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Towards full sputtering deposition process for CIGS solar cell fabrication: from single thin film deposition up to device characterization
Towards full sputtering deposition process for CIGS solar cell fabrication: from single thin film deposition up to device characterization


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De nos jours, et après plus de quatre décennies de recherche et développement de la technologie CIS, une concurrence directe avec la technologie silicium est toujours loin d'être gagnée; néanmoins, il existe certains marchés de niche où la technologie silicium ne peut pas être utilisée ou est moins appropriée. Les procédés de fabrication actuels présentent certains inconvénients: (i) certain(e)s matériaux et/ou techniques utilisé(e)s ont une forte empreinte environnementale, (ii) certains matériaux alternatifs développés sont coûteux, (iii) certaines techniques utilisées ne sont pas facilement industrialisables ou basées sur l'utilisation d'atmosphères toxiques. Ce travail de thèse présente une stratégie de transition vers un processus basé exclusivement sur l’utilisation à la fois de la pulvérisation cathodique et de matériaux respectueux de l'environnement. Dans ce cadre, nous avons utilisé la pulvérisation cathodique pour déposer le contact arrière en molybdène. Nous avons développé un nouveau procédé de dépôt de la couche absorbante basé sur l’utilisation de la pulvérisation, à température ambiante et à partir d'une seule cible quaternaire sans apport supplémentaire de sélénium. Nous avons également développé des procédés de pulvérisation à température ambiante pour déposer la couche tampon (ZnSxO1-x) et la couche fenêtre (i-ZnO/AZO). Plusieurs techniques de caractérisation (XRD, SEM, FIB-SEM, EDX, Raman, SIMS, Effet Hall, GDOES, UV-Vis, et IV) ont été utilisées pour étudier l'effet des conditions de dépôt sur les propriétés des couches minces ainsi que pour caractériser les cellules solaires finales dont le meilleur résultat obtenu sur l'efficacité est proche de 12%.
Nowadays, and after more than four decades of research and development of the CIS based technology, a direct competition with silicon technology is still far from being won; however there exists some niche markets where the silicon technology cannot be used (flexible photovoltaic) or less favourable (BIPV). The current fabrication processes are still suffering from some drawbacks: (i) some of the used materials and/or techniques have a large environmental footprint (CBD-CdS/CBD-ZnSxO1-x), (ii) some developed alternatives are expensive (evaporated InxSy), (iii) the used techniques are not easily up scalable (evaporation) or based on the use of toxic atmospheres (Se based). This PhD work presents our strategy in moving towards a full sputtering process and in using only environmentally friendly materials. In this framework, we kept using standard material and process for the deposition of the back contact layer. We developed a new process for the deposition of the absorber layer which is based on pulsed DC-magnetron sputtering at room temperature from a single quaternary target without any additional selenium supply, followed by an annealing under inert atmosphere. We developed a room temperature sputtering process for the deposition of the ZnSxO1-x buffer layer. We also developed our appropriate pulsed DC and RF sputtering processes for the deposition of the window layer. Several characterisation techniques (XRD, SEM, FIB-SEM, EDX, Raman, SIMS, Hall Effect, GDOES, UV-Vis, and I-V) have been used to investigate the effect of deposition conditions on thin films properties as well as to characterize the final solar cells which best efficiency result is slightly under 12%.
De nos jours, et après plus de quatre décennies de recherche et développement de la technologie CIS, une concurrence directe avec la technologie silicium est toujours loin d'être gagnée; néanmoins, il existe certains marchés de niche où la technologie silicium ne peut pas être utilisée ou est moins appropriée. Les procédés de fabrication actuels présentent certains inconvénients: (i) certain(e)s matériaux et/ou techniques utilisé(e)s ont une forte empreinte environnementale, (ii) certains matériaux alternatifs développés sont coûteux, (iii) certaines techniques utilisées ne sont pas facilement industrialisables ou basées sur l'utilisation d'atmosphères toxiques. Ce travail de thèse présente une stratégie de transition vers un processus basé exclusivement sur l’utilisation à la fois de la pulvérisation cathodique et de matériaux respectueux de l'environnement. Dans ce cadre, nous avons utilisé la pulvérisation cathodique pour déposer le contact arrière en molybdène. Nous avons développé un nouveau procédé de dépôt de la couche absorbante basé sur l’utilisation de la pulvérisation, à température ambiante et à partir d'une seule cible quaternaire sans apport supplémentaire de sélénium. Nous avons également développé des procédés de pulvérisation à température ambiante pour déposer la couche tampon (ZnSxO1-x) et la couche fenêtre (i-ZnO/AZO). Plusieurs techniques de caractérisation (XRD, SEM, FIB-SEM, EDX, Raman, SIMS, Effet Hall, GDOES, UV-Vis, et IV) ont été utilisées pour étudier l'effet des conditions de dépôt sur les propriétés des couches minces ainsi que pour caractériser les cellules solaires finales dont le meilleur résultat obtenu sur l'efficacité est proche de 12%.
Nowadays, and after more than four decades of research and development of the CIS based technology, a direct competition with silicon technology is still far from being won; however there exists some niche markets where the silicon technology cannot be used (flexible photovoltaic) or less favourable (BIPV). The current fabrication processes are still suffering from some drawbacks: (i) some of the used materials and/or techniques have a large environmental footprint (CBD-CdS/CBD-ZnSxO1-x), (ii) some developed alternatives are expensive (evaporated InxSy), (iii) the used techniques are not easily up scalable (evaporation) or based on the use of toxic atmospheres (Se based). This PhD work presents our strategy in moving towards a full sputtering process and in using only environmentally friendly materials. In this framework, we kept using standard material and process for the deposition of the back contact layer. We developed a new process for the deposition of the absorber layer which is based on pulsed DC-magnetron sputtering at room temperature from a single quaternary target without any additional selenium supply, followed by an annealing under inert atmosphere. We developed a room temperature sputtering process for the deposition of the ZnSxO1-x buffer layer. We also developed our appropriate pulsed DC and RF sputtering processes for the deposition of the window layer. Several characterisation techniques (XRD, SEM, FIB-SEM, EDX, Raman, SIMS, Hall Effect, GDOES, UV-Vis, and I-V) have been used to investigate the effect of deposition conditions on thin films properties as well as to characterize the final solar cells which best efficiency result is slightly under 12%.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
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Photochemical and photoredox reactions in continuous microreactors : application to cycloaddition, controlled polymerization and radical chemistry
Photochemical and photoredox reactions in continuous microreactors : application to cycloaddition, controlled polymerization and radical chemistry


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Ce travail consiste à étudier différentes réactions photochimiques en dispositifs microfluidiques en utilisant la lumière UV/visible, par le biais de catalyseurs recyclables métalliques et non-métalliques, pour la synthèse organique aux applications pharmaceutiques et industrielles. En outre, l’utilisation des systèmes microfluidiques dans des chemins optiques miniaturisés de 500 µm résultant en une amélioration d’illumination. Les mesures d’actinométrie chimique confirment que ≈ 98% de la lumière émise atteint le mélange de réaction dans un réacteur fluidique Mikroglas® Dwell Device largement utilisé dans la littérature. Différentes réactions de cycloaddition [2 + 2] utilisées en synthèse totale ont été testées en utilisant un sensibilisateur sous UV. La réaction est quantitative après 2 h contre 47% après 10 h en batch. La polymérisation radicalaire contrôlée (ATRP) a été étudiée en utilisant le catalyseur photorédox éosine Y sous illumination à base de LED vertes. Six heures d'irradiations sont suffisantes pour fournir des polymères mono dispersés aux applications variables (plastiques, latex ...). Ces catalyseurs non-métalliques sont d'une importance capitale car ils sont plus respectueux de l'environnement. Former de nouvelles liaisons C-C et C-O est le cœur de la synthèse organique. L’utilisation de sources LEDs UV et d’un catalyseur photorédox nous a permis de former des produits d'addition (> 99%), à partir d’une part de sels de trifluoroborates et de TEMPO ou d’accepteurs de Michaël, d’autre part, après 2,5 min d'irradiation contre 8-24 h en batch. Ce travail montre clairement l’apport des systèmes microfluidiques pour l’accélération de réactions photochimiques.
