Du fait de leurs propriétés intrinsèques exceptionnelles, les nanotubes de carbone (CNTs) sont des matériaux bien adaptés pour renforcer les polymères thermodurcissables. Le nanocomposite multifonctionnel ainsi obtenu possède des propriétés électriques, thermiques et mécaniques sensiblement meilleures que le polymère seul, ce qui lui procure de nombreuses applications potentielles, et tout particulièrement dans le domaine de l'électronique ou de l'aéronautique. Le but de cette thèse de doctorat est orienté suivant deux axes. Il s'agit dans un premier temps de mettre au point un matériau nanocomposite avec des propriétés multifonctionnelles à partir de techniques d'élaborations efficaces. Puis dans un second temps, l'objectif consiste à proposer des alternatives permettant d'améliorer ces propriétés. Le premier chapitre de cette thèse établit une revue de l'état de l'art au sujet des matériaux qui ont été étudiés au cours de ce travail de recherche. Parmi ces matériaux, nous pouvons citer tout particulièrement les CNTs, les renforts hybrides nano/micrométriques constitués de CNTs et d'alumine, les polymères conducteurs électroniques et les polymères thermodurcissables. Il s'agit plus précisément de présenter pour chaque matériau les techniques d'élaboration, leurs structures et finalement leurs propriétés. Dans la seconde partie du manuscrit, nous décrivons en premier lieu les procédés d'élaboration permettant d'obtenir des nanocomposites conformes aux normes internationales. Ensuite, nous présentons les différentes techniques de caractérisation de ces nanomatériaux. Il s'agit notamment de déterminer les phénomènes de transports électriques et thermiques. Des techniques d'analyses supplémentaires permettent de mieux comprendre la structure des matériaux obtenus dans une gamme d'échelle allant de l'état macroscopique à l'atomique. Ainsi, nous avons eu recours à l'utilisation de la microscopie électronique à balayage et en transmission, et aussi la microscopie à force atomique (AFM). Différentes études spectroscopiques de types : Raman, perte d'énergie des électrons (EELS), photoélectrons X (XPS) fournissent des informations additionnelles sur ces matériaux. Les résultats obtenus sur ces nanocomposites en matière de transports électronique et thermique montrent que certaines améliorations sont nécessaires pour optimiser les propriétés multifonctionnelles de ces nanomatériaux. Nous avons concentré nos efforts sur les phénomènes physicochimiques à l'interface matrice/renfort. Par conséquent, nous avons décidé de modifier la surface des CNTs afin de favoriser la cohésion matrice/renfort, mais aussi et surtout, pour diminuer les résistances de contacts entre les CNTs lorsqu'ils sont distribués aléatoirement dans une matrice polymère. Le dernier chapitre de la thèse s'articule autour de la fonctionnalisation des CNTs par un polymère conducteur électronique (ECP). Dans un premier temps, nous avons mis au point des techniques électrochimiques permettant de déposer une couche homogène d'épaisseur nanométrique d'ECP à la surface des CNTs. Ce polymère conducteur et en même temps biocompatible est le polypyrrole (Ppy). La précision et l'efficacité de notre démarche sont démontrées par les différents outils de caractérisation, et tout particulièrement grâce à la microscopie électronique en transmission à haute résolution. Des études supplémentaires par AFM couplé à un résiscope ont montré l'évolution de la résistance électrique d'hybrides CNT-Ppy plus ou moins isolés. Dans une seconde partie, nous avons mis au point une méthode permettant de contrôler finement l'épaisseur de Ppy déposé à la surface des CNTs.

