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0D nanotransistor biosensors

/ Sivakumarasamy Ragavendran / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 20-04-2015
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L’objectif de cette thèse était d’explorer le potentiel des biocapteurs à base de transistors à 1 électron. Depuis l’invention de l’électrode de verre il y a plus de 100 ans, la réponse monotone du potentiel de surface avec le pH est devenue universelle. Aussi, il est bien connu que les mesures de la concentration en ions dans des solutions complexes, de grande importance pour le domaine biomédical, requière des membranes sélectives aux ions. En utilisant ces transistors nanométriques, nous montrons une rupture dans ces concepts avec l’observation d’une réponse en U au pH et la mesure sélective des cations Na+, K+, Ca2+ et Mg2+ dans le sérum sanguin, sans avoir recours aux membranes sélectives. Par ailleurs, les ions divalents ont été mesurés avec une sensibilité deux fois supérieure à la limite de Nernst. Les équations proposées, à l’origine d’une nouvelle méthode pour les mesures sélectives d’ions, peuvent-être étendues à la mobilité électrophorétique. Nous suggérons que ces nanotransistors 0D devraient également permettre des études biomimétiques de la compensation de charge des protéines. Nous montrons enfin que ces composants peuvent être intégrés sur un laboratoire sur puce en PDMS de 1.5 mm x 1.5 mm, qui promet un système de diagnostic sanguin peu couteux et très intégré.

3D dynamic facial sequences analysis for face recognition and emotion detection

/ Alashkar Taleb / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 02-11-2015
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L’étude menée dans le cadre de cette thèse vise l’étude du rôle de la dynamique de formes faciales 3D à révéler l’identité des personnes et leurs états émotionnels. Pour se faire, nous avons proposé un cadre géométrique pour l’étude des formes faciales 3D et leurs dynamiques dans le temps. Une séquence 3D est d’abord divisée en courtes sous-séquences, puis chacune des sous-séquences obtenues est représentée dans une variété de Grassmann (ensemble des sous-espaces linéaires de dimension fixe). Nous avons exploité la géométrie de ces variétés pour comparer des sous-séquences 3D, calculer des statistiques (telles que des moyennes) et quantifier la divergence entre des éléments d’une même variété Grassmannienne. Nous avons aussi proposé deux représentations possibles pour les deux applications cibles – (1) la première est basée sur les dictionnaires (de sous-espaces) associée à des techniques de Dictionary Learning Sparse Coding pour la reconnaissance d’identité et (2) le représentation par des trajectoires paramétrées par le temps sur les Grassmanniennes couplée avec une variante de l’algorithme de classification SVM, permettant un apprentissage avec des données partielles, pour la détection précoce des émotions spontanée. Les expérimentations réalisées sur les bases publiques BU-4DFE, Cam3D et BP4D-Spontaneous montrent à la fois l’intérêt du cadre géométrique proposé (en terme de temps de calcul et de robustesse au bruit et aux données manquantes) et les représentations adoptées (dictionnaires pour la reconnaissance d’identité et trajectoires pour la détection précoce des émotions spontanées).

A data-based model for the domestic water demand in palestinian territory

/ El Masri Fayez / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 04-11-2016
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La pénurie d'eau et l'augmentation de la demande en eau, en particulier pour un usage résidentiel sont les principaux défis auxquels sont confrontés la Palestine. La nécessité de prévoir avec précision la consommation d'eau est utile pour la planification et la gestion de cette ressource naturelle. L'objectif principal de cette recherche est de (i) étudier les principaux facteurs qui influent la consommation d'eau en Palestine, (ii) de comprendre le schéma général de la consommation d'eau des ménages, (iii) d'évaluer les éventuels changements dans la consommation d'eau des ménages et de proposer des solutions appropriées et (iv) élaborer un modèle de prédiction de la consommation d'eau dans les villes palestiniennes basé sur le Réseau de Neurones Artificiels. Le travail de recherche est organisé en quatre parties. La première partie comprend une analyse bibliographique des travaux réalisés sur la consommation d'eau des ménages. La deuxième partie concerne la collecte de données, la méthodologie, l’enquête sur la consommation d'eau des ménages et le traitement de données. La troisième partie présente une analyse statistique des données de consommation d'eau dans deux villes palestiniennes. La dernière partie développe la modélisation de la consommation d'eau dans les deux villes à l’aide des Réseaux de Neurones Artificiels.