In order to mimic nature’s highly energy efficient photosynthesis reaction, this work focuses on photochemical reactions using UV/visible light, metal based recyclable catalysts and metal free catalysts in flow to synthesize organic material that have pharmaceutical and industrial applications. The utilized microfluidic systems have small path lengths (500 μm) resulting in improved illumination. Using chemical actinometry, it was shown that ≈ 98% of the light supplied reached the reaction mixture inside the widely used Mikroglas® Dwell device. [2+2] cycloaddition, used in total synthesis, was tested in flow using a sensitizer under UV. The optimized reaction was quantitative after 2 h vs. 47% after 10 h in literature’s batch system. Metal free ATRP was assessed using the commercial Eosin Y in flow with green LEDs. Only 6 h of irradiation were enough to give narrow dispersed polymers that have wide applications (plastics, latex…). Metal free catalysts are of critical importance as they are more ecofriendly. Forming new C-C and C-O bonds is the heart of organic synthesis. Using UV LEDs and a photoredox catalyst, adducts of trifluoroborate salts with TEMPO and with Michaël acceptors were obtained (>99%) after only 2.5 min of irradiation in flow compared to 8-24 h in batch. Our results highlight the impact of miniaturization on accelerating photochemical reactions. Less time and energy usage, improved yields and strictly linear kinetic graphs are main features of flow technology. In addition, miniaturization requires less safety precautions rendering it favorable for large scale industry. This work supports considering the microfluidic technology for greener industrial systems.
Ce travail consiste à étudier différentes réactions photochimiques en dispositifs microfluidiques en utilisant la lumière UV/visible, par le biais de catalyseurs recyclables métalliques et non-métalliques, pour la synthèse organique aux applications pharmaceutiques et industrielles. En outre, l’utilisation des systèmes microfluidiques dans des chemins optiques miniaturisés de 500 µm résultant en une amélioration d’illumination. Les mesures d’actinométrie chimique confirment que ≈ 98% de la lumière émise atteint le mélange de réaction dans un réacteur fluidique Mikroglas® Dwell Device largement utilisé dans la littérature. Différentes réactions de cycloaddition [2 + 2] utilisées en synthèse totale ont été testées en utilisant un sensibilisateur sous UV. La réaction est quantitative après 2 h contre 47% après 10 h en batch. La polymérisation radicalaire contrôlée (ATRP) a été étudiée en utilisant le catalyseur photorédox éosine Y sous illumination à base de LED vertes. Six heures d'irradiations sont suffisantes pour fournir des polymères mono dispersés aux applications variables (plastiques, latex ...). Ces catalyseurs non-métalliques sont d'une importance capitale car ils sont plus respectueux de l'environnement. Former de nouvelles liaisons C-C et C-O est le cœur de la synthèse organique. L’utilisation de sources LEDs UV et d’un catalyseur photorédox nous a permis de former des produits d'addition (> 99%), à partir d’une part de sels de trifluoroborates et de TEMPO ou d’accepteurs de Michaël, d’autre part, après 2,5 min d'irradiation contre 8-24 h en batch. Ce travail montre clairement l’apport des systèmes microfluidiques pour l’accélération de réactions photochimiques.
In order to mimic nature’s highly energy efficient photosynthesis reaction, this work focuses on photochemical reactions using UV/visible light, metal based recyclable catalysts and metal free catalysts in flow to synthesize organic material that have pharmaceutical and industrial applications. The utilized microfluidic systems have small path lengths (500 μm) resulting in improved illumination. Using chemical actinometry, it was shown that ≈ 98% of the light supplied reached the reaction mixture inside the widely used Mikroglas® Dwell device. [2+2] cycloaddition, used in total synthesis, was tested in flow using a sensitizer under UV. The optimized reaction was quantitative after 2 h vs. 47% after 10 h in literature’s batch system. Metal free ATRP was assessed using the commercial Eosin Y in flow with green LEDs. Only 6 h of irradiation were enough to give narrow dispersed polymers that have wide applications (plastics, latex…). Metal free catalysts are of critical importance as they are more ecofriendly. Forming new C-C and C-O bonds is the heart of organic synthesis. Using UV LEDs and a photoredox catalyst, adducts of trifluoroborate salts with TEMPO and with Michaël acceptors were obtained (>99%) after only 2.5 min of irradiation in flow compared to 8-24 h in batch. Our results highlight the impact of miniaturization on accelerating photochemical reactions. Less time and energy usage, improved yields and strictly linear kinetic graphs are main features of flow technology. In addition, miniaturization requires less safety precautions rendering it favorable for large scale industry. This work supports considering the microfluidic technology for greener industrial systems.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
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New acrolein production route starting from alcohols mixtures over FeMo-based catalysts
New acrolein production route starting from alcohols mixtures over FeMo-based catalysts


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L'acroléine est le plus simple des aldéhydes insaturés, qui - en raison de sa réactivité élevée - trouve des applications comme produit intermédiaire dans l'industrie chimique (par exemple pour la synthèse d'acide acrylique et la production de méthionine (i.e. acide aminé essentiel)). Récemment, on a observé une augmentation de la demande mondiale de produits dérivés de l'acroléine, qui devrait croître de façon continue au cours des prochaines années. De nos jours, l’acroléine est obtenue par oxydation du propylène, et donc ce procédé est basé sur des ressources fossiles qui ne cessent de décroitre. Ce travail propose une nouvelle méthode de production d'acroléine à partir de matières premières renouvelables – un mélange d’alcools formé de méthanol et d'éthanol. Cette réaction a été étudiée et optimisée en travaillant sur : les conditions de réaction via l’établissement d’un plan d’expériences afin de minimiser le nombre de tests catalytiques à réaliser, les modifications de la formulation catalytique FeMoOx (i.e. différents rapports Mo / Fe, température de calcination, et l’ajout d’éléments basiques (e.g. La, Ce) pendant la synthèse) et enfin l’utilisation d’un second catalyseur pour balancer les propriétés acides-bases nécessaires à l’obtention de notre molécule cible.
