a local scale. Our study is based on in-depth field experience, interviews with local authorities, corporate people as well as local people, and analyze of technical and official documentation. The three examples of BRs show how diverse actions can be implemented to preserve nature. But the involvement of local population proved to be quite irregular. BRs don’t really prove to be clearly defined executive authorities leading tangible actions. Instead BRs mostly reveal as often ill-formalized places of dialogue. But the coordination of varied players, including some being external to the BR, makes it possible to drive collective actions. Those actions help to develop the territory. Our study highlights contributions, good practice, but also limits about the implementation of BR. Beyond their mission of nature protection, the contribution of the BRs to a sustainable territorial development policy would deserve to be expanded and reinforced.
01-02-2019
01-02-2019
Thèse
Thèse

Intérêt d’un amendement organo-minéral pour remédier des sols de friches industrielles multicontaminés en milieu urbain
Intérêt d’un amendement organo-minéral pour remédier des sols de friches industrielles multicontaminés en milieu urbain


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De nos jours, la contamination des sols par les polluants organiques et inorganiques est une problématique majeure. Des techniques douces de remédiation, reposant sur l’utilisation de plantes et de microorganismes, associés à des amendements ou non, sont étudiées pour gérer ces sols. Parmi les différents amendements, le biochar est présenté dans la littérature comme pouvant répondre à ces attentes. Ce travail se propose d’évaluer l’impact des paramètres de pyrolyse sur les caractéristiques de huit biochars élaborés à partir de Miscanthus x giganteus, cultivé sur un sol contaminé en métaux, et de sélectionner le(s) biochar(s) susceptible(s) d’être le(s) plus performant(s) en termes de remédiation de sols contaminés en métaux (Cd, Pb, Zn) et/ou HAP. Il a été mis en évidence une forte influence de la température de pyrolyse sur les caractéristiques des biochars. De plus, les biochars ont présenté de fortes capacités de sorption des trois métaux et des HAP en solution, notamment pour les biochars produits à 600°C. Des expérimentations réalisées avec un sol artificiel et une terre agricole contaminés artificiellement ont mis en évidence la capacité de certains biochars à diminuer la disponibilité environnementale, la biodisponibilité et la bioaccessibilité orale des métaux et des HAP. Sur la base des résultats obtenus, un biochar a été sélectionné comme répondant le mieux aux attentes en termes de gestion de sols multicontaminés. Compte tenu des modifications structurelles du biochar dans les sols, il conviendrait de valider ces résultats sur le long terme, en condition in situ, tout en s’assurant de l’innocuité du biochar étudié et en intégrant les aspects socio-économiques.
Nowadays, soil contamination by the organic and inorganic pollutants represent a major issue. Gentle remediation options, comprising plants and microorganisms, and linked with the use of amendments or not, are implemented to manage these soils. Among the different amendments, the biochar is presented in the literature as being able to meet these expectations. This study aims at evaluating the impacts of pyrolysis parameters on the characteristics of eight biochars derived from Miscanthus x giganteus, grown on metal contaminated soils, and selecting the one which may be the most efficient to remediate metals (Cd, Pb, Zn) and/or PAHs contaminated soils. A strong influence of pyrolysis temperature on biochar characteristics was detected. Moreover, biochars showed strong sorption capacity for the three metals and PAHs in aqueous solution, especially for those produced at 600°C. Experiments realized with an artificial soil, and an agricultural soil, both artificially contaminated, demonstrated the efficiency of some biochars to decrease the environmental availability, bioavailability and oral bioaccessibility of the metals and PAHs. Based on the results, one biochar was selected as being the most efficient to manage the contaminated soils. In view of the structural modifications of biochars in soils, these results should be validated in situ on long term basis, while ensuring the harmless effects of the studied biochar and integrating the socio-economic aspects.