Les maladies à Prions sont des maladies neurodégénératives fatales, touchant l'homme et l'animal. Même si le risque de transmission de la maladie de la vache folle à l'homme semble maîtrisé, il persiste actuellement un risque de santé publique lié à la transmission iatrogène de cette forme, notamment par transfusion sanguine. Pour contrôler cette transmission, il est donc essentiel de mieux comprendre les mécanismes moléculaires et cellulaires de réplication et de dissémination des Prions. Ces mécanismes de réplication se produisent à des échelles de temps et de taille difficilement accessibles expérimentalement, et ont ainsi fait l'objet de nombreuses modélisations théoriques utiles pour aider à la compréhension des mécanismes. L'objectif de cette thèse est de compléter ces modèles mathématiques, afin d'étudier plus spécifiquement les conséquences dynamiques sur la réplication des Prions, des propriétés de réplication taille-dépendante d'une part, et de l'hétérogénéité des cellules impliquées dans la réplication d'autre part. Dans un premier temps, nous avons généralisé un modèle de polymérisation nucléée pour prendre en compte un taux d'élongation des fibrilles dépendant de leur taille. Nous avons principalement déduit de cette étude que la distribution en taille des agrégats semble une donnée expérimentale très informative sur les mécanismes élémentaires de réplication, au contraire du profil cinétique d'accumulation de la PrPres peu sensibles aux propriétés de réplication taille-dépendantes. Dans un second temps, après une caractérisation expérimentale de l'hétérogénéité cellulaire de réplication, nous avons intégré le mécanisme de réplication intracellulaire à un modèle multicellulaire par automate cellulaire continu stochastique. De manière appliquée, cette étude nous a permis d'identifier des étapes du processus de culture cellulaire critiques pour l'établissement d'une infection chronique, et nous a permis de proposer plusieurs protocoles pour augmenter la sensibilité des cultures cellulaires aux infections à Prions.

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Le travail présenté dans le cadre de cette thèse est dédié à l'étude d'un système de production de services: les établissements de soins. Nous nous sommes intéressé plus particulièrement au plateau médico-technique, ressource goulot et coûteuse des établissements de soins. La question est d'améliorer ou de maintenir la qualité des soins tout en minimisant les coûts. Vers le plateau médico-technique converge l'ensemble des flux patients et des flux matériels nécessaires aux opérations. Ainsi le pilotage des flux patients doit être accompagné d'une gestion efficace des ressources matérielles. Nous proposons une démarche hiérarchisée flux patients - flux matériels. Le pilotage des flux patients suit une approche robuste et flexible qui permet de prendre en compte les perturbations type urgences et les incertitudes sur le nombre des interventions qui peuvent survenir. Le pilotage des flux matériels est considéré à travers deux approches: l'approche chaîne d'approvisionnement et l'approche cyclique.

Les cristaux photoniques (CP) nous fournissent un moyen sans précédent de contrôler et de confiner les photons. En particulier, les cristaux photoniques membranaires (CP-2D) (confinement vertical par réflexion totale interne), et l'effet de bande interdite photonique (confinement dans le plan), jouent un rôle très important en nanophotonique. En introduisant des défauts dans le cristal (omission d'un ou de plusieurs motifs), il est possible de générer des modes optiques très localisés, possédant un faible volume modal et un grand facteur de qualité. Coupler un émetteur unique à ce type de mode peut être alors utile pour exalter ou inhiber sa dynamique. L'efficacité du couplage dépend à la fois de l'accord en longueur d'onde entre l'émetteur et le mode optique ainsi que de leur recouvrement spatial, c'est pourquoi le contrôle du couplage entre l'émetteur et le mode localisé doit être optimal. Il est donc crucial de connaître le profil du mode dans la cavité à une échelle suffisamment petite. Jusqu'à présent, le SNOM s'est révélé un outil de caractérisation particulièrement bien adapté à l'observation directe du champ dans des structures nanophotoniques. En effet, il permet d'accéder aux parties évanescentes des modes, livrant ainsi des informations locales, inaccessibles par des mesures classiques en champ lointain. Cependant, le potentiel des structures à base de CP-2D pour développer de nouveaux composants photoniques serait considérablement accru si leurs propriétés optiques pouvaient être modifiées après fabrication. En particulier, pour les structures actives, la capacité à accorder de manière réversible une cavité à l'emission ou à l'absorption d'une source est de grand intérêt. Dans cette étude, l'idée est donc d'utiliser la sonde d'un SNOM dans le but de perturber la résonnance (longueur d'onde, facteur de qualité) d'un mode. Dans ce travail, Nous concevons et optimisons une cavité linéaire dans laquelle sept trous ont été omis (CL7). Nous étudions théoriquement les propriétés de la cavité et particulièrement un mode présentant un bon facteur de qualité. Ensuite, l'interaction de pointes champ proche avec les modes de la CL7 et en particulier l'effet du matériau de la pointe sur l'émission en longueur d'onde et les pertes induites relatives sont étudiés. Dans ce but, une pointe est introduite dans des simulations FDTD-3D, soit avec l'indice de la silice (1.44), soit avec l'indice du silicium (3.4). Ensuite, l'effet de la forme de la pointe sur les cartographies est étudié, et particulièrement l'influence de la polarisabilité et de la section efficace. Les cavités CL7 sont fabriquées et caractérisées par un dispositif d'optique réfractive et par un microscope optique de champ proche. Le mode fondamental, présentant un effet laser, est utilisé pour étudier l'interaction ave la pointe champ proche. Des caractérisations SNOM avec une pointe en silice et une pointe hybride silice/silicium sont réalisées sur la cavité CL7 et nous démontrons que la pointe en silice recouverte de silicium provoque un décalage en longueur d'onde de l'ordre de quelques nanomètres, de 5 à 10 fois supérieur que la largeur intrinsèque du pic. La pointe en silice induitdes décalages en longueur d'onde de l'ordre du dixième de nanomètre, qui n'est pas détecté par notre montage expérimental. Nous démontrons également l'importance de la forme de la pointe lors de l'observation directe et locale de la distribution du champ avec le SNOM. Nous montrons qu'une pointe isotrope de bas indice peut être utilisée comme un outil de caractérisation passive car la cartographie champ proche donne une bonne approximation du mode tel qu'il existe dans la structure sans présence de la pointe. A l'inverse, une pointe anisotrope donne une information partielle car elle ne convertie le champ que dans la direction du petit axe.

