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Chimie : Procédés et Environnement
/ 14-06-2024
Kavugho Mission Sophie
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L’ultrafiltration (UF) du lait écrémé pour la standardisation de la teneur en protéines pour la fabrication des fromages est un procédé membranaire très répandu à l’échelle industrielle. Cependant, le colmatage des membranes par des protéines du lait écrémé provoque une baisse de la productivité et constitue un verrou de ce procédé.
Ainsi, l’étape de nettoyage/désinfection bi-quotidienne est indispensable afin de restaurer les performances de la membrane et d’assurer la sécurité sanitaire ainsi que la qualité des produits. Elle est en général réalisée avec des détergents formulés alcalins et acides mais il est également possible d’utiliser des détergents enzymatiques formulés ayant la réputation d’être plus efficaces. Cependant, peu d’études fondamentales existent à ce sujet, ce que cette thèse se propose de contribuer à combler. L’objectif de cette thèse a été de développer de nouveaux détergents enzymatiques efficaces et compatibles avec la membrane en PES/PVP largement utilisée pour l’UF de lait écrémé. La cible du nettoyage est un dépôt de protéines. La démarche s’est appuyée sur une méthodologie d’aide à la formulation de détergents fondée sur la mesure des dépôts résiduels sur la membrane par ATR-FTIR: que ce soit les protéines, les enzymes ou les autres constituants des détergents étudiés. De multiples prototypes ont été formulés en collaboration avec la société Kersia. Leur évaluation a suivi 3 étapes: i) des tests rapides en réacteur fermé (14 cm²) pour sélectionner les détergents prometteurs selon leur efficacité d’élimination du colmatage protéique, leur rinçabilité et le respect de l’intégrité de la membrane à court termes, ii) la transposition des résultats prometteurs en condition de filtration (127 cm²) validant également la filtrabilité des détergents, iii) enfin, la validation de la compatibilité détergent/membrane sur le long terme grâce au vieillissement accéléré sous micro-onde (3 cm²), et au nettoyage d’une membrane spirale (6.8 m²) pendant 52 heures.
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Informatique
/ 10-04-2024
Tucciarone Francesco
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Le climat dépend fortement de l’état global de l’océan. La simulation numérique reste le seul moyen de prévoir le système océan-atmosphère et d’évaluer ses états futurs afin d’établir des prévisions fiables des évolutions météorologiques et climatologiques. Les simulations à grande échelle constituent le principaux outils d’étude de l’océan et de l’atmosphère, dans mesure où les simulations à haute résolution restent confinées à de petits domaines géographiques ou à de courtes périodes d’intégration. L’interdépendance complexe des dynamiques à méso-échelle et sous-méso-échelle est cependant perdue dans les simulations qui ne résolvent pas les échelles inférieures au rayon de déformation de Rossby; celles-ci doivent donc être paramétrées. La plupart des défis associés à la dynamique des fluides (dans toutes ses connotations) découlent de la représentation de ces effets à l’aide d’un schéma de fermeture efficace. Une nouvelle famille d’approches consiste à incorporer des perturbations et des composantes de bruit dans la dynamique. L’objectif est d’enrichir la variabilité et de paramétrer les processus sous-maille, la turbulence, l’incertitude des valeurs limites et de tenir compte des erreurs numériques et de discrétisation, tout en respectant les principes physiques de la dynamique des fluides.