Acrolein is the simplest unsaturated aldehyde, which - due to its high reactivity - finds applications as an intermediate in the chemical industry (e.g., for acrylic acid and methionine production). Recently, a worldwide demand increase of acrolein derivatives was observed, which is expected to continuously grow within the next years. However, nowadays acrolein is commercially obtained by propylene oxidation, where the raw material comes from fossil resources. This work proposes a new method of acrolein production starting from renewable feedstock – methanol and ethanol mixture. This reaction was approached by reaction conditions optimization (i.e. Design of Experiment method do decrease the number of catalytic tests and save time), FeMoOx modifications (e.g. various Mo/Fe ratios, calcination temperature, and basic elements addition) and a second catalyst utilization (e.g. single commercial oxides and silica-based materials) in order to balance the acid base properties.
L'acroléine est le plus simple des aldéhydes insaturés, qui - en raison de sa réactivité élevée - trouve des applications comme produit intermédiaire dans l'industrie chimique (par exemple pour la synthèse d'acide acrylique et la production de méthionine (i.e. acide aminé essentiel)). Récemment, on a observé une augmentation de la demande mondiale de produits dérivés de l'acroléine, qui devrait croître de façon continue au cours des prochaines années. De nos jours, l’acroléine est obtenue par oxydation du propylène, et donc ce procédé est basé sur des ressources fossiles qui ne cessent de décroitre. Ce travail propose une nouvelle méthode de production d'acroléine à partir de matières premières renouvelables – un mélange d’alcools formé de méthanol et d'éthanol. Cette réaction a été étudiée et optimisée en travaillant sur : les conditions de réaction via l’établissement d’un plan d’expériences afin de minimiser le nombre de tests catalytiques à réaliser, les modifications de la formulation catalytique FeMoOx (i.e. différents rapports Mo / Fe, température de calcination, et l’ajout d’éléments basiques (e.g. La, Ce) pendant la synthèse) et enfin l’utilisation d’un second catalyseur pour balancer les propriétés acides-bases nécessaires à l’obtention de notre molécule cible.
Acrolein is the simplest unsaturated aldehyde, which - due to its high reactivity - finds applications as an intermediate in the chemical industry (e.g., for acrylic acid and methionine production). Recently, a worldwide demand increase of acrolein derivatives was observed, which is expected to continuously grow within the next years. However, nowadays acrolein is commercially obtained by propylene oxidation, where the raw material comes from fossil resources. This work proposes a new method of acrolein production starting from renewable feedstock – methanol and ethanol mixture. This reaction was approached by reaction conditions optimization (i.e. Design of Experiment method do decrease the number of catalytic tests and save time), FeMoOx modifications (e.g. various Mo/Fe ratios, calcination temperature, and basic elements addition) and a second catalyst utilization (e.g. single commercial oxides and silica-based materials) in order to balance the acid base properties.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
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Modélisation et simulations numériques des écoulements et instabilités thermiques de fluides non-Newtonien en milieu poreux
Modélisation et simulations numériques des écoulements et instabilités thermiques de fluides non-Newtonien en milieu poreux


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Ce travail de thèse sur les milieux poreux est axé sur deux parties. La première concerne l'étude numérique de l'écoulement d'un fluide Newtonien ou non-Newtonien au sein d'un système fluide/poreux. L'approche à un seul domaine qui consiste à écrire l'équation de Navier-Stokes incluant le terme de Darcy-Brinkman-Forchheimer est adoptée dans cette étude. La relation entre le gradient de pression et la vitesse débitante linéaire dans le cas de Darcy où le fluide est Newtonien, est obtenue. Cette relation est étendue dans le cas non-Darcy où le fluide est non Newtonien. L'influence des nombres de Darcy et de Forchheimer sur la structure de l'écoulement est montrée. Dans la seconde partie, une étude de stabilité linéaire et numérique de la convection naturelle de fluides viscoélastiques saturant une couche poreuse horizontale chauffée par un flux constant est réalisée. Une étude d'instabilité primaire et secondaire nous a permis de montrer que pour un fluide Newtonien, la convection monocellulaire perd sa stabilité au profit des rouleaux longitudinaux. Dans le cas des fluides viscoélastiques, on trouve que l'élasticité du fluide induit la sélection des rouleaux transversaux propagatifs. Une solution numérique basée sur un schéma aux différences finies est venue conforter ces résultats analytiques.
The present thesis on porous media concentrates in two parts. The first concerns the numerical study of the flow of a Newtonian or a non-Newtonian fluid within a fluid/porous system. The approach of a single domain, which consists of/in writing the Navier-Stokes equation including the Darcy-Brinkham-Forchheimer term, is chosen in this study. The linear relation between the pressure gradient and the bulk velocity in the Darcy case, for which the fluid is Newtonian, is obtained. This relation is extended to the non-Darcy case, for which the fluid is non-Newtonian. The influence of Darcy and Forchheimer numbers on the structure of the flow is presented. In the second part, linear stability and numerical analysis of the natural convection of viscoelastic fluids saturating a horizontal porous layer heated by a constant flux is performed. A primary and secondary instability study allowed to show that, for a Newtonian fluid, the unicellular convection loses its stability to the benefit of longitudinal rolls. In the case of viscoelastic fluids, the elasticity of the fluid leads to the selection of propagation transverse rolls. A numerical solution based on a finite difference scheme has reinforced these analytical results.
Ce travail de thèse sur les milieux poreux est axé sur deux parties. La première concerne l'étude numérique de l'écoulement d'un fluide Newtonien ou non-Newtonien au sein d'un système fluide/poreux. L'approche à un seul domaine qui consiste à écrire l'équation de Navier-Stokes incluant le terme de Darcy-Brinkman-Forchheimer est adoptée dans cette étude. La relation entre le gradient de pression et la vitesse débitante linéaire dans le cas de Darcy où le fluide est Newtonien, est obtenue. Cette relation est étendue dans le cas non-Darcy où le fluide est non Newtonien. L'influence des nombres de Darcy et de Forchheimer sur la structure de l'écoulement est montrée. Dans la seconde partie, une étude de stabilité linéaire et numérique de la convection naturelle de fluides viscoélastiques saturant une couche poreuse horizontale chauffée par un flux constant est réalisée. Une étude d'instabilité primaire et secondaire nous a permis de montrer que pour un fluide Newtonien, la convection monocellulaire perd sa stabilité au profit des rouleaux longitudinaux. Dans le cas des fluides viscoélastiques, on trouve que l'élasticité du fluide induit la sélection des rouleaux transversaux propagatifs. Une solution numérique basée sur un schéma aux différences finies est venue conforter ces résultats analytiques.