De nos jours, la contamination des sols par les polluants organiques et inorganiques est une problématique majeure. Des techniques douces de remédiation, reposant sur l’utilisation de plantes et de microorganismes, associés à des amendements ou non, sont étudiées pour gérer ces sols. Parmi les différents amendements, le biochar est présenté dans la littérature comme pouvant répondre à ces attentes. Ce travail se propose d’évaluer l’impact des paramètres de pyrolyse sur les caractéristiques de huit biochars élaborés à partir de Miscanthus x giganteus, cultivé sur un sol contaminé en métaux, et de sélectionner le(s) biochar(s) susceptible(s) d’être le(s) plus performant(s) en termes de remédiation de sols contaminés en métaux (Cd, Pb, Zn) et/ou HAP. Il a été mis en évidence une forte influence de la température de pyrolyse sur les caractéristiques des biochars. De plus, les biochars ont présenté de fortes capacités de sorption des trois métaux et des HAP en solution, notamment pour les biochars produits à 600°C. Des expérimentations réalisées avec un sol artificiel et une terre agricole contaminés artificiellement ont mis en évidence la capacité de certains biochars à diminuer la disponibilité environnementale, la biodisponibilité et la bioaccessibilité orale des métaux et des HAP. Sur la base des résultats obtenus, un biochar a été sélectionné comme répondant le mieux aux attentes en termes de gestion de sols multicontaminés. Compte tenu des modifications structurelles du biochar dans les sols, il conviendrait de valider ces résultats sur le long terme, en condition in situ, tout en s’assurant de l’innocuité du biochar étudié et en intégrant les aspects socio-économiques.
Nowadays, soil contamination by the organic and inorganic pollutants represent a major issue. Gentle remediation options, comprising plants and microorganisms, and linked with the use of amendments or not, are implemented to manage these soils. Among the different amendments, the biochar is presented in the literature as being able to meet these expectations. This study aims at evaluating the impacts of pyrolysis parameters on the characteristics of eight biochars derived from Miscanthus x giganteus, grown on metal contaminated soils, and selecting the one which may be the most efficient to remediate metals (Cd, Pb, Zn) and/or PAHs contaminated soils. A strong influence of pyrolysis temperature on biochar characteristics was detected. Moreover, biochars showed strong sorption capacity for the three metals and PAHs in aqueous solution, especially for those produced at 600°C. Experiments realized with an artificial soil, and an agricultural soil, both artificially contaminated, demonstrated the efficiency of some biochars to decrease the environmental availability, bioavailability and oral bioaccessibility of the metals and PAHs. Based on the results, one biochar was selected as being the most efficient to manage the contaminated soils. In view of the structural modifications of biochars in soils, these results should be validated in situ on long term basis, while ensuring the harmless effects of the studied biochar and integrating the socio-economic aspects.
01-02-2019
01-02-2019
Thèse
Thèse

Etude théorique des interactions entre des dinoflagellés et des parasitoïdes eucaryotes en environnement mélangé : persistance du système et succession phytoplanctonique
Etude théorique des interactions entre des dinoflagellés et des parasitoïdes eucaryotes en environnement mélangé : persistance du système et succession phytoplanctonique


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De nombreuses espèces de dinoflagellés autotrophiques peuvent être parasitées par de multiples parasitoïdes eucaryotes. Ces parasitoïdes ont un cycle de vie particulier qui abouti à la mort de l’hôte et à la libération de plusieurs centaines de zoospores capables d’infecter un nouvel hôte. Plusieurs études ont démontré leur fort potentiel pour contrôler les populations hôtes en quelques jours ainsi que leur très grande diversité et suggère une dynamique d’infection très complexe dans ce type de milieu. L’objectif de cette thèse consiste à appréhender cette dynamique d’infection parasitoïdes-dinoflagellés dans un estuaire fortement mélangé ainsi qu’une meilleure compréhension des différentes interactions ayant lieu au sein de ce système. Afin de répondre à cette problématique, nous avons utilisé l’approche de la modélisation IBM. Cette approche a notamment permis de montrer que le processus de désenkystement des hôtes, utilisé par les parasites pour passer l’hiver, permet d’expliquer la persistance du système. Elle a également permis de montrer l’influence que peuvent avoir différents types de parasitoïdes sur la dynamique d’infection et la succession des espèces de dinoflagellés, avec une diversité accrue de la population hôte en présence de spécialistes et diminué avec les généralistes. Une amélioration de l’estimation du paramètre utilisé pour calculer le taux de rencontre entre les hôtes et les parasites avec des méthodes expérimentales puis numériques a aussi été tentée. Les résultats ont démontré une modification non négligeable de ce paramètre en fonction des comportements ainsi que le besoin de les prendre en compte pour une meilleure paramétrisation.
