Les étoiles Miras sont des étoiles froides et évoluées (étoiles AGB), caractérisées par une variation de luminosité régulière et de longue période liée à une pulsation radiale. Cela se traduit par une atmosphère froide, étendue et faiblement liée gravitationnellement. Dans le spectre de ces étoiles, la détection variable d'émissions intenses dans les raies de Balmer de l'hydrogène est usuellement reliée à la propagation périodique d'une onde de choc radiative hypersonique dans l'atmosphère. Mon travail de thèse a eu d'abord pour objectif de confirmer l'existence d'une forte signature de polarisation linéaire accompagnant ces émissions, d'origine inconnue et déjà observée auparavant, et de caractériser son évolution temporelle. Je me base sur un suivi spectropolarimétrique inédit et effectué dans le cadre de ma thèse avec l'instrument NARVAL pour plusieurs Miras afin d'établir cette caractérisation. Ces suivis ont été réalisé sur tous les paramètres de Stokes (polarisation linéaire et circulaire) et surtout à des phases autour du maximum de luminosité.Un résultat majeur de ces observations est la détection systématique de signatures polarisées (polarisation surtout linéaire mais aussi parfois circulaire) liées aux émissions en intensité dans les raies de Balmer. L'utilisation d'un code de simulation d'atmosphère dynamique m'a permis de confirmer le lien entre une onde de choc et la présence d'émission dans ces raies, chose qui n'avait jamais été montrée par un modèle jusque là. Ces éléments me font affirmer que le mécanisme de polarisation est intrinsèque à l'onde de choc. La discussion sur l'origine de cette polarisation comporte deux grands axes : l'asymétrie globale de l'onde de choc amenant à une polarisation nette du rayonnement et la production locale dans le front du choc d'un champ magnétique responsable d'une polarisation par impact dans la zone de production des photons Balmer, c'est-à-dire le sillage du choc. D'autre part, j'invoque la possibilité d'une instabilité de Parker comme deuxième facteur de polarisation par impact et je discute le rôle potentiel de l'effet Hanle. / Mira stars are cool and evolved stars (AGB stars), characterized by a regular luminosity variation and a long period linked to a radial pulsation. All this imply a cool and extended atmosphere which is weakly linked by gravity. In the spectra of those stars, the variable detection of intense emissions in the Balmer lines of hydrogen are usually linked to the periodical propagation of a hypersonic radiative shock wave in the atmosphere. My thesis work's first objective was to confirm the existence of a strong polarimetric signature accompanying those emissions, whose origin is still unknown and already observed before, and to characterize its evolution through time. I rely on a novel spectropolarimetric survey, done in the framework of my thesis with the NARVAL instrument for several Mira stars in order to establish this characterization. Those surveys were done on all Stokes parameters (linear and circular polarization) and mainly during phases around the maximum of luminosity.A major result of these observations is the systematic detection of polarized signatures (mainly linear polarization but also circular sometimes) linked to the emissions in intensity in the Balmer lines. The use of a dynamical atmosphere simulation code allowed me to confirm the link between a shock wave and the presence of emissions in those lines. Such a result has never been been produced by a model until now. These elements make me state that the polarization mechanism is intrinsic to the shock wave. The discussion on the origin of such polarization consists of two main axes : the global asymmetry of the shock wave leading to a net polarization of the radiation and the local production in the shock's front of a magnetic field responsible for an impact polarization in the area of production of Balmer photons, namely the shock's wake. Besides that, I mention the possibility of a Parker instability as a second factor of impact polarization and I discuss the potential role of the Hanle effect.

