Le système d'équations de Vlasov-Poisson est un système très connu de la physique des plasmas et un enjeu majeur des futures simulations. Le but est de développer des schémas numériques utilisant une discrétisation par la méthode Galerkin discontinue combinée avec une résolution en temps semi-Lagrangienne et un maillage adaptatif basé sur l'utilisation des multi-ondelettes. La formulation Galerkin discontinue autorise des schémas d'ordres élevés avec des données locales. Cette formulation a fait l'objet de nombreuses publications, tant dans le cadre eulérien par Ayuso de Dios et al., Rossmanith et Seal, etc. que dans le cadre semi-lagrangien par Quo, Nair et Qiu, Qiu et Shu et Bokanowski et Simarta, etc. On utilise les multi-ondelettes pour l'adaptativité (et plus précisément pour la décomposition multi-échelle de la fonction de distribution). Les multi-ondelettes ont été largement étudiées par Alpert et al. pendant les années 1990 et au début des années 2000. Des travaux combinant la résolution multi-échelle avec les méthodes Galerkin discontinues ont fait l'objet de publications par Müller et al. en 2014 pour les lois de conservation hyperboliques dans le contexte des éléments finis. Besse, Latu, Ghizzo, Sonnendrücker et Bertrand ont présenté les avantages d'un maillage adaptatif dans le contexte de Vlasov-Poisson relativiste en utilisant des ondelettes à support large. La combinaison de la méthode Galerkin discontinue avec l'utilisation des multi-ondelettes ne requière en revanche qu'un support compact. Bien que la majorité de la thèse soit présentée dans un espace des phases 1d × 1v, nous avons obtenus quelques résultats dans l'espace des phases 2d × 2v. / Many numerical experiments are performed on the Vlasov-Poisson problem since it is a well known system from plasma physics and a major issue for future simulation of large scale plasmas. Our goal is to develop adaptive numerical schemes using discontinuous Galerkin discretisation combined with semi-Lagrangian description whose mesh refinement based on multi-wavelets. The discontinuous Galerkin formulation enables high-order accuracy with local data for computation. It has recently been widely studied by Ayuso de Dioset al., Rossmanith et Seal, etc. in an Eularian framework, while Guo, Nair and Qiu or Qiu and Shu or Bokanowski and Simarta performed semi-Lagrangian time resolution. We use multi-wavelets framework for the adaptive part. Those have been heavily studied by Alpert et al. during the nineties and the two thousands. Some works merging multi-scale resolution and discontinuous Galerkin methods have been described by Müller and his colleagues in 2014 for non-linear hyperbolic conservation laws in the finite volume framework. In the framework of relativistic Vlasov equation, Besse, Latu, Ghizzo, Sonnendrücker and Bertrand presented the advantage of using adaptive meshes. While they used wavelet decomposition, which requires large data stencil, multi-wavelet decomposition coupled to discontinuous Galerkin discretisation only requires local stencil. This favours the parallelisation but, at the moment, semi-Lagrangian remains an obstacle to highly efficient distributed memory parallelisation. Although most of our work is done in a 1d × 1v phase space, we were able to obtain a few results in a 2d × 2v phase space.

La présence de poussières au sein des plasmas est rencontrée dans de multiples environnements tels que les plasmas de laboratoires ou les plasmas de fusion. Les processus conduisant à leur formation constituent un vaste champ d'études depuis plusieurs années. Ce travail de thèse a pour objectif d'étudier un nouveau mécanisme de croissance des poussières dans un plasma radiofréquence capacitif en mélange argon/acétylène. Dans certaines conditions, il a été observé que des ondes de densité de poussières apparaissaient spontanément au sein des nuages de poussières. Elles peuvent grandement favoriser l'agglomération des particules grâce à l'importante énergie cinétique qu'elles leur transfèrent. Pour réaliser cette étude, différents outils diagnostics ont été développés. Pour sonder les populations de poussières nanométriques, un premier diagnostic basé sur des mesures d'extinction dans le domaine visible associé à une méthode inverse a été mis au point. Un second diagnostic permettant l'étude des populations d'agglomérats supra-microniques a été utilisé. Il est basé sur l'utilisation de l'imagerie rapide et l'analyse automatique des films à l'aide d'un algorithme adapté (TRACE). Enfin, une méthode d'extraction des poussières en vue d'analyses ex-situ et utilisant la force de thermophorèse a été développée.Ces diagnostics ont ensuite été appliqués à l'étude des ondes de poussières et des processus d'agglomération. Nous avons montré que des agglomérats de plusieurs centaines de microns pouvaient être formés en quelques dizaines de secondes. L'influence des conditions expérimentales sur les caractