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Traitement des sédiments de dragage pour une valorisation dans les matrices cimentaires

/ Amar Mouhamadou Al Amine / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 13-12-2017
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En France, les besoins annuels en matériaux granulaires pour le secteur du BTP sont proches de 400 millions de tonnes dont 96% sont d'origine naturelle. Il est donc inéluctablement nécessaire de trouver des solutions alternatives dites éco-responsables notamment par la valorisation de sous-produits industriels (SPI) tels que les sédiments de dragage. Les sédiments de dragage marins sont désignés comme matière première secondaire dans le cadre de cette étude. Cependant, ces derniers peuvent présenter des niveaux de pollution variables, avec présence de matières organiques (5% à 30%), une teneur en eau relativement élevée (50% à 200%) et une granulométrie assez fine (≤ 300 µm). Ce qui requiert, de mettre en place, en vue d'une utilisation efficiente, des procédés de traitement qui permettront in fine d'améliorer certaines propriétés physico-chimiques du matériau. L'objectif de nos travaux porte sur le traitement physique et thermique des sédiments de dragage puis leur valorisation dans les matrices cimentaires. Nous menons d’abord une étude bibliographique autour de la problématique posée. Au plan expérimental divers études sont conduits : caractérisation physico-chimique, les effets du traitement sur les propriétés des sédiments, l'impact probable de la présence des sédiments dans les matrices cimentaires. Les matériaux cimentaires formulés seront par la suite analysés et caractérisés à quatre échelles: physico-chimique, mécanique, durabilité et environnementale. Une analyse des résultats mécaniques permet de suivre l'activité des sédiments et d'implémenter des lois de formulation adaptées.

Exploration-exploitation with Thompson sampling in linear systems

/ Abeille Marc / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 13-12-2017
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Cette thèse est dédiée à l'étude du Thompson Sampling (TS), une heuristique qui vise à surmonter le dilemme entre exploration et exploitation qui est inhérent à tout processus décisionnel face à l'incertain. Contrairement aux algorithmes issus de l'heuristique optimiste face à l'incertain (OFU), où l'exploration provient du choix du modèle le plus favorable possible au vu de la connaissance accumulée, les algorithmes TS introduisent de l'aléa dans le processus décisionnel en sélectionnant aléatoirement un modèle plausible, ce qui les rend bien moins coûteux numériquement. Cette étude se concentre sur les problèmes paramétriques linéaires, qui autorisent les espaces état-action continus (infinis), en particulier les problèmes de Bandits Linéaires (LB) et les problèmes de contrôle Linéaire et Quadratique (LQ). Nous proposons dans cette thèse de nouvelles analyses du regret des algorithmes TS pour chacun de ces deux problèmes. Bien que notre démonstration pour les LB garantisse une borne supérieure identique aux résultats préexistants, la structure de la preuve offre une nouvelle vision du fonctionnement de l'algorithme TS, et nous permet d'étendre cette analyse aux problèmes LQ. Nous démontrons la première borne supérieure pour le regret de l'algorithme TS dans les problèmes LQ, qui garantie dans le cadre fréquentiste un regret au plus d'ordre O(\sqrt{T}). Enfin, nous proposons une application des méthodes d'exploration-exploitation pour les problèmes d'optimisation de portefeuille, et discutons dans ce cadre le besoin ou non d'explorer activement.

Propriétés physico-chimiques, optiques et identification des sources des aérosols en Afrique de l’Ouest

/ Rivellini Laura-Hélèna / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-12-2017
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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.

Thermo-mechanical behaviour of geothermal structures : numerical modelling and recommendations

/ Rammal Dina / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-12-2017
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Les structures géothermiques agissent comme éléments échangeurs de chaleur en plus de leur rôle majeur en tant que structures porteuses. De ce fait, ils sont soumis à des sollicitations thermiques en plus des charges mécaniques. Cependant, leurs méthodes de dimensionnement ne sont pas encore clairement définies. Ce travail est divisé en deux parties principales qui couvrent le dimensionnement thermique et mécanique des pieux géothermiques et des parois moulées. En ce qui concerne les performances thermiques des structures géothermiques, deux stratégies sont introduites qui sont capables d'évaluer les énergies conductives et advectives échangées admissibles. Ils permettent de distinguer les différentes formes d'énergies échangées et montrent comment elles peuvent varier en cas de chargement thermique cyclique. Des modèles numériques couplés thermo-hydraulique bidimensionnels et tridimensionnels ont été réalisés et la performance thermique des structures géothermiques a été évaluée en fonction des deux approches présentées. En ce qui concerne le dimensionnement mécanique, ce travail couvre les problèmes liés au choix de la sollicitation thermique que le concepteur doit considérer pour la conception mécanique des structures géothermiques telles que le nombre de cycles, l'amplitude thermique cyclique et l'influence de l'ordre de chargement thermique. Ce travail traite ces problèmes dans le but de faciliter la conception des structures géothermiques. Des recommandations sont données pour la conception mécanique des pieux géothermiques et des parois moulées basées sur les résultats obtenus à partir des analyses numériques thermo-mécanique.