The present thesis on porous media concentrates in two parts. The first concerns the numerical study of the flow of a Newtonian or a non-Newtonian fluid within a fluid/porous system. The approach of a single domain, which consists of/in writing the Navier-Stokes equation including the Darcy-Brinkham-Forchheimer term, is chosen in this study. The linear relation between the pressure gradient and the bulk velocity in the Darcy case, for which the fluid is Newtonian, is obtained. This relation is extended to the non-Darcy case, for which the fluid is non-Newtonian. The influence of Darcy and Forchheimer numbers on the structure of the flow is presented. In the second part, linear stability and numerical analysis of the natural convection of viscoelastic fluids saturating a horizontal porous layer heated by a constant flux is performed. A primary and secondary instability study allowed to show that, for a Newtonian fluid, the unicellular convection loses its stability to the benefit of longitudinal rolls. In the case of viscoelastic fluids, the elasticity of the fluid leads to the selection of propagation transverse rolls. A numerical solution based on a finite difference scheme has reinforced these analytical results.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
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Méthodes quasi-Monte Carlo et Monte Carlo : Application aux calculs des estimateurs Lasso et Lasso bayésien
Méthodes quasi-Monte Carlo et Monte Carlo : Application aux calculs des estimateurs Lasso et Lasso bayésien


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La thèse contient 6 chapitres. Le premier chapitre contient une introduction à la régression linéaire et aux problèmes Lasso et Lasso bayésien. Le chapitre 2 rappelle les algorithmes d’optimisation convexe et présente l’algorithme FISTA pour calculer l’estimateur Lasso. La statistique de la convergence de cet algorithme est aussi donnée dans ce chapitre en utilisant l’entropie et l’estimateur de Pitman-Yor. Le chapitre 3 est consacré à la comparaison des méthodes quasi-Monte Carlo et Monte Carlo dans les calculs numériques du Lasso bayésien. Il sort de cette comparaison que les points de Hammersely donne les meilleurs résultats. Le chapitre 4 donne une interprétation géométrique de la fonction de partition du Lasso bayésien et l’exprime en fonction de la fonction Gamma incomplète. Ceci nous a permis de donner un critère de convergence pour l’algorithme de Metropolis Hastings. Le chapitre 5 présente l’estimateur bayésien comme la loi limite d’une équation différentielle stochastique multivariée. Ceci nous a permis de calculer le Lasso bayésien en utilisant les schémas numériques semi implicite et explicite d’Euler et les méthodes de Monte Carlo, Monte Carlo à plusieurs couches (MLMC) et l’algorithme de Metropolis Hastings. La comparaison des coûts de calcul montre que le couple (schéma semi-implicite d’Euler, MLMC) gagne contre les autres couples (schéma, méthode). Finalement dans le chapitre 6 nous avons trouvé la vitesse de convergence du Lasso bayésien vers le Lasso lorsque le rapport signal/bruit est constant et le bruit tend vers 0. Ceci nous a permis de donner de nouveaux critères pour la convergence de l’algorithme de Metropolis Hastings.
The thesis contains 6 chapters. The first chapter contains an introduction to linear regression, the Lasso and the Bayesian Lasso problems. Chapter 2 recalls the convex optimization algorithms and presents the Fista algorithm for calculating the Lasso estimator. The properties of the convergence of this algorithm is also given in this chapter using the entropy estimator and Pitman-Yor estimator. Chapter 3 is devoted to comparison of Monte Carlo and quasi-Monte Carlo methods in numerical calculations of Bayesian Lasso. It comes out of this comparison that the Hammersely points give the best results. Chapter 4 gives a geometric interpretation of the partition function of the Bayesian lasso expressed as a function of the incomplete Gamma function. This allowed us to give a convergence criterion for the Metropolis Hastings algorithm. Chapter 5 presents the Bayesian estimator as the law limit a multivariate stochastic differential equation. This allowed us to calculate the Bayesian Lasso using numerical schemes semi-implicit and explicit Euler and methods of Monte Carlo, Monte Carlo multilevel (MLMC) and Metropolis Hastings algorithm. Comparing the calculation costs shows the couple (semi-implicit Euler scheme, MLMC) wins against the other couples (scheme method). Finally in chapter 6 we found the Lasso convergence rate of the Bayesian Lasso when the signal / noise ratio is constant and when the noise tends to 0. This allowed us to provide a new criteria for the convergence of the Metropolis algorithm Hastings.
La thèse contient 6 chapitres. Le premier chapitre contient une introduction à la régression linéaire et aux problèmes Lasso et Lasso bayésien. Le chapitre 2 rappelle les algorithmes d’optimisation convexe et présente l’algorithme FISTA pour calculer l’estimateur Lasso. La statistique de la convergence de cet algorithme est aussi donnée dans ce chapitre en utilisant l’entropie et l’estimateur de Pitman-Yor. Le chapitre 3 est consacré à la comparaison des méthodes quasi-Monte Carlo et Monte Carlo dans les calculs numériques du Lasso bayésien. Il sort de cette comparaison que les points de Hammersely donne les meilleurs résultats. Le chapitre 4 donne une interprétation géométrique de la fonction de partition du Lasso bayésien et l’exprime en fonction de la fonction Gamma incomplète. Ceci nous a permis de donner un critère de convergence pour l’algorithme de Metropolis Hastings. Le chapitre 5 présente l’estimateur bayésien comme la loi limite d’une équation différentielle stochastique multivariée. Ceci nous a permis de calculer le Lasso bayésien en utilisant les schémas numériques semi implicite et explicite d’Euler et les méthodes de Monte Carlo, Monte Carlo à plusieurs couches (MLMC) et l’algorithme de Metropolis Hastings. La comparaison des coûts de calcul montre que le couple (schéma semi-implicite d’Euler, MLMC) gagne contre les autres couples (schéma, méthode). Finalement dans le chapitre 6 nous avons trouvé la vitesse de convergence du Lasso bayésien vers le Lasso lorsque le rapport signal/bruit est constant et le bruit tend vers 0. Ceci nous a permis de donner de nouveaux critères pour la convergence de l’algorithme de Metropolis Hastings.