A fuzzy framework for multi-objective optimization under uncertainty

/ Bahri Oumayma / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Université de Tunis / 12-05-2017
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Cette thèse est consacrée à l'étude de l’optimisation combinatoire multi-objective sous incertitudes. Plus particulièrement, nous abordons les problèmes multi-objectifs contenant des données floues qui sont exprimées par des nombres triangulaires floues. Pour faire face à ce type de problèmes, notre idée principale est d’étendre les concepts multi-objectifs classiques au contexte flou. Nous proposons, dans un premier temps, une nouvelle approche Pareto entre des objectifs flous (i.e. vecteurs des nombres triangulaires flous). Ensuite, nous étendons des méta-heuristiques basées sur Pareto afin de converger vers des solutions optimales floues. L’approche proposée est illustrée sur un problème bi-objectif de routage de véhicules avec des demandes floues. Dans le deuxième volet de ce travail, nous abordons l’aspect de robustesse dans le contexte multi-objectif flou en proposant une nouvelle méthodologie d’évaluation de robustesse des solutions. Finalement, les résultats expérimentaux sur des benchmarks flous du problème de routage de véhicules prouvent l’efficacité et la fiabilité de notre approche.

Advanced numerical modeling of vibrations induced by railway traffic

/ Mezeh Reda / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Université libanaise / 11-07-2017
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Les lignes à grande vitesse sont considérées comme une source importante de perturbations environnementales qui sont de moins en moins tolérées par les habitants. Afin de comprendre la dynamique de ces systèmes, il est important de développer des modèles numériques pour simuler les problèmes de vibration véhicule/voie ferrée et comprendre les interactions de la voie ferrée et des composants du véhicule. Une nouvelle approche basée sur la mise à jour périodique de la configuration « Méthode PCU » est d’abord proposée pour l’évaluation de la réponse dynamique des poutres infinies continuellement supportées sous charges mobiles à grande vitesse. La méthode PCU est utilisée pour évaluer la réponse dynamique d’un système simplifié voie ferrée/sol dans lequel la fondation du rail est remplacée par une couche viscoélastique continue. D’autre part, une modélisation numérique 3D considérant le couplage dynamique mutuel complexe entre les composantes de la voie ferrée et la couche du sol est développée. Un schéma de maillage adaptatif est appliqué pour simuler l’effet des charges mobiles ; il est représenté par la création des nœuds mobiles attachés aux charges. Cette modélisation est appliquée avec succès dans la gamme de vitesses sub-Rayleigh et super-Rayleigh. Dans la dernière partie, la modélisation numérique 3D est utilisée pour calibrer les impédances dynamiques du modèle simplifié proposé dans le premier chapitre. Une procédure itérative d’ajustement de courbe est réalisée à l’aide de l’algorithme génétique. Des lois constitutives qui régissent le comportement dynamique des éléments discrets sont proposées aux différentes fréquences de chargement et gamme de vitesses.

Assessing and improving code transformations to support software evolution

/ De Souza Santos Gustavo Jansen / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 28-02-2017
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Dans le domaine du développement logiciel, le changement est la seule constante. Les logiciels évoluent parfois de façon substantielle et, pendant ce processus, des séquences de transformation de code (par exemple, créer une classe, puis surcharger une méthode) sont systématiquement appliquées dans le système (e.g. à certaines classes dans une même hiérarchie). De par la nature répétitive de ces transformations, il est nécessaire d’automatiser leur support afin d’assurer que ces séquences de transformations sont appliquées de façon consistante sur la globalité du système. Dans cette thèse, nous proposons d’améliorer les transformations de code pour mieux aider les développeurs dans l’application de transformation de code systématiques et complexes. Nous couvrons deux aspects: • Le support automatisé pour composer et appliquer des séquences de transformations de code. Nous réalisons une recherche de l’existence de telles séquences dans de vrais logiciels. Nous proposons un outil pour appliquer automatiquement ces séquences dans les systèmes que nous avons analysés. • La détection de violations de bons principes dans la conception lors d’efforts de transformation. Nous proposons un outil qui recommande des transformations additionnelles pour résoudre les violations de conception qui ont pu être détectées après avoir effectué les transformations de refactoring. Nous évaluons les approches proposées quantitativement et qualitativement sur des cas d’étude issus du monde réel, parfois avec l’aide des experts du système analysé. Les résultats obtenus montrent la pertinence de nos approches.