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Écologie, évolution
/ 29-03-2024
Burban Ewen
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La caractérisation des mécanismes qui sous-tendent l'isolement reproductif entre des lignées divergentes est essentielle pour comprendre le processus de spéciation. Au cours de leur évolution, les populations développent progressivement un isolement reproductif (IR) en passant par des étapes intermédiaires, souvent appelées "zone grise de la spéciation". L'établissement de l'IR se manifeste par l'apparition de régions génomiques qui agissent comme des barrières réduisant le flux de gènes local par rapport au reste du génome. Les approches de génomique des populations impliquent donc l'identification de locus avec des signatures spécifiques, différentes du reste du génome. Cependant, d'autres processus peuvent créer des signatures similaires, ce qui fait de la détection des barrières une tâche difficile. Dans ma thèse, j'ai développé un nouvel outil, RIDGE - Reproductive Isolation Detection using Genomic Polymorphisms – un nouvel outil libre et portable adapté en particulier aux approches comparatives. RIDGE utilise une approche ABC (Approximate Bayesian Computation) et de “model averaging” basée sur des “random forest” pour prendre en compte divers scénarios de divergence entre lignées. Il prend en compte l'hétérogénéité du taux de migration, de la sélection en liaison et de la recombinaison le long du génome, estimant la proportion de barrières et effectuant des tests par locus pour détecter les barrières au flux génique. Des simulations et des analyses de jeux de données publiés sur des paires d'espèces de corbeaux indiquent que RIDGE est efficace pour détecter la migration en cours et identifier les locus barrières, même pour des temps de divergence récents. De plus, la contribution des statistiques résumées varie en fonction du jeux de données, ce qui met en évidence la complexité des signaux génomiques des barrières et l’intérêt de combiner plusieurs statistiques résumées. Par la suite, j'ai appliqué RIDGE à des paires de populations sauvages/domestiques : le maïs (allogame) et le millet (autogame), les deux ayant été domestiquées il y a environ 9 000 ans. Des flux de gènes entre les formes ont été documentés dans ces deux systèmes. Les modèles avec migration continue au cours du temps et hétérogène le long du génome sont clairement ressortis comme dominants. RIDGE a également démontré sa capacité à distinguer les locus barrière des locus de domestication (qui ont subi des balayages sélectifs au sein des formes domestiques). Les perspectives de ce travail comprennent l'application de RIDGE à de multiples paires population/espèce englobant un large spectre de divergence afin de déterminer les bases génomiques de l’IR au cours de la spéciation, de tester la théorie de «l’effet boule de neige” formulée par Orr en 1995 ou de déterminer la nature des gènes de spéciation.
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Signal, image, vision
/ 22-03-2024
Lecesne Erwan
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Les travaux de cette thèse s’inscrivent dans le contexte clinique visant à optimiser le geste lors des interventions endoventriculaires cardiaques. Cette recherche se concentre principalement sur le guidage en vue du diagnostic et du traitement des affections endoventriculaires à l’aide de cathéters. L’intervention considérée est la biopsie endoventriculaire utilisée pour diagnostiquer les patients atteints de sarcoïdose cardiaque. En effet, le cathéter doit être guidé avec précision vers la zone de fibrose. Cependant, l’absence d’informations visuelles précises sur la localisation de la fibrose pendant l’intervention accroît le risque de faux négatifs pour les échantillons prélevés. De plus, il existe un risque de complications telles que la perforation myocardique, également appelée tamponnade cardiaque. Les objectifs de cette thèse sont articulés en deux parties distinctes :
La première partie, préopératoire, consiste à élaborer un modèle 3D du cœur, englobant le ventricule gauche, le ventricule droit et le myocarde. Ce modèle est construit à partir de segmentations d’images d’IRM, notamment des séquences ciné pour les structures principales et LGE pour localiser les zones de fibrose. Les méthodes de segmentation développées reposent sur l’apprentissage profond, et la méthode de segmentation de la fibrose fait l’objet d’une publication en cours. La seconde partie, peropératoire, vise à assis- ter la procédure en fournissant des informa- tions précises sur l’anatomie et la localisation de la zone fibrosée. Cela permet d’optimiser le positionnement du cathéter en périphérie de cette zone fibrosée, contribuant ainsi à améliorer la précision et l’efficacité de l’intervention. Enfin, l’ensemble de la chaîne de traitement a été expérimenté avec succès sur trois patients, procurant ainsi un retour d’expérience du clinicien. Ces avancées visent à réduire les risques liés à la biopsie endoventriculaire et à accroître la précision du diagnostic de la sarcoïdose cardiaque, ouvrant ainsi la voie à des progrès significatifs dans la prise en charge de cette pathologie.