The thesis contains 6 chapters. The first chapter contains an introduction to linear regression, the Lasso and the Bayesian Lasso problems. Chapter 2 recalls the convex optimization algorithms and presents the Fista algorithm for calculating the Lasso estimator. The properties of the convergence of this algorithm is also given in this chapter using the entropy estimator and Pitman-Yor estimator. Chapter 3 is devoted to comparison of Monte Carlo and quasi-Monte Carlo methods in numerical calculations of Bayesian Lasso. It comes out of this comparison that the Hammersely points give the best results. Chapter 4 gives a geometric interpretation of the partition function of the Bayesian lasso expressed as a function of the incomplete Gamma function. This allowed us to give a convergence criterion for the Metropolis Hastings algorithm. Chapter 5 presents the Bayesian estimator as the law limit a multivariate stochastic differential equation. This allowed us to calculate the Bayesian Lasso using numerical schemes semi-implicit and explicit Euler and methods of Monte Carlo, Monte Carlo multilevel (MLMC) and Metropolis Hastings algorithm. Comparing the calculation costs shows the couple (semi-implicit Euler scheme, MLMC) wins against the other couples (scheme method). Finally in chapter 6 we found the Lasso convergence rate of the Bayesian Lasso when the signal / noise ratio is constant and when the noise tends to 0. This allowed us to provide a new criteria for the convergence of the Metropolis algorithm Hastings.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
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L'engagement organisationnel des enseignants universitaires expatriés
L'engagement organisationnel des enseignants universitaires expatriés


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Il est question dans la présente recherche d'explorer la réalité de l'engagement organisationnel des enseignants universitaires dans un contexte d'expatriation. Nous avons fait appel à une approche qualitative, au cours de laquelle des entretiens semi-directifs ont été menés auprès de 45 enseignants universitaires de différentes nationalités et se sont expatriés dans plusieurs pays. L’engagement organisationnel des enseignants expatriés se construit selon un processus dynamique qui change et évolue dans le temps et selon le contexte externe (marché international des académiques, motivations d'expatriation, adaptation et personnalité de l'expatrié) et le contexte interne (la bureaucratie, la participation à la prise de décision, les conditions de travail et de la recherche, l'inégalité entre les enseignants locaux et expatriés et le climat social de l'université). Ainsi, la plupart des enseignants universitaires expatriés interviewés intègrent l’université avec des attentes et des motivations qui régulent leurs attitudes vis-à-vis de l’organisation. Les motivations sont singulièrement rattachées à la carrière et la recherche académique, l'attraction salariale, la fuite du pays, le changement, l'amélioration de la qualité de vie et le désir d'aventure. Ces motivations développent chez eux certaines attitudes vis-à-vis de la nouvelle organisation. Toutefois, ces attitudes sont des perceptions générales de l’engagement qui ont été influencées par les valeurs, les attentes et les croyances personnelles.
This research was undertaken to explore the reality of organizational commitment of expatriate academics. Using a qualitative approach, semi-structured interviews were conducted with 45 expatriate university professors of different nationalities in many countries. The results of the research have shown that organizational commitment of expatriate academics is built on a dynamic process that changes and evolves over time, depending on the external context (international academics’ market, motivations of expatriation, adaptation, and expatriate’s personality) and the internal context (bureaucracy, participation in decision making, working conditions and scientific research, inequality between local and expatriate teachers and the social environment of the university). Most expatriate university teachers interviewed start their career at the host university with expectations and motivations that shape and affect their attitudes towards the organization. Motivations are particularly related to career attraction, academic research, the unfavorable circumstances in the country of origin, the life change, the quality of life, and the desire for adventure. These motivations are reflected in their attitudes towards the new organization. However, these attitudes are generic perceptions of engagement that have been influenced by values, expectations and personal beliefs. They will, therefore, be developed according to a communication process with the various stakeholders of the new work environment and will be transformed into a commitment to the university. Research has suggested a number of measures to develop the motivation and commitment of expatriate academics.
Il est question dans la présente recherche d'explorer la réalité de l'engagement organisationnel des enseignants universitaires dans un contexte d'expatriation. Nous avons fait appel à une approche qualitative, au cours de laquelle des entretiens semi-directifs ont été menés auprès de 45 enseignants universitaires de différentes nationalités et se sont expatriés dans plusieurs pays. L’engagement organisationnel des enseignants expatriés se construit selon un processus dynamique qui change et évolue dans le temps et selon le contexte externe (marché international des académiques, motivations d'expatriation, adaptation et personnalité de l'expatrié) et le contexte interne (la bureaucratie, la participation à la prise de décision, les conditions de travail et de la recherche, l'inégalité entre les enseignants locaux et expatriés et le climat social de l'université). Ainsi, la plupart des enseignants universitaires expatriés interviewés intègrent l’université avec des attentes et des motivations qui régulent leurs attitudes vis-à-vis de l’organisation. Les motivations sont singulièrement rattachées à la carrière et la recherche académique, l'attraction salariale, la fuite du pays, le changement, l'amélioration de la qualité de vie et le désir d'aventure. Ces motivations développent chez eux certaines attitudes vis-à-vis de la nouvelle organisation. Toutefois, ces attitudes sont des perceptions générales de l’engagement qui ont été influencées par les valeurs, les attentes et les croyances personnelles.
This research was undertaken to explore the reality of organizational commitment of expatriate academics. Using a qualitative approach, semi-structured interviews were conducted with 45 expatriate university professors of different nationalities in many countries. The results of the research have shown that organizational commitment of expatriate academics is built on a dynamic process that changes and evolves over time, depending on the external context (international academics’ market, motivations of expatriation, adaptation, and expatriate’s personality) and the internal context (bureaucracy, participation in decision making, working conditions and scientific research, inequality between local and expatriate teachers and the social environment of the university). Most expatriate university teachers interviewed start their career at the host university with expectations and motivations that shape and affect their attitudes towards the organization. Motivations are particularly related to career attraction, academic research, the unfavorable circumstances in the country of origin, the life change, the quality of life, and the desire for adventure. These motivations are reflected in their attitudes towards the new organization. However, these attitudes are generic perceptions of engagement that have been influenced by values, expectations and personal beliefs. They will, therefore, be developed according to a communication process with the various stakeholders of the new work environment and will be transformed into a commitment to the university. Research has suggested a number of measures to develop the motivation and commitment of expatriate academics.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
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Les interactions des aérosols avec les nuages en Arctique peuvent avoir de fortes conséquences sur le forçage radiatif. Néanmoins cette interaction reste encore mal comprise. Dans cette étude nous utilisons les instruments satellitaires POLDER-3 & MODIS pour obtenir des informations sur les propriétés microphysiques des nuages que nous co-localisons temporellement et spatialement avec la concentration en monoxyde de carbone, traceur passif du contenu en aérosols, issue des modèles numériques GEOS-Chem et FLEXPART. Nous co-localisons également les données avec les réanalyses de ERA-Interim pour pouvoir contrôler les paramètres météorologiques tel que l’humidité spécifique et la stabilité de la basse troposphère. Afin d’étudier l'impact des panaches de pollution sur la microphysique des nuages, nous définissons le paramètre ACInet qui décrit l'interaction aérosol nuage. Nos résultats suggèrent que les parcelles d'air venant de feux de biomasses ont un effet limité sur la microphysique des nuages. Au contraire, l'effet des aérosols venant de sources anthropiques ont un effet proche d'un maximum théorique. Nous étudions alors l'impact de différents paramètres météorologiques sur l'ACInet. Nous avons également analysé l'impact des aérosols d'origine anthropiques sur la transition de phase liquide-glace des nuages. Nos résultats indiquent que le contenu en aérosols a un effet net de diminution de la température de transition de phase, ce qui est susceptible d'avoir de fortes conséquences sur la durée de vie des nuages.