Characterization of soot particles and their precursors by coupling laser-based techniques

/ Irimiea Cornelia / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 19-05-2017
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Les processus de combustion ont un impact important sur la qualité de l’air, le climat ou l’utilisation des sources d’énergie. Malgré les progrès réalisés pour une combustion plus propre, les chemins réactionnels conduisant à la formation des polluants (notamment des particules de suie) ne sont pas encore complétement élucidés. L’objectif de ce travail est d’étudier la formation des suies et de leurs précurseurs dans des flammes de laboratoire pour une meilleure compréhension fondamentale des mécanismes impliqués dans la transition de la phase gaz à la phase particulaire. Le même objectif est poursuivi dans des campagnes de terrain pour évaluer l’impact potentiel des propriétés de surface des suies sur l’environnement. Nous utilisons des techniques d’analyse in-situ (incandescence et fluorescence induites par laser) et ex-situ (spectrométrie de masse couplée à la désorption laser ou ionique) pour mettre en évidence des propriétés spécifiques des suies et de leurs précurseurs. L’évolution de l’indice de réfraction complexe avec le stade de la combustion est mesurée, et ses implications sur la physico-chimie de la flamme et sur les techniques analytiques sont discutées. Une nouvelle méthode de détection basée sur l’excitation simultanée de la suie et des précurseurs à une seule longueur d’onde est proposée. La composition chimique de surface des suies émises par des moteurs utilisés dans les transports terrestres et aériens est également analysée. Des méthodes statistiques multivariées sont utilisées pour identifier des tendances communes et des différences dans les échantillons étudiés, en faisant ressortir l’influence du carburant ou des paramètres de combustion.

Development of a physiologically-relevant in-vitro microfluidic model for monitoring of pancreatic cancer cells interactions with the liver

/ Danoy Mathieu / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 06-10-2017
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Le procédé de la métastase cancéreuse et sa compréhension sont devenus un des sujets majeurs de recherche en Biologie. En utilisant des modèles in-vitro en culture statique et dynamiques, nous avons étudié la possibilité de reproduire l’environnement physiologique in-vivo avec ces modèles. Nous avons développé un modèle de coculture hiérarchique dans des plaques à fond en PDMS. Composé d’hépatocytes, de pericytes et de cellules endothéliales. Dans différentes conditions, l’influence de ces cellules sur l’adhésion de cellules cancéreuses ou promyéloblastiques a été analysée ainsi que leur effet sur l’état inflammatoire du système. Afin de reproduire le flux sanguin et les forces de cisaillement présents in-vivo, le modèle a été transféré dans un système microfluidique. Le système se compose de trois canaux séparés par des micro-piliers, pouvant être remplis indépendamment. Les pericytes insérés dans du gel, les hépatocytes, les cellules endothéliales et finalement les cellules cancéreuses ont été injectés de façon successive afin de reproduire l’environnement in-vivo. Les cellules ont été trouvées viables durant toute la culture et des marqueurs relatifs au foie et à l’inflammation exprimés. L’influence des hépatocytes et des pericytes a été analysé. Il a été observé que les cellules cancéreuses adhérées dans le canal du haut étaient attirées par les autres cellules dans les diffèrent canaux. Les modèles établis posent de solides bases pour d’autres systèmes plus complexes et d’intérêt pouvant servir de complément aux modèles in-vivo lors de la recherche de nouvelles substances médicamenteuses.

