Science & Mathematics

Les travaux présentés en vue d’obtenir le diplôme d’Habilitation à diriger les recherches (HDR) font la synthèse de plus de dix ans de mes recherches au sein de l’INRETS devenu ensuite IFSTTAR (Institut français des sciences et technologies du transport, de l’aménagement et des réseaux) à partir de 2011, travaux que j’ai accomplis en tant que chercheur dans cet institut public. Mes recherches portent sur l’analyse d’architectures de convertisseurs statiques pour les systèmes mécatroniques de puissance avec leur contrôle-commande associé et dédiés aux applications de transport, en particulier les véhicules électriques, mais également certaines applications liées au ferroviaire, comme l’alimentation électrique d’auxiliaires de bord d’une locomotive de manœuvre. Deux types de systèmes sont considérés dans mes recherches : d’une part les sources électriques dites basse tension telles que les piles à combustible reliées directement à leur interface de conversion statique sur des réseaux embarqués le plus souvent de plus forte amplitude de tension, et d’autre part, les ensembles ou associations de convertisseurs-machines pour les chaînes mécatroniques de véhicules électriques. Dans le premier cas, les systèmes pile à combustible de technologie à membrane polymère échangeuse de protons appelés PEMFC, requièrent dans l’objectif de la montée en puissance traction, la prise en compte de la modularité, ou association « multi-stacks », l’amélioration du rendement et la fiabilité renforcée du générateur pile à combustible et de son interface de puissance. C’est bien ce que nous avons appréhendé par les choix critiques d’architectures d’électronique de puissance, de technologie de semi-conducteurs innovante comme les grands-gaps et de stratégies de contrôle rapproché. Dans le second cas, celui des chaînes de propulsion de véhicules électriques, il s’agit d’optimiser le triptyque rendement-performance-intégration, et nous l’avons traité du point de vue du contrôle du système onduleur-moteur en proposant et validant expérimentalement différentes stratégies de modulations vectorielles optimisées pour le convertisseur et dont la sensibilité de la commande aux imperfections hardware du système a été considérée. Une dernière action plus récente et davantage tournée vers l’automatique a considéré l’optimisation de la régulation dynamique des systèmes d’antiblocage des roues ABS pour véhicules électriques à moteurs-roues. Dans l’ensemble de mes recherches, l’objet ou l’entité de recherche est bien le « système convertisseur » de puissance lui-même dans son environnement électrique, soumis à des contraintes d’usage particulières et interagissant avec son contrôle-commande. Du point de vue des perspectives, qui restent fidèles à mes thématiques de recherche d’origine, je propose une ouverture vers l’étude et l’optimisation des architectures de systèmes électriques et du couplage avec le stockage d’énergie électrique dans les micro-réseaux smart-grids urbains, action coordonnée par le biais de projets portés par l’institut de la transition énergétique ITE efficacity avec lequel l’IFSTTAR est membre partenaire. D’un point de vue quantitatif et de la production scientifique associée, mes travaux ont conduit jusqu’en 2015 à la soutenance de quatre thèses de doctorat co-encadrées avec des laboratoires universitaires français (FCLAB, LGEP, L2S), l’encadrement d’étudiants de Master et de post-doc, ainsi qu’à la publication de treize articles de revues internationales à comité de lecture répertoriées dans les bases de données scientifiques, et à plus d’une trentaine de communications à des conférences internationales et nationales avec actes. J’ai pu faire partager mes expériences de recherche lors d’enseignements dispensés en majorité au Cnam, dans certaines filières universitaires et dans la formation continue.