Intégration hétérogène de systèmes communicants CMOS-SOI en gamme millimétrique sur substrat flexible

/ Philippe Justine / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-12-2017
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Le développement de nombreuses applications nomades, souples, déformables et sur de larges surfaces nécessite la réalisation de circuits mécaniquement flexibles, intégrant des capacités d'intéraction avec l'environnement, de communication et de traitement du signal. Une part importante de ces applications proviennent actuellement de l'industrie de l'électronique organique, mais l'apparition de nouvelles méthodes de fabrication a permis la réalisation de dispositifs à la fois souples mécaniquement et électriquement performants. En outre, les techniques de report sur substrat souple présentent de nombreux avantages (flexibilité mécanique, conservation des propriétés originelles, intégration hétérogène possible). Lors de ces travaux, une procédure d'amincissement puis de transfert sur film souple (métal, verre) des composants CMOS initialement réalisés sur des tranches SOI (silicium sur isolant) a été développée. Cette solution permet la réalisation de transistors MOS flexibles et performants possédant des fréquences caractéristiques fT/fmax de 165/188 GHz. De plus, l'utilisation d'autres matériaux que le plastique permet de modifier les propriétés originelles d'un dispositif en termes de dissipations thermiques ou de distorsions harmoniques par exemple, afin d'en améliorer les performances. La réalisation de composants souples, performants et stables a donc été démontrée.

Les inégalités sociales face au cancer dans le Nord–Pas-de-Calais : étude du processus de mise en forme des inégalités à travers une analyse comparée des trajectoires de malades atteints du cancer

/ Loretti Aurore / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-12-2017
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Cette recherche porte sur la question des inégalités sociales face à la pathologie cancéreuse dans le contexte de la région Nord-Pas-de-Calais. Elle s’attache à rendre compte du processus de mise en forme des inégalités à travers une analyse comparée des trajectoires de cancer et repose sur la mise en œuvre d’un dispositif d’enquête empirique associant des observations ethnographiques et des entretiens. Appréhender sociologiquement et qualitativement cette question nous a permis de mettre l’accent sur la dimension proprement sociale des comportements et sur les effets de la structure sociale et des rapports sociaux. Nous nous sommes attachée à expliquer dans quels contextes et par quels processus les individus, soignés mais également soignants, en viennent à adopter des attitudes et des comportements spécifiques qui participent à la diversité des trajectoires de cancer. Autrement dit, à décrire la logique en acte et « l’enracinement des attitudes dans les contraintes de leurs conditions d’existence » (Drulhe, 1996, p. 280). Il est apparu tout au long de cette recherche que des individus qui vivent et relèvent de contextes différents ne peuvent présenter des trajectoires de cancer similaires. Les soignés ne disposent pas de la même capacité d’action pour façonner leurs trajectoires ni des mêmes marges de manœuvre pour négocier la relation de soin. Cette thèse a donc insisté sur la diversité des expériences de cancer et sur leur lien avec le milieu social des soignés. Elle intègre également à l’analyse d’autres rapports sociaux, en particulier de genre.

Terahertz nonreciprocal effects using hexagonal ferrites

/ Horák Tomáš / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-12-2017
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Des sources et des détecteurs ont été développés récemment pour les fréquences térahertz (THz) mais de nombreux composants passifs sont encore manquants. C’est le cas des composants non-réciproques (NR) qui sont indispensables pour la protection et la stabilisation des sources cohérentes. Dans cette thèse on étudie un nouveau concept d’isolateur THz, basé sur la combinaison d'une résonance plasmonique de surface (SP) avec un matériau à forte gyrotropie dans la gamme THz. Nous utilisons un matériau ferrite de type magnétoplumbite hexagonale, sa gyrotropie résulte d'effets gyromagnétiques dus à la précession de ses moments magnétiques à la fréquence de Larmor autour du champ magnétique interne. Il en résulte une perméabilité tensorielle dont les éléments non-diagonaux opposés induisent une réponse NR. Le fort champ interne d'une hexaferrite mène à une fréquence Larmor proche de la gamme millimétrique. Les permittivités et perméabilités diagonales ont été déterminées par analyseur de réseau vectoriel (VNA) avec un fenêtrage temporel. La gyrotropie et l’anisotropie THz ont été mesurées par spectroscopie dans le domaine temporel (TDS). Les mesures confirment les fortes valeurs attendues, un isolateur de Faraday THz a été conçu et mesuré. D’autre part, un miroir magnéto-plasmonique NR a été conçu, il est basé sur la combinaison du gyromagnétisme THz de l’hexaferrite avec les résonances SP à la surface d’un réseau métallique sub-longueur d'onde. Ces résonnances ont été démontrées expérimentalement et sont en accord avec les simulations. A proximité des résonances SP le dispositif se comporte comme un miroir unidirectionnel.