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Le bruit de rugosité, rayonné lors du frottement entre surfaces rugueuses sous faible chargement, est un phénomène complexe dépendant de plusieurs paramètres dont la rugosité de surface, la vitesse de glissement, le chargement normal appliqué et les matériaux frottés. Il se distingue des autres types du bruit de frottement par un spectre fréquentiel large bande, un niveau sonore faible, une faible pression de contact et par conséquent un couplage dynamique faible entre les solides en contact. Pour étudier ce type du bruit, deux approches ont été développées: expérimentale et numérique. L'approche expérimentale a permis de proposer des lois de variation des niveaux sonores et vibratoires en fonction des paramètres tribologiques (principalement la rugosité) et cinématique (principalement la vitesse de glissement). L'approche numérique est consacrée à l'étude de la dynamique locale des interfaces multicontact. Elle a permis ainsi d'accéder aux paramètres inaccessibles à la mesure (forces locales, durée de chocs inter-aspérités, fréquence de chocs) et d'établir une comparaison avec les mesures sonores et vibratoires. Les résultats aussi bien expérimentaux que numériques montrent que le bruit de rugosité est une fonction croissante de la rugosité de surface et de la vitesse de glissement. La phénoménologie du bruit de rugosité fait appel à trois disciplines différentes: la tribologie (génération des vibrations à l'interface multicontact dues aux variations des efforts de contact suite aux chocs inter-aspérités), la dynamique (propagation de ces vibrations dans les solides en contact) et l'acoustique (une partie de ces vibrations est dissipée sous forme de bruit de rugosité). Le mécanisme fondamental du bruit de rugosité est ainsi la mise en vibration des solides en contact générée par les chocs inter-aspérités. Ces chocs sont caractérisés par leur fréquence, leur percussion et leur durée. La fréquence diminue quand la rugosité ou la vitesse de glissement augmente, la percussion augmente avec ces deux paramètres et la durée de choc est indépendante de la rugosité de surface et la vitesse de glissement.