Introduction : La drépanocytose, maladie génétique la plus fréquente en Guadeloupe se caractérise par la présence d’une hémoglobine S anormale, à l’origine de manifestations vaso-occlusives aiguës possiblement favorisées par de nombreux facteurs. L’objectif principal de notre étude est de décrire les complications vaso-occlusives ayant nécessité une hospitalisation chez des patients drépanocytaires, suite à la prise par voie générale de corticoïdes pour des évènements aigus. Matériel et méthodes : Étude CORTIDREP descriptive, rétrospective, pluricentrique menée en avril 2016 sur des patients drépanocytaires suivis par l’Unité transversale de la drépanocytose du CHU de Pointe-à-Pitre/Abymes et le CH de la Basse-Terre. Tous les patients drépanocytaires SS, SC, S β0 thalassémiques ou S β+ thalassémiques ayant été hospitalisés du fait de la survenue d’une complication vaso-occlusive suite à l’administration de corticoïdes par voie générale dans le cadre d’une pathologie aigue ont été inclus dans notre étude. Résultats : 23 épisodes de complications vaso-occlusives postcorticothérapie générale ont été recensés entre le 13/08/2000 et le 01/04/2015. 74% des épisodes sont survenus chez des patients SS, 22% chez des SC et 4% chez des S β0 thalassémiques. Chez ces patients, la maladie drépanocytaire était globalement peu sévère (score médian de Hebbel à 2.0). La prescription de corticoïdes s’est faite dans 62% des cas par des médecins généralistes et la principale indication était l’infection ORL aiguë (44%). L’administration était pour 87% en per os, 8.7% en intraveineux et 4.3% en intra articulaire. La Prednisolone était la molécule administrée dans 56,5% des cas avec une posologie médiane de 0.97mg/kg/jour. La complication est survenue dans un délai médian de 2 jours après le début du traitement et l’intensité médiane de la douleur était à 8. Un STA est apparu chez 43.5% des patients, 26.1% des patients ont nécessité un séjour en réanimation et un patient est décédé. Les patients drépanocytaires SC ont présenté plus de STA (p=0.13), avec une durée de prescription de corticoïdes (p=0.003) et un délai de survenue de complication plus courts (p=0.027) et une dose de corticoïdes plus faible (p=0.045). Le sexe, la sévérité globale de la maladie drépanocytaire et la dose de corticoïdes n’avaient pas d’influence sur la survenue d’un STA ou sur la sévérité de l’épisode. Conclusion : Les corticoïdes prescrits en aiguë par voie générale peuvent provoquer des CVO et des STA potentiellement graves chez les patients drépanocytaires; ils doivent être utilisés avec prudence. Pour chaque cas, le rapport bénéfice risque doit être évalué. Notre étude illustre bien les recommandations de l’HAS préconisant un échange transfusionnel destiné à diminuer le taux d’HbS en cas d’indication formelle de corticoïdes. Les mécanismes de ces complications vaso-occlusives restent incompris.

Avec l’Internet et la démultiplication de ses outils et services, cette recherche s’intéresse à observer, chez les étudiants, les usages du numérique qui leur sont spécifiques et traduisent une dynamique d’apprentissage en milieu universitaire. Un travail qui s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche appelé ADN (Apprentissage et iDentité Numérique) réunissant une équipe pluridisciplinaire de chercheurs et dont la finalité est de comprendre les conséquences du numérique pour l’apprenant. Ce projet prend pour point d’entrée le concept d’identité numérique et l’exploration des éléments caractéristiques d’un universitaire ayant recours à ces technologies. Nous ferons ainsi état de premières observations réalisées à partir d’une enquête exploratoire menée à partir d’un échantillon de 59 étudiants en Master information et communication de l’Université de Lorraine.

For general, almost surely absorbed Markov processes, we obtain necessary and sufficient conditions for exponential convergence to a unique quasi-stationary distribution in the total variation norm. These conditions also ensure the existence and exponential ergodicity of the $Q$-process (the process conditioned to never be absorbed). We apply these results to one-dimensional birth and death processes with catastrophes, multi-dimensional birth and death processes, infinite-dimensional population models with Brownian mutations and neutron transport dynamics absorbed at the boundary of a bounded domain.

La construction des identités sexuées est un phénomène complexe qui intervient dans la performance scolaire jouant un rôle important dans l'orientation scolaire puis professionnelle. Nous proposons ici de discuter les données d'une recherche menée au sud du Brésil, dans le cadre de notre D.E.A., dans des contextes de formation caractérisés par la mixité ou la non-mixité. Il faut observer que les groupes étudiés sont très marqués socialement comme étant du genre masculin ou féminin même dans les groupes mixtes. Ainsi nous proposons d'étudier les représentations et les attitudes vis-àvis des mathématiques dans différents contextes de formation d'adultes, et leur rapport avec l'identité socio-sexuelle en pouvant considérer qu'implicitement elles héritent pour une part d'un processus de transmission.

Abstract. This study focuses on the comparison of aerosol columnar aerosol optical depth (AOD) and lidar ratios together with vertical profiles of aerosol extinction and backscatter at 532 nm retrieved over the King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) campus observation site for the period of 2019–2022 using the Generalized Retrieval of Atmosphere and Surface Properties (GRASP) and Micro-Pulse Lidar Network (MPLNET) approaches. An emphasis is placed on independent analysis of daylight and nighttime retrievals to estimate how strongly the differences in the assumptions of both methods made in the absence of nighttime AOD observations influence the retrieval results. Additionally, two aerosol products provided by GRASP excluding and including the volume depolarization observations at 532 nm provided by MPLNET are analyzed to estimate the potential benefits of usage of depolarization data in aerosol profile retrievals. Overall, both columnar and vertical MPLNET and GRASP products demonstrated a better agreement for daytime retrievals for the GRASP product that excluded the depolarization information. At the same time, inclusion of the volume depolarization observations improved the agreement between MPLNET- and GRASP-estimated values at nighttime, both columnar and vertical. In addition, estimated values of daytime extinction profiles at ground level were compared to assess the impact of the assumption of a constant aerosol vertical distribution in the cutoff zone of lidar observations implied in GRASP. The values estimated by GRASP demonstrated a good agreement with MPLNET, for retrievals both including and excluding volume depolarization information. A seasonal variability in the diurnal cycle of aerosol properties estimated by GRASP over the KAUST site for the period 2019–2022 is presented, analyzed and discussed.