Environ 10% des étoiles de type spectral O, B ou A ont un champ magnétique fort, détectable, stable et à grande échelle à leur surface, qui ressemble le plus souvent à un dipôle. Des modèles théoriques et des simulations numériques prédisent ces champs magnétiques vus en surface pénètrent aussi dans les zones radiatives et influencent la structure interne. Les modèles prédisent que ces champs magnétiques imposent une rotation uniforme dans les zones radiatives et peuvent supprimer la pénétration convective autour du cœur. Cela a des conséquences sur l’évolution de ces étoiles chaudes magnétiques. Pour ce faire, l’astérosismologie est la meilleure méthode car les paramètres des pulsations stellaires sont directement liés aux conditions physiques internes. Plusieurs types de pulsations stellaires sont connus et classés en fonction de leur force de rappel. Parmi eux, les plus à même de sonder les régions proches du cœur des étoiles, sur lequel se concentre notre intérêt dans cette thèse sont les modes de gravité, qui sont gouvernés par la force d’Archimède.Notre premier objectif était d’identifier des étoiles chaudes, pulsantes et magnétiques et de caractériser leurs propriétés magnétiques et sismiques. Des étoiles ont été sélectionnées grâce à des diagnostics observationnels indirects de la présence d’un champ magnétique qou nous confirmons grâce à de la spectropolarimétrie optique à haute résolution obtenue avec ESPaDOnS, Narval et ESPaDOnS. Pour deux étoiles magnétiques connues, HD43317 et o Lup, nous avons caractérisé la géométrie et l’intensité du champ magnétique aves des séries temporelles spectropolarimétriques. Pour toutes les étoiles de notre échantillon, nous avons également obtenu des séries temporelles photométriques très précises grâce aux télescopes spatiaux BRITE, CoRoT ou K2 pour étudier leur variabilité (périodique) cohérente. Seulement HD43317 a révélé des dizaines de fréquences de pulsations stellaires, pointant plutôt vers des modes de gravité.Nous nous sommes ensuite concentrés sur HD43317 dans pour déterminer observationellement la structure interne de cette étoile magnétique chaude. Nous avons fait usage de modélisation sismique: les fréquences des modes de pulsations observées dans les données CoRoT, couvrant 150j, ont été ajustées à celles des modes gravito-inertiels calculés avec le code de pulsations GYRE couplé aux modèles MESA. Nous avons pu associer les fréquences des modes de pulsations à des séries de modes (l,m) = (1,−1) et (2,−1) se chevauchant. La petite zone de pénétration convective dans la zone radiative telle que déduite du modèle MESA optimal s’avère cohérente avec les prédictions théoriques. Néanmoins, les intervalles de confiance sur certains paramètres physiques issus des modèles sont très larges et compatibles avec les valeurs de la littérature pour des étoiles chaudes et pulsantes mais non-magnétiques. Nous en concluons que la série temporelle de 150j de données CoRoT est trop courte pour déterminer d’une manière non-équivoque la structure interne des étoiles magnétiques chaudes, et par conséquent pour distinguer leur structure interne de celle des étoiles chaudes non-magnétiques.Malgré nos efforts de modélisation détaillée de la meilleure étoile chaude pulsantemagnétique HD43317, nous n’avons pas pu corroborer observationnellement les prédictions théoriques d’une structure interne altérée pour les étoiles chaudes magnétiques. Des simplifications et des approximations ont dû être faites au cours de la modélisation sismique en raison de la résolution en fréquence limitée des données CoRoT. D’autres efforts pour inclure le magnétisme dans les codes de pulsations ou le magnétisme, la rotation et le transfert du moment cinétique dans les modèles d’évolution stellaire seront nécessaires afin de déterminer si les signatures magnétiques sont présentes pour les nombreux pulsateurs gravito-inertiels récemment découverts dans la base de données de Kepler. / About ten percent of stars with spectral type O, B or A have a detectable stable strong large-scale magnetic field at their surface, which most often resembles a magnetic dipole. These large-scale magnetic fields extend into the radiative layers of the OBA stars. Theory and simulations predict that they alter the internal structure and physical properties of these stars. In particular, it is expected that these large-scale magnetic fields enforce uniform rotation in the radiative layers and may suppress convective core overshooting. This has consequences for the evolution of these magnetic hot stars and it has implications for galactic evolution. Therefore, we observed and investigated the internal structure of magnetic hot stars. To do so, asteroseismology is the best method as the oscillation properties are directly related to the internal physical conditions. Various types of stellar oscillations are known and they are classified based on their dominant restoring force. Of these, gravity modes are governed by the buoyancy force and have their strongest probing power in the near core region, which is the domain of our interest.Our first objective was to identify pulsating magnetic hot stars and characterize their magnetic and seismic properties. We constructed a sample of magnetic candidate stars, by following indirect observational diagnostics for the presence of a large-scale magnetic field, to confirm with ground-based high-resolution optical spectropolarimetry taken with ESPaDOnS, Narval or HARPSpol. For two known magnetic stars, HD43317 