Etude du comportement mécanique des multi-matériaux soumis à un impact balistique : approches expérimentale et numérique

/ Gilson Lionel / Université Lille1 - Sciences et Technologies, École Royale Militaire (Bruxelles) / 12-12-2017
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Le travail de la thèse porte sur une étude globale des interactions qui surgissent sur le système projectile/protection/cible lors d’un impact balistique non perforant. L’objectif principal consiste à l’analyse et à l’évaluation des modes d’endommagement des projectiles et des protections d’une part, et les déformations occasionnées sur la cible, d’autre part. Une étude expérimentale a permis la caractérisation mécanique des différents matériaux utilisés à savoir : la gélatine, la plastiline, ainsi que l’analyse des réponses balistiques utilisant des protections en composite, en aluminium et textiles. L’accent a été mis sur la recherche des lois de comportement appropriées pour les différents composants du système balistique utilisant des multi-matériaux. Une simulation numérique du thorax humain a été développée, exploitée et validée sur la base d’un impact non pénétrant. La simulation numérique a été réalisée en prenant en compte à la fois le thorax et les différents organes du corps humain en intégrant aussi la présence de protections.

La spectrométrie de masse haute résolution : application à la FT-ICR bidimensionnelle et à la protéomique dans les domaines de l’archéologie et la paléontologie

/ Bray Fabrice / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-12-2017
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La spectrométrie de masse est une méthode d’analyse qui permet de travailler sur une large gamme d’échantillons. Elle est utilisée dans de nombreux domaines de recherche comme la chimie analytique, la protéomique, la lipidomique et la métabolomique… Dans un premier temps, mon travail s’est focalisé sur le développement d’une méthode indépendante d’analyse de données par spectrométrie de masse à transformée de Fourier bidimensionnelle. Pour augmenter la résolution en première dimension, une analyse FT-ICR 2D avec un échantillonnage non uniforme (NUS) a été développée. L’augmentation de la résolution dans la première dimension a permis l’obtention d’une haute résolution pour les ions précurseurs. La FT-ICR 2D a été utilisée avec succès pour l’analyse de triacylglycérols contenus dans du plasma mais aussi pour l’analyse d’échantillons archéologiques. Dans un second temps, une stratégie protéomique conjointe bottom-up et top-down a été appliquée à l’analyse d’échantillons archéologiques et paléontologiques à partir d’ossements ou de céramiques. Le développement d’une méthodologie bottom-up, a permis à partir d’un ossement d’humérus d’espèce inconnus vieux de 120 000 ans l’identification des protéines et leurs modifications chimiques. Cet ossement a pu être attribué comme appartenant à Homo neanderthalis et les substitutions d’acide aminé avec Homo sapiens cartographiées. Une analyse top-down a été utilisée pour l’analyse d’échantillons archéologiques. Pour la première fois, une protéine (la caséine de lait) a été identifiée dans un échantillon archéologique d’amphore de l’époque de l’empereur Claude (1er siècle de notre ère) grâce la détection de grands fragments de caséine.

Extraction de signatures de bactéries par microspectroscopie Raman et chimiométrie : application à l’étude de la composition biologique des aérosols dans l’environnement

/ Signour Thomas / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 11-12-2017
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Depuis plusieurs années, l’étude et le contrôle de la qualité de l’air sont au cœur de toutes les préoccupations. En 2012, la DGA (Direction Générale de l’Armement) met en place le programme ASTRID (Accompagnement Spécifique des Travaux de Recherches et d’Innovation Défense) accompagnant les travaux de recherche duale civile et militaire. Cette thèse s’inscrit dans cette démarche et propose d’étudier la faisabilité du concept de détection et d’identification rapides des microorganismes présents dans un échantillon d’air par microspectroscopie Raman, avec une résolution au niveau de l’espèce. Pour cela, nous construisons un modèle chimiométrique de classification des microorganismes représentatifs de la biodiversité naturelle en acquérant, sans a priori, d’une part les spectres Raman de ces microorganismes après biocollecte et étalement sur la lame d’un microspectromètre Raman, et d’autre part les séquences génomiques codant les ARN 16S de ces mêmes microorganismes. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse présentent donc les différentes études mises en œuvre lors du développement d’un nouveau protocole permettant l’analyse des bactéries issues d’aérosols naturels environnementaux. Nous démontrons la nécessité d’optimiser l’acquisition des spectres Raman sur les bactéries et le traitement statistique des données spectrales permettant le développement de modèles de classification présentant des taux de reconnaissance élevés.

Cité Scientifique BP 30155 59653 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX Tél.:+33 (0)3 20 43 44 10