The Arctic region is warming particularly rapidly. The aerosol-cloud interaction (ACI) plays an important role on cloud radiative properties and climate change but aerosol impact on cloud microphysical parameters is still poorly understood. In this study we combine measurements from the satellite instruments POLDER-3 and MODIS to temporally and spatially co-localize cloud microphysical properties with carbon monoxide concentrations, passive tracer of aerosol content, from GEOS-Chem and FLEXPART. We also add ERA-I reanalysis of meteorological parameters to stratify meteorological parameters, such as specific humidity and lower tropospheric stability. Thus, observed differences in cloud-microphysical-parameters can be attributed to differences in aerosol content and not in meteorological parameters. We define a net ACI (ACInet) which can be interpreted as a measure of the sensitivity of a cloud at any given location to pollution plumes from distant sources. We study the impact of aerosols from anthropogenic and biomass-burning sources on liquid-cloud microphysical properties in Arctic, between 2005 and 2010, above ocean, and for different meteorological regimes. Our results suggest that the effect of biomass pollution plumes is smaller than the effect of anthropogenic pollution plumes. Meteorological parameters can significantly influence the ACI. We analyze the impact of anthropogenic aerosol on thermodynamic phase transition. The smaller the effective radius, the greater the supercooled temperature, whereas the greater the aerosol concentration, the smaller the supercooled temperature.
Les interactions des aérosols avec les nuages en Arctique peuvent avoir de fortes conséquences sur le forçage radiatif. Néanmoins cette interaction reste encore mal comprise. Dans cette étude nous utilisons les instruments satellitaires POLDER-3 & MODIS pour obtenir des informations sur les propriétés microphysiques des nuages que nous co-localisons temporellement et spatialement avec la concentration en monoxyde de carbone, traceur passif du contenu en aérosols, issue des modèles numériques GEOS-Chem et FLEXPART. Nous co-localisons également les données avec les réanalyses de ERA-Interim pour pouvoir contrôler les paramètres météorologiques tel que l’humidité spécifique et la stabilité de la basse troposphère. Afin d’étudier l'impact des panaches de pollution sur la microphysique des nuages, nous définissons le paramètre ACInet qui décrit l'interaction aérosol nuage. Nos résultats suggèrent que les parcelles d'air venant de feux de biomasses ont un effet limité sur la microphysique des nuages. Au contraire, l'effet des aérosols venant de sources anthropiques ont un effet proche d'un maximum théorique. Nous étudions alors l'impact de différents paramètres météorologiques sur l'ACInet. Nous avons également analysé l'impact des aérosols d'origine anthropiques sur la transition de phase liquide-glace des nuages. Nos résultats indiquent que le contenu en aérosols a un effet net de diminution de la température de transition de phase, ce qui est susceptible d'avoir de fortes conséquences sur la durée de vie des nuages.
The Arctic region is warming particularly rapidly. The aerosol-cloud interaction (ACI) plays an important role on cloud radiative properties and climate change but aerosol impact on cloud microphysical parameters is still poorly understood. In this study we combine measurements from the satellite instruments POLDER-3 and MODIS to temporally and spatially co-localize cloud microphysical properties with carbon monoxide concentrations, passive tracer of aerosol content, from GEOS-Chem and FLEXPART. We also add ERA-I reanalysis of meteorological parameters to stratify meteorological parameters, such as specific humidity and lower tropospheric stability. Thus, observed differences in cloud-microphysical-parameters can be attributed to differences in aerosol content and not in meteorological parameters. We define a net ACI (ACInet) which can be interpreted as a measure of the sensitivity of a cloud at any given location to pollution plumes from distant sources. We study the impact of aerosols from anthropogenic and biomass-burning sources on liquid-cloud microphysical properties in Arctic, between 2005 and 2010, above ocean, and for different meteorological regimes. Our results suggest that the effect of biomass pollution plumes is smaller than the effect of anthropogenic pollution plumes. Meteorological parameters can significantly influence the ACI. We analyze the impact of anthropogenic aerosol on thermodynamic phase transition. The smaller the effective radius, the greater the supercooled temperature, whereas the greater the aerosol concentration, the smaller the supercooled temperature.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
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Identification des sites acides de Lewis des zéolithes Beta et Mordénite par modélisation et spectroscopie d’absorption de rayons X et Infrarouge
Identification des sites acides de Lewis des zéolithes Beta et Mordénite par modélisation et spectroscopie d’absorption de rayons X et Infrarouge


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Le but de ce travail de thèse est d’identifier les sites acides de Lewis se formant lors de la déshydratation des zéolithes. Pour cela nous avons appliqué une approche combinant la spectroscopie d’absorption de rayons X et infrarouge et la modélisation moléculaire. Le calcul utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité a montré que trois types de sites aluminium sont générés lors du processus de déshydroxylation : les aluminiums tri-coordinnés, les aluminiums tétraédriques distordus et les aluminiums tri-coordinés masqués. L’interprétation des spectres d’absorption de rayons X au seuil K de l’aluminium s’est faite via le calcul des densités d’états électroniques vides des sites générés. Nous avons montré que le pic apparaissant avant le seuil principal d’absorption est dû principalement aux sites tétraédriques distordus et aux sites tri-coordinnés masqués alors que les sites tri-coordinnés sont à l’origine d’un léger décrochement avant le seuil d’absorption. Les spectres infrarouge du monoxyde de carbone adsorbé sur les zéolites déshydratées à différentes températures ont montré la présence de deux acidités de Lewis. La modélisation des spectres infrarouge montre que l’acidité de Lewis modérée peut être attribuée aux aluminiums tri-coordinnés et tri-coordinnés masqués. L’acidité de Lewis plus forte pourrait provenir de sites silicium sous coordinnés se formant lors de la déshydroxylation.
The aim of this thesis is to identify the Lewis acid sites formed during the dehydration of zeolites. For this we applied an approach combining X-ray absorption spectroscopy, infrared spectroscopy and molecular modeling. The calculation using density functional theory showed that three types of aluminum sites are generated during the dehydroxylation process: aluminum tri-coordinated, pseudo tri-coordinated aluminum and aluminum in a distorted tetrahedral environment. The interpretation of X-ray absorption spectra at the aluminum-K edge is done via the calculation of the empty density of states of the generated sites. We showed that the peak appearing before the main absorption edge is mainly due to distorted tetrahedral sites and pseudo tri- coordinated sites while the tri- coordinated sites are causing a slight feature before the above-mentioned pre-edge peak. The infrared spectra of carbon monoxide adsorbed on the zeolite treated at different temperatures showed the presence of two Lewis acidities. Modeling Infrared spectra shows that the moderate Lewis acidity can be attributed to tri-coordinated aluminum and pseudo tri-coordinated aluminum. The stronger Lewis acidity may come from silicon sites under-coordinated formed during the dehydroxylation.