Early Cambrian biota and paleoenvironmental changes recorded in the Eastern Yangtze gorges and western Zhejiang, China

/ Zhang Lei / Université Lille1 - Sciences et Technologies, China University of Geosciences (Wuhan, Chine) / 03-02-2015
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L'impacte des changements environnementaux marins (comme les conditions redox) sur l'explosion radiative du Cambrien inférieur des animaux à squelettes est une des questions majeures posées de longue date. Une étude intégrée sur l'enregistrement paléontologique, géochimique et des pyrites framboïdes, a été menée sur les Formations de Shuijingtuo et d'Hetang, qui affleurent respectivement dans les provinces de Hubei et de Zheijiang. Des fossiles de métazoaires et de petits coquillages fossiles (SSF) abondants et bien préservés sont ici rapportés au sein des roches sédimentaires noires de la Formation de Shuijingtuo. La présence de SSF, de microfossiles siliceux et d'acritarches est aussi documentée au sein des argilites et des jaspes noires de la Fm d'Hetang. Des proxys géochimiques indiquent que dans le bassin protégé de la région des Trois Gorges une diminution périodique de l'anoxie a eu lieu durant le Qiongzhusien, en relation avec des changements du niveau marin et d'upwelling. Des fluctuations fréquentes de l'oxygénation ont été détectées en utilisant appliquant des analyses en ICP-MS sur des lamines alternantes d'argilites noires et de carbonates lesquelles sont présentes sur la partie supérieure de la Fm de Shuijingtuo. L'augmentation de l'oxygénation de la plateforme de Yangtze a été également reconnue ici à travers l'étude de la Fm. Hetang et elle peut être corrélée avec des formations équivalentes qui affleurent dans d'autres endroits de Chine méridionale. Des différences bien distinctes de l'état d'oxygénation entre le Qiongzhusien inférieur et supérieur documentent la récupération progressive des environnements marins après les événements anoxiques du Cambrien inférieur, ainsi que l'étendu des masses d'eau oxygénées. Les indicateurs géochimiques de productivité et les données sur le COT indiquent que les océans du Cambrien inférieur ont du connaître une période longue de haute productivité. La bonne corrélation entre les indicateurs de productivité primaire et d'oxygénation des eaux du fond marin indiquent que la préservation de la matière organique a du être contrôlée principalement par le niveau des conditions oxygénée des masses d'eau du fond marin.

Eco-designed functionalization of polyester fabric

/ Agnhage Tove / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Soochow university (Suzhou), Högskolan i Borås (Suède) / 20-09-2017
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La recherche présentée dans cette thèse comporte l’évaluation des impacts environnementaux en utilisant l’outil d’analyse du cycle de vie (ACV) pour la conception du traitement d’un tissu de polyester (PET) multifonctionnel avec des anthraquinones naturelles. La méthodologie d’éco conception que nous avons appliquée ouvre la voie à une bio-fonctionnalisation des textiles plus respectueuse de l’environnement. Les anthraquinones ont été obtenues par extraction des racines de plantes de garance et constituent le colorant appelé garance. Les trois questions principales abordées lors de ce travail de recherche sont formulées autour de l’utilisation de la garance : (I) Peut-on traiter les tissus de PET avec de la garance pour obtenir des propriétés multifonctionnelles ? (II) Quel est le profil environnemental du procédé de teinture du PET par la garance et comment l’améliorer ? (III) Quels sont les principaux challenges pour l’utilisation de l’ACV dans l’évaluation environnementale du traitement des textiles par des colorants naturels? Nous avons montré que la garance peut être utilisée pour conférer des propriétés multifonctionnelles au PET par des procédés de fonctionnalisation par épuisement ou par foulardage. En s’appuyant sur l’ACV, l’optimisation de la teinture que nous avons réalisée réduit tous les impacts sur l’environnement et la qualité des fonctionnalités. Cette étude nous permet d’identifier les challenges qui doivent être surmontés pour que l’ACV puisse contribuer à l’utilisation de bio-molécules pour la teinture des textiles dans le respect des principes de développement durable.

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