and o Lup, we characterized the geometry and strength of the field in detail by analysing spectropolarimetric time series. For each star in our sample, we obtained high-cadence high-precision space-based photometry from BRITE, CoRoT, or K2 to study (periodic) variability. Only HD43317 revealed tens of stellar pulsations mode frequencies that pointed towards gravity modes. Only a few other stars studied showed a few pulsation mode frequencies, unsuitable for seismic modelling.We investigated the B3.5V star HD43317 in detail to determine the internal structure of a magnetic hot star. We did this by forward seismic modelling, where observed stellar pulsation mode frequencies in the CoRoT data covering ∼150d were fit to those of gravito-intertial modes computed with the pulsation code GYRE, coupled to MESA stellar structure models. We identified the pulsation mode frequencies as overlapping (l, m) = (1,-1) and (2,-1) mode series. The small convective core overshooting region derived from the seismic modelling was in line with the theoretical predictions. Yet, some of the parameters for the best fitted models were also compatible with literature values for non-magnetic pulsators within the derived uncertainties. We conclude that the CoRoT time series of ∼150d is too short to lead to stringent constraints and tests of the stellar interior to discriminate between magnetic and non-magnetic pulsating hot stars.From our detailed modelling efforts of the best studied pulsating magnetic hot star HD43317, we were unable to observationally corroborate the theoretical predictions of an altered internal structure for magnetic hot stars. Simplifications and approximations were made during the forward seismic modelling due to the limited frequency resolution of the CoRoT data in terms of its time base. Further efforts to include magnetism in the pulsation codes, or magnetism, rotation, and angular momentum transport in the evolutionary models, are worthwhile to test whether magnetic signatures are present in the numerous (non-magnetic) gravito-inertial pulsators recently found in the nominal Kepler database (which has a ten times better frequency resolution compared to CoRoT).

Cette thèse propose une nouvelle théorie de l’effet Blazhko. Elle apporte également une justification théorique à certaines observations encore inexpliquées : la décroissance des harmoniques de la courbe de lumière ; l’asymétrie des enveloppes et des lobes ainsi que la variation des temps de montée et de descente dans le cas de l’effet Blazhko ; la synchronisation des couches et l’existence des trois types d’étoiles RR Lyrae : RRab, RRc et RRd. La première partie présente une étude extensive d’une étoile RR Lyrae avec effet Blazhko : S Arae. Nous débutons par une définition rigoureuse de l’analyse harmonique des courbes de lumière. Cette démarche, encore jamais entreprise en astéroséismologie, permet une meilleure interprétation des habituels résultats des études photométriques. Nous poursuivons avec une présentation du programme d’analyse fréquentielle que nous avons développé : PDM13. Nous établissons ensuite le spectre fréquentiel de la courbe de lumière de S Arae et, à la présentation des résultats de cette étude, nous apportons une démonstration mathématique à deux observations communément effectuées : la décroissance des harmoniques et l’asymétrie de modulation. Dans la deuxième partie, après un rappel des mécanismes d’oscillation, nous présentons une nouvelle modélisation discrète, et non linéaire, des équations de pulsations. Celle-ci nous permettra d’expliquer les phénomènes de synchronisation, mais surtout, conduira à une nouvelle théorie du phénomène Blazhko fondée sur l’existence de solitons, que nous étayerons par des premiers résultats, obtenus grâce à l’utilisation d’un nouvel outil : la transformée en ondelettes / In this thesis we develop a new theory of the Blazhko effect. We also provide a theoretical justification to the following commonly observed facts: the light curve harmonics decrease; the asymetry of envelopes and sidelobes ; the synchronization of layers and the mode selection. The first part of this thesis is dedicated to the extensive study of a RR Lyrae star presenting the Blazhko effect: S Arae. Firstly, a rigorous definition of harmonic analysis applied to light curves is given. This work, which has never been undertaken in the asteroseismology field, up to now, allows a better interpretation of the usual results of photometric studies. We carry on with the presentation of a software that we have developed, dedicated to frequency analysis: PDM13. After that, we perform the usual analysis of the frequency spectrum of the light curve, which we complete we two rigorous demonstrations of commonly observed facts: the harmonics decrease and the asymmetry induced by modulation. We complete it with a study of the parameters which vary during a Blazhko cycle, on which we will capitalize to understand this modulation effect. The second part begins with a reminder of the basic perturbed and linearized equations of stellar pulsation together with the oscillation mechanisms. We pursue this presentation with a non linear and discrete formalism that we have developed for these equations. This formalism will allow us to underline the importance of synchronization in those stars, but, most of all, it will lead us to a new theory of the Blazhko effect, based on solitons, which will be supported by a new results obtained with the wavelet transform method