Le but de ce travail de thèse est d’identifier les sites acides de Lewis se formant lors de la déshydratation des zéolithes. Pour cela nous avons appliqué une approche combinant la spectroscopie d’absorption de rayons X et infrarouge et la modélisation moléculaire. Le calcul utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité a montré que trois types de sites aluminium sont générés lors du processus de déshydroxylation : les aluminiums tri-coordinnés, les aluminiums tétraédriques distordus et les aluminiums tri-coordinés masqués. L’interprétation des spectres d’absorption de rayons X au seuil K de l’aluminium s’est faite via le calcul des densités d’états électroniques vides des sites générés. Nous avons montré que le pic apparaissant avant le seuil principal d’absorption est dû principalement aux sites tétraédriques distordus et aux sites tri-coordinnés masqués alors que les sites tri-coordinnés sont à l’origine d’un léger décrochement avant le seuil d’absorption. Les spectres infrarouge du monoxyde de carbone adsorbé sur les zéolites déshydratées à différentes températures ont montré la présence de deux acidités de Lewis. La modélisation des spectres infrarouge montre que l’acidité de Lewis modérée peut être attribuée aux aluminiums tri-coordinnés et tri-coordinnés masqués. L’acidité de Lewis plus forte pourrait provenir de sites silicium sous coordinnés se formant lors de la déshydroxylation.
The aim of this thesis is to identify the Lewis acid sites formed during the dehydration of zeolites. For this we applied an approach combining X-ray absorption spectroscopy, infrared spectroscopy and molecular modeling. The calculation using density functional theory showed that three types of aluminum sites are generated during the dehydroxylation process: aluminum tri-coordinated, pseudo tri-coordinated aluminum and aluminum in a distorted tetrahedral environment. The interpretation of X-ray absorption spectra at the aluminum-K edge is done via the calculation of the empty density of states of the generated sites. We showed that the peak appearing before the main absorption edge is mainly due to distorted tetrahedral sites and pseudo tri- coordinated sites while the tri- coordinated sites are causing a slight feature before the above-mentioned pre-edge peak. The infrared spectra of carbon monoxide adsorbed on the zeolite treated at different temperatures showed the presence of two Lewis acidities. Modeling Infrared spectra shows that the moderate Lewis acidity can be attributed to tri-coordinated aluminum and pseudo tri-coordinated aluminum. The stronger Lewis acidity may come from silicon sites under-coordinated formed during the dehydroxylation.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
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Dans cette thèse, nous avons étudié la reconnaissance des actions qui incluent l'intéraction avec l’objet à partir des données du skeleton et des informations de profondeur fournies par les capteurs RGB-D. Il existe deux principales applications que nous abordons dans cette thèse: la reconnaissance de l'interaction humaine avec l'objet et la reconnaissance d'une activité anormale. Nous proposons, dan un premier temps, une modélisation spatio-temporelle pour la reconnaissance en ligne et hors ligne des intéractions entre l’humain et l’objet. Ces caractéristiques ont été adoptées pour la reconnaissance en ligne des intéractions humaines avec l’objet et pour la détection de la démarche anormale. Ensuite, nous proposons des caractéristiques liées à d'objet qui décrivent approximativement la forme et la taille de l’objet. Ces caractéristiques sont fusionnées avec les caractéristiques bas-niveau pour la reconnaissance en ligne des intéractions humaines avec l’objet. Les expériences menées sur deux benchmarks démontrent l’efficacité de la méthode proposée. Dans le deuxième volet de ce travail, nous étendons l'étude à la détection de la démarche anormale en utilisant le cadre en ligne l’approche. Afin de valider la robustesse de l’approche à la pose, nous avons collecté une base multi-vue pour des intéractions humaines avec l’objet, de façon normale et anormale. Les résultats expérimentaux sur le benchmark des actions anormales frontales et sur la nouvelles base prouvent l’efficacité de l’approche.
In this thesis, we have investigated the human object interaction recognition by using the skeleton data and local depth information provided by RGB-D sensors. There are two main applications we address in this thesis: human object interaction recognition and abnormal activity recognition. First, we propose a spatio-temporal modeling of human-object interaction videos for on-line and off-line recognition. In the spatial modeling of human object interactions, we propose low-level feature and object related distance feature which adopted on on-line human object interaction recognition and abnormal gait detection. Then, we propose object feature, a rough description of the object shape and size as new features to model human-object interactions. This object feature is fused with the low-level feature for online human object interaction recognition. In the temporal modeling of human object interactions, we proposed a shape analysis framework based on low-level feature and object related distance feature for full sequence-based off-line recognition. Experiments carried out on two representative benchmarks demonstrate the proposed method are effective and discriminative for human object interaction analysis. Second, we extend the study to abnormal gait detection by using the on-line framework of human object interaction classification. The experiments conducted following state-of-the-art settings on the benchmark shows the effectiveness of proposed method. Finally, we collected a multi-view human object interaction dataset involving abnormal and normal human behaviors by RGB-D sensors. We test our model on the new dataset and evaluate the potential of the proposed approach.
Dans cette thèse, nous avons étudié la reconnaissance des actions qui incluent l'intéraction avec l’objet à partir des données du skeleton et des informations de profondeur fournies par les capteurs RGB-D. Il existe deux principales applications que nous abordons dans cette thèse: la reconnaissance de l'interaction humaine avec l'objet et la reconnaissance d'une activité anormale. Nous proposons, dan un premier temps, une modélisation spatio-temporelle pour la reconnaissance en ligne et hors ligne des intéractions entre l’humain et l’objet. Ces caractéristiques ont été adoptées pour la reconnaissance en ligne des intéractions humaines avec l’objet et pour la détection de la démarche anormale. Ensuite, nous proposons des caractéristiques liées à d'objet qui décrivent approximativement la forme et la taille de l’objet. Ces caractéristiques sont fusionnées avec les caractéristiques bas-niveau pour la reconnaissance en ligne des intéractions humaines avec l’objet. Les expériences menées sur deux benchmarks démontrent l’efficacité de la méthode proposée. Dans le deuxième volet de ce travail, nous étendons l'étude à la détection de la démarche anormale en utilisant le cadre en ligne l’approche. Afin de valider la robustesse de l’approche à la pose, nous avons collecté une base multi-vue pour des intéractions humaines avec l’objet, de façon normale et anormale. Les résultats expérimentaux sur le benchmark des actions anormales frontales et sur la nouvelles base prouvent l’efficacité de l’approche.