Un des plus importants objectifs de la microfluidique est le développement des laboratoires sur puce dont le but est de réaliser des microcanaux capables de contenir et d'automatiser des analyses biologiques et chimiques. Dans cette technologie, les gouttes constituent des microréacteurs mobiles, pouvant encapsuler les réactifs d'une analyse. Le succès des laboratoires sur puce bas'es sur les gouttes dépend du développement de techniques pour les manipuler. L'objectif de cette thèse est le développement d'une technique de manipulation de microgouttes avec un faisceau laser. En particulier, on utilise le chauffage produit par le laser pour modifier les écoulements en altérant localement les propriétés physiques des fluides. Dans le cas d'une goutte isolée, le chauffage induit un gradient de tension interfaciale, ce qui crée des écoulements thermocapillaires à l'intérieur et à l'extérieur de la goutte. Ces écoulements sont `a l'origine d'une force qui repousse la goutte du laser. Dans une première partie, cette thèse montre les mécanismes physiques derrière la création de cette force et l'utilise pour implémenter le tri ou la rétention des gouttes dans un écoulement externe. Dans une deuxième partie, les écoulements thermocapillaires sont modulés temporellement pour induire le mélange du contenu d'une goutte qui est tenue par le forçage laser. Le chauffage laser est finalement utilisé pour déclencher la déstabilisation d'un jet liquide dans une géométrie de ``co-flow''. Dans cette géométrie, un liquide est injecté à l'intérieur d'un liquide externe qui coule parallèlement. Le liquide interne forme un filet qui se case en gouttes de taille variée. Le laser, dont la puissance est modulée de manière sinusoïdale, est utilisé pour modifier la viscosité du liquide interne, ce qui induit une déstabilisation locale de l'écoulement. Ceci permet de contrôler la fréquence de formation des gouttes et en conséquence leur taille en fonction de la fréquence du laser.

Cette étude concerne les isolants support, utilisés dans l'appareillage haute tension blindé sous pression gazeuse. La réduction de la taille du matériel est une demande constante pour des questions de coût. Elle impacte directement les isolants et l'optimisation diélectrique est rendue nécessaire. On peut considérer que les points qui nécessitent une attention particulière sont : La zone de point triple : point de jonction entre un isolant, le gaz et le métal, zone sensible aux décharges partielles et aux particules qui peuvent s'y accumuler. Les particules métalliques qui peuvent se trouver à l'intérieur du système haute-tension et les problèmes d'accumulation de la charge sur la surface de l'isolant qui peuvent réduire sa tenue diélectrique lors de l'application d'une surtension. Ces trois points représentent la base de départ de cette étude qui caractérise la multitude de phénomènes complexes qui apparaissent en présence de haute tension.

Parmi les différents mécanismes physiques permettant d'actionner des échantillons liquides au sein de labopuces, l'électromouillage sur diélectrique (EWOD) s'impose peu à peu comme une solution fiable permettant de manipuler en particulier des gouttes (labopuces digitaux). Bien que des modèles énergétiques permettent d'expliquer la plupart des fonctions fluidiques élémentaires obtenues par effet EWOD, il demeure certains phénomènes hydrodynamiques en goutte dont la compréhension à l'échelle locale présente des enjeux en termes scientifiques et applicatifs. En particulier, la maîtrise des oscillations de goutte et des écoulements électrohydrodynamiques induits par des signaux électriques alternatifs (AC-EWOD) pourrait permettre l'insertion de nouvelles fonctions dans les labopuces digitaux (brassage, séparation d'espèces). Dans la thèse proposée, une configuration optimale a été retenue consistant en une goutte reposant sur deux électrodes coplanaires passivées. Un banc de caractérisation a été développé ainsi que des logiciels spécifiques dédiés à l'analyse du mouillage et des oscillations de la goutte. Une première étude permet de caractériser l'électromouillage d'une goutte en configuration d'électrodes coplanaires. En particulier, la modélisation des contraintes électriques surfaciques permet de conclure sur leurs rôles dans l'injection normale et tangentielle de quantité de mouvement. Les oscillations de la goutte et les écoulements induits sont ensuite étudiés de manière expérimentale. Suivant la géométrie des électrodes, des configurations d'écoulements axisymétriques et quadripolaires sont observées. Un modèle basé sur le concept de courant de dérive est développé ; sa résolution numérique par éléments finis permet de retrouver les configurations d'écoulement. Des applications biologiques de l'actuation EWOD en signal alternatif sont finalement proposées et discutées pour le développement de laboratoires sur puces.