Many species of autotrophic dinoflagellates can be parasitized by multiple eukaryotic parasitoids. These parasitoids have a specific life cycle resulting in the death of the host and the release of hundreds of zoospores that can infect a new host. Several studies have demonstrated their potential to control the host population in a few days as well as their great diversity and suggests a very complex dynamics of infection in this kind of environment. The objective of this thesis is to understand the parasitoid-dinoflagellates infection dynamics in a highly mixed estuary and a better understanding of the different interactions taking place within this system. To address this problem, we used the modeling approach (IBM). This approach has enabled to show that the hosts excystment process, also used by the parasites to survive the winter, helps to explain the persistence of the system. It has also demonstrated the potential influence of different types of parasitoid on the dynamics infection and succession of dinoflagellates species, with increased diversity of the host population in the presence of specialists and decreased with generalists. The estimation improvement of the parameter used to calculate the rate of encounter between hosts and parasites with experimental and numerical methods was also attempted. The results showed a significant change in this parameter depending on behavior and the need to take it into account for a better parameterization.
De nombreuses espèces de dinoflagellés autotrophiques peuvent être parasitées par de multiples parasitoïdes eucaryotes. Ces parasitoïdes ont un cycle de vie particulier qui abouti à la mort de l’hôte et à la libération de plusieurs centaines de zoospores capables d’infecter un nouvel hôte. Plusieurs études ont démontré leur fort potentiel pour contrôler les populations hôtes en quelques jours ainsi que leur très grande diversité et suggère une dynamique d’infection très complexe dans ce type de milieu. L’objectif de cette thèse consiste à appréhender cette dynamique d’infection parasitoïdes-dinoflagellés dans un estuaire fortement mélangé ainsi qu’une meilleure compréhension des différentes interactions ayant lieu au sein de ce système. Afin de répondre à cette problématique, nous avons utilisé l’approche de la modélisation IBM. Cette approche a notamment permis de montrer que le processus de désenkystement des hôtes, utilisé par les parasites pour passer l’hiver, permet d’expliquer la persistance du système. Elle a également permis de montrer l’influence que peuvent avoir différents types de parasitoïdes sur la dynamique d’infection et la succession des espèces de dinoflagellés, avec une diversité accrue de la population hôte en présence de spécialistes et diminué avec les généralistes. Une amélioration de l’estimation du paramètre utilisé pour calculer le taux de rencontre entre les hôtes et les parasites avec des méthodes expérimentales puis numériques a aussi été tentée. Les résultats ont démontré une modification non négligeable de ce paramètre en fonction des comportements ainsi que le besoin de les prendre en compte pour une meilleure paramétrisation.
Many species of autotrophic dinoflagellates can be parasitized by multiple eukaryotic parasitoids. These parasitoids have a specific life cycle resulting in the death of the host and the release of hundreds of zoospores that can infect a new host. Several studies have demonstrated their potential to control the host population in a few days as well as their great diversity and suggests a very complex dynamics of infection in this kind of environment. The objective of this thesis is to understand the parasitoid-dinoflagellates infection dynamics in a highly mixed estuary and a better understanding of the different interactions taking place within this system. To address this problem, we used the modeling approach (IBM). This approach has enabled to show that the hosts excystment process, also used by the parasites to survive the winter, helps to explain the persistence of the system. It has also demonstrated the potential influence of different types of parasitoid on the dynamics infection and succession of dinoflagellates species, with increased diversity of the host population in the presence of specialists and decreased with generalists. The estimation improvement of the parameter used to calculate the rate of encounter between hosts and parasites with experimental and numerical methods was also attempted. The results showed a significant change in this parameter depending on behavior and the need to take it into account for a better parameterization.
01-02-2019
01-02-2019
Thèse
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