In this thesis, we have investigated the human object interaction recognition by using the skeleton data and local depth information provided by RGB-D sensors. There are two main applications we address in this thesis: human object interaction recognition and abnormal activity recognition. First, we propose a spatio-temporal modeling of human-object interaction videos for on-line and off-line recognition. In the spatial modeling of human object interactions, we propose low-level feature and object related distance feature which adopted on on-line human object interaction recognition and abnormal gait detection. Then, we propose object feature, a rough description of the object shape and size as new features to model human-object interactions. This object feature is fused with the low-level feature for online human object interaction recognition. In the temporal modeling of human object interactions, we proposed a shape analysis framework based on low-level feature and object related distance feature for full sequence-based off-line recognition. Experiments carried out on two representative benchmarks demonstrate the proposed method are effective and discriminative for human object interaction analysis. Second, we extend the study to abnormal gait detection by using the on-line framework of human object interaction classification. The experiments conducted following state-of-the-art settings on the benchmark shows the effectiveness of proposed method. Finally, we collected a multi-view human object interaction dataset involving abnormal and normal human behaviors by RGB-D sensors. We test our model on the new dataset and evaluate the potential of the proposed approach.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
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Fengycin production by strains of bacillus: molecular and physiological aspects
Fengycin production by strains of bacillus: molecular and physiological aspects


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Ce travail a pour objectif d’analyser la surproduction de fengycine par la souche de B. subtilis BBG 21, en comparant la synthèse à celle d’autres souches de Bacillus. BBG21 produisant également des surfactines, nous avons aussi analysé la co-production des lipopeptides dans cette souche. Le travail montre le rôle des promoteurs Pfen et Ppps dans la synthèse des fengycines. L’analyse de la séquence met en évidence 10 nucléotides manquants entre Ppps168 et PfenBBG21 et la modification d’un nucléotide de « l’UP element » entre BBG 21 et ATCC 21332. Dans un second temps, certaines conditions biotiques et abiotiques influençant l’expression du promoteur Pfen et la synthèse de fengycines et de surfactines ont été testées dans le dérivé BBG 208. Les sources de carbone orientent la synthèse vers une famille de lipopeptides alors que la plupart des sources d’azote permettent la cosynthèse à haut niveau des 2 molécules. Une forte expression du promoteur Pfen couplée à une synthèse importante de fengycines a été mise en évidence lorsque l’urée ou le mélange urée ammonium sont utilisés comme source d’azote et le mannitol comme source de carbone. Les conditions de température, de pH et d’oxygénation sont importantes pour la synthèse de fengycine et ces conditions sont spécifiques aux sources de carbone ou d’azote présentes dans le milieu. Enfin, nous avons étudié la synthèse des molécules chez des mutants surfactine - et pnp ase – issus de la souche Bs 168. Les résultats montrent que le régulateur srfAA affecte significativement la production de fengycines alors qu’il n’y pas action de srfAC. Chez les mutants pnpase - il y a une forte diminution des 2 lipopeptides.
This work aimed at analyzing the overproduction of fengycin in Bacillus subtilis BBG21 and then was compared to a set of Bacilli strains. As BBG21 also produces surfactin, we also studied coproduction of lipopeptides in this strain. The work highlighted the role the promotor Pfen and Ppps in the synthesis of fengicins. The analysis of sequences was unveiled 10 missing nucleotides between Ppps168 and PfenBBG21 and modification of one nucleotide of the UP element between strains BBG21 and 21332, respectively. Secondly, environmental conditions that might influence the promotor Pfen expression and synthesis of both lipopeptides were also tested in B. subtilis BBG 208. Thus, carbon sources appeared to direct synthesis of one family of lipopeptides, whilst most of nitrogen sources allowed high level of both lipopeptides co-synthesis. A strong expression of promotor Pfen and an important synthesis of fengycins were obtained with urea or urea ammonium mixture used as nitrogen source and with mannitol as carbon source. Temperature, pH and filling volume are important for fengycins synthesis and these conditions are carbon and nitrogen sources dependent. Finally we studied fengycins synthesis in surfactin and PNPase mutants derived from Bs 168. The result showed that srfAA regulator decreased fengycin synthesis whereas srfAC has not any affect. Notably, an important decrease in surfactin and fengycin was observed for PNPase mutant strains.
Ce travail a pour objectif d’analyser la surproduction de fengycine par la souche de B. subtilis BBG 21, en comparant la synthèse à celle d’autres souches de Bacillus. BBG21 produisant également des surfactines, nous avons aussi analysé la co-production des lipopeptides dans cette souche. Le travail montre le rôle des promoteurs Pfen et Ppps dans la synthèse des fengycines. L’analyse de la séquence met en évidence 10 nucléotides manquants entre Ppps168 et PfenBBG21 et la modification d’un nucléotide de « l’UP element » entre BBG 21 et ATCC 21332. Dans un second temps, certaines conditions biotiques et abiotiques influençant l’expression du promoteur Pfen et la synthèse de fengycines et de surfactines ont été testées dans le dérivé BBG 208. Les sources de carbone orientent la synthèse vers une famille de lipopeptides alors que la plupart des sources d’azote permettent la cosynthèse à haut niveau des 2 molécules. Une forte expression du promoteur Pfen couplée à une synthèse importante de fengycines a été mise en évidence lorsque l’urée ou le mélange urée ammonium sont utilisés comme source d’azote et le mannitol comme source de carbone. Les conditions de température, de pH et d’oxygénation sont importantes pour la synthèse de fengycine et ces conditions sont spécifiques aux sources de carbone ou d’azote présentes dans le milieu. Enfin, nous avons étudié la synthèse des molécules chez des mutants surfactine - et pnp ase – issus de la souche Bs 168. Les résultats montrent que le régulateur srfAA affecte significativement la production de fengycines alors qu’il n’y pas action de srfAC. Chez les mutants pnpase - il y a une forte diminution des 2 lipopeptides.
This work aimed at analyzing the overproduction of fengycin in Bacillus subtilis BBG21 and then was compared to a set of Bacilli strains. As BBG21 also produces surfactin, we also studied coproduction of lipopeptides in this strain. The work highlighted the role the promotor Pfen and Ppps in the synthesis of fengicins. The analysis of sequences was unveiled 10 missing nucleotides between Ppps168 and PfenBBG21 and modification of one nucleotide of the UP element between strains BBG21 and 21332, respectively. Secondly, environmental conditions that might influence the promotor Pfen expression and synthesis of both lipopeptides were also tested in B. subtilis BBG 208. Thus, carbon sources appeared to direct synthesis of one family of lipopeptides, whilst most of nitrogen sources allowed high level of both lipopeptides co-synthesis. A strong expression of promotor Pfen and an important synthesis of fengycins were obtained with urea or urea ammonium mixture used as nitrogen source and with mannitol as carbon source. Temperature, pH and filling volume are important for fengycins synthesis and these conditions are carbon and nitrogen sources dependent. Finally we studied fengycins synthesis in surfactin and PNPase mutants derived from Bs 168. The result showed that srfAA regulator decreased fengycin synthesis whereas srfAC has not any affect. Notably, an important decrease in surfactin and fengycin was observed for PNPase mutant strains.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
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