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Automatique, productique et robotique
/ 18-03-2024
Smolentsev Lev
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Cette thèse se situe dans le domaine de l’interaction robotique avec des objets déformables. Elle présente une approche de commande robotique pour la manipulation autonome d'un câble déformable attaché entre 2 robots et soumis à la gravité. Le travail de recherche a porté sur l'élaboration d'une approche d'asservissement visuel qui utilise une caméra RGB-D pour extraire la forme du câble et l'angle de lacet du plan vertical qui le contient. Pour concevoir la commande du système, nous avons proposé d’utiliser, en tant qu’informations visuelles, les coefficients d'une courbe parabolique représentant une approximation de la forme du câble et l'angle de lacet de son plan. Le modèle d'interaction qui relie les variations de ces informations visuelles aux vitesses des extrémités du câble a été dérivé analytiquement. Des résultats expérimentaux ont dans un premier temps été obtenus avec un bras robotique manipulant une extrémité du câble et ont démontré l'efficacité de cette approche d'asservissement visuel pour déformer le câble vers une configuration de forme désirée. Cette approche a ensuite été adaptée à la manipulation robotique aérienne et validée expérimentalement sur un scénario robotique impliquant la saisie et le transport d'un objet par un câble manipulé par deux drones quadrotors dont l’un, qui est équipé d'une caméra RGB-D, est contrôlé par la méthode d’asservissement visuel proposée.
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Informatique
/ 29-02-2024
Krayem Ibrahim
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Les progrès récents en matière d’intégration technologique ont permis d’étudier de nouvelles solutions pour les interconnexions sur puce, telles que les réseaux sur puce sans fil (WiNoCs). Ces opportunités offrent alors de très nombreuses configurations pour la mise en place d’un NoC performant, ce qui conduit à un vaste espace de conception qu’il est impossible d’explorer de façon exhaustive par des techniques des simulations standards. Pour répondre à ce challenge, Nous proposons un modèle analytique basé sur la théorie des files d’attente permettant évaluer la latence des interconnexions d’une architecture manycore. Nous considérons une interconnexion hybride basée sur un NoC électrique et un NoC sans fil pour les communications intra- et inter-clusters. Les résultats démontrent que le modèle proposé réduit de manière significative le temps d’exécution de la simulation jusqu’à 500× tout en maintenant une estimation des performance précise à 5 % par rapport au simulateur Noxim travaillant au niveau du cycle. De plus, nous proposons une méthode pour accélérer l’analyse des performances du NoC en utilisant le fenêtrage des traces d’application. Cette technique de fractionnement et de fusion des fenêtres améliore la précision des estimations de performance tout en réduisant la complexité des calculs. Les résultats expérimentaux confirment l’efficacité de cette méthode avec différents types de trafic, réduisant de manière significative les erreurs et améliorant le temps d’exécution.
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Photonique
/ 22-02-2024
Hjeij Maroun
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Cette thèse se concentre sur la conception de l'architecture d'un système d'imagerie hyperspectrale active dans le moyen infrarouge, mettant l'accent sur la mesure précoce et précise du stress hydrique chez les plantes. Malgré le potentiel élevé de cette technologie en agriculture, son utilisation demeure limitée en raison du coût des équipements. L'objectif de l'étude est d'améliorer la compréhension technologique et scientifique de l'imagerie hyperspectrale active, en évaluant l'impact du speckle sur les images et en proposant des solutions numériques et optiques. L'intégration d'un diffuseur rotatif a permis de réduire le speckle, tandis que des améliorations de l'éclairage ont préservé la résolution des images. L'étude a révélé que la source laser active induit des distorsions liées au déplacement du faisceau lors de modifications de la longueur d'onde, avec des fluctuations de puissance atteignant environ 20 %. Ces difficultés ont été surmontées grâce à l'utilisation de miroirs motorisés calibrables et d'un anneau de référence, réduisant les fluctuations de puissance à 2,8 % grâce à un algorithme de compensation. En conclusion, le banc expérimental caractérise les échantillons végétaux en termes de stress hydrique, permettant une détection précoce dès le quatrième jour, avec des applications potentielles dans divers domaines pour la caractérisation des matériaux dans une scène observée.