Dunes in the presence of vegetation exhibit a variety of shapes, from barchan to parabolic forms. Given the rapid fluctuations in environmental conditions across space and time, it is challenging to ascertain whether these dune shapes are merely transient or indicative of a dynamic equilibrium between sediment transport and vegetation growth. In this study, plant cover is introduced into a 3D cellular automaton dune model to numerically investigate the influence of vegetation on dune morphodynamics. Numerical simulations show that isolated parabolic dunes are unstable, increasing or decreasing in size according to the volume of vegetated sediment they remobilize downstream or deposit upstream in their horns. When specific boundary conditions are applied, dunes converge on steady states that accurately capture the barchan-parabolic transition. Most of the isolated dune shapes observed in nature are reproduced at steady state in the model by increasing the intensity of vegetation processes, from the typical migrating barchans to the fully stabilized parabolic dunes. As the impact of vegetation increases, the steepness of the steady-state dune slopes changes, and the crest curvature reversal occurs. This ensures that all the longitudinal sections of the dune migrate at the same rate by reorienting the transverse sediment fluxes. In the model parameter space, sudden jumps in steady-state properties are associated with the stabilization of upstream horns or crest curvature reversals. These results illustrate why transitional dune shapes between barchans and parabolic dunes are less common in natural environments where environmental conditions are heterogeneous and variable in both space and time.

While fixation distribution is conventionally visualized using heat maps, there is still a lack of a commonly accepted technique to visualize saccade distributions. Inspired by wind maps and the Oriented Line Integral Convolution (OLIC) technique, we visualize saccades by drawing ink droplets which follow the direction indicated by a flow direction map. This direction map is computed using a kernel density estimation technique over the tangent directions to each saccade gaze point. The image is further blended with the corresponding heat map. It results in an animation or a static image showing main directions of the transitions between different areas of interest. We also present results from a web-based user study where naive non-expert users where asked to identify the direction of the flow and simple patterns. The results showed that these visu-alizations can successfully be used to support visual analysis of the eye-tracking data. It also showed that the use of animation allows to ease the task and to improve the performance.

A commentary on the paper "Investigation of the structures of the crystalline and columnar phase of linear chain copper(II) alkanoates" by H. Abied, D. Guillon....first published in Liq. Cryst. 2, 269-272 (1987)

Le tiers espace tel que je l'entends est ce qu'on appellera plus couramment le périurbain, et qui ne manque pas, déjà, de déclinaisons sémantiques et de variations de regards (suburbia, ville émergente, métapolis...). Mais en parler comme d'un tiers espace, sans attacher plus d'importance à cette nouvelle proposition sémantique, permet de développer l'interprétation dans trois directions

Toute intervention éducative conduit à mettre en jeu des pratiques qui sont situées au croisement des propriétés sociales des acteurs et des propriétés sociales des contextes dans lesquels les actions s’inscrivent. Ici, nous analysons ce qui se passe lors d’interventions éducatives en faveur de la santé de personnes malades chroniques. Nous prenons appui sur des situations d’apprentissage proposées à des adultes malades chroniques à La Réunion et à Mayotte. A partir des données recueillies, l’analyse est conduite d’un triple point de vue : didactique, organisationnel, institutionnel et social. La réflexion permet de questionner les conditions de formation des acteurs en éducation à la santé et en éducation thérapeutique, en invitant à une prise en compte de ces trois dimensions.

The revolutionary advancements in the field of bioinformatics have opened new horizons in biological and pharmaceutical research. However, the existing bioinformatics tools are unable to meet the computational demands, due to the recent exponential growth in biological data. So there is a dire need to build future bioinformatics platforms incorporating modern parallel computation techniques. In this work, we investigate FPGA based acceleration of these applications, using High-Level Synthesis. High-Level Synthesis tools enable automatic translation of abstract specifications to the hardware design, considerably reducing the design efforts. However, the generation of an efficient hardware using these tools is often a challenge for the designers. Our research effort encompasses an exploration of the techniques and practices, that can lead to the generation of an efficient design from these high-level synthesis tools. We illustrate our methodology by accelerating a widely used application -- HMMER -- in bioinformatics community. HMMER is well-known for its compute-intensive kernels and data dependencies that lead to a sequential execution. We propose an original parallelization scheme based on rewriting of its mathematical formulation, followed by an in-depth exploration of hardware mapping techniques of these kernels, and finally show on-board acceleration results. Our research work demonstrates designing flexible hardware accelerators for bioinformatics applications, using design methodologies which are more efficient than the traditional ones, and where resulting designs are scalable enough to meet the future requirements.