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Informatique
/ 19-02-2024
Ferry Corentin
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À mesure que les processeurs gagnent en puissance de calcul, leurs demandes en accès mémoire s'accroissent de différentes manières : certains calculs exigent une latence faible pour des accès aléatoires, d'autres un débit important et des accès réguliers. Pour répondre à cette demande, les architectures et technologies mémoire se diversifient. Il est alors nécessaire que les programmes et les accélérateurs qui les exécutent s'adaptent pour effectuer des accès de faible latence et de haut débit; notamment, sont à adapter la suite des accès en mémoire et la disposition des données. Si ces tâches sont réalisables manuellement, leur automatisation épargne au développeur d'avoir à les rechercher. Dans cette thèse, on propose plusieurs méthodes automatisées de disposition des données pour des accélérateurs FPGA. Pour des mémoires à haut débit et haute latence d'accès, on cherche à maximiser l'utilisation de la bande passante; pour des mémoires à plus faible débit, on minimise la quantité d'accès non valorisés en préservant la contiguité. On introduit à cet effet des analyses mathématiques, des allocations de mémoires spécifiques ainsi que des transformations automatisées de programme pour obtenir des accélérateurs FPGA optimisés.
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Informatique
/ 08-02-2024
Hengeveld Simon
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Dans cette thèse, nous étudions différents aspects du Distance Geometry Problem (DGP). Le DGP est un problème inverse dans lequel un ensemble de distances par paire est inversé pour trouver une structure dans un espace euclidien, étant donné une certaine dimension K. Nous nous concentrons principalement sur l’application de la biologie structurelle, où nous pouvons exploiter les distances inter-atomiques pour calculer les structures des protéines. Pour cette application, nous sommes en mesure de discrétiser l’espace de recherche à l’aide de méthodes de branchement et de découpage. Nous étendons la méthode pour utiliser non seulement les informations de distance, mais aussi les angles de torsion. Nous présentons des expériences utilisant des données NMR réelles avec des résultats prometteurs. Ensuite, nous nous penchons sur la géométrie dynamique des distances en nous concentrant sur les mouvements humains, jetant ainsi les bases de futurs projets qui pourraient se concentrer sur la modélisation de la dynamique des protéines. En outre, nous discutons des cartes adaptatives, qui sont un autre exemple d’application de la DG dans laquelle nous pouvons exploiter plus que les informations de distance. Enfin, nous terminons par un bref ré sumé et une description des travaux en cours.
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Informatique
/ 05-02-2024
Le Dilavrec Quentin
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Les systèmes informatiques jouent un rôle central dans les sociétés contemporaines, se développant et s'adaptant continuellement pour répondre aux nouvelles exigences et pratiques. Au fil des ans, grâce à des efforts de développement importants et à de nombreuses mises à jour du code, ces systèmes peuvent accumuler des millions de lignes de code. En outre, ils présentent des caractéristiques de complexité, de configurabilité et de multilinguisme, et s'appuient sur des pipelines de construction vastes et complexes pour cibler de multiples plateformes et matériels. Ce qui nécessite des analyses de code approfondies pour maintenir le code, contrôler la qualité et détecter les erreurs. L'analyse automatisée du code est un processus coûteux en ressources, principalement conçu pour examiner une seule version d'un logiciel. Actuellement, les méthodes d'analyse de code existantes peinent à évaluer efficacement plusieurs versions de logiciels au cours d'une seule analyse, ce qui prend beaucoup de temps. Ce type d'analyse de code, qui examine le code d'un logiciel à plusieurs moments de son existence, est appelé "analyse de code temporel". Les analyses temporelles de code ouvrent de nouvelles perspectives pour l'amélioration de la qualité et de la fiabilité des logiciels. Par exemple, de telles analyses permettraient d'étudier pleinement la façon dont le code et ses tests évoluent conjointement dans l'historique du code. Pour surmonter les différents défis qui empêchent de telles analyses de fonctionner à grande échelle, cette thèse apporte les contributions suivantes. Cette thèse démontre d'abord la faisabilité de l'analyse des changements de code source pour identifier les relations de causalité entre les changements (c'est-à-dire les co-évolutions). La deuxième contribution porte sur l'efficacité du calcul des modifications fines et de leurs impacts à partir de l'historique des codes. Pour ce faire, il a fallu revoir la manière dont les historiques des codes sources sont représentés et traités, en tirant parti de la nature structurée du code et de sa stabilité dans le temps. Cela a conduit à une approche, appelée HyperAST, qui calcule de manière incrémentale les dépendances référentielles. La troisième contribution est une nouvelle technique de différenciation structuré de code pour différencier les commits. Cette dernière contribution, appelée HyperDiff, complète HyperAST pour comparer les commits à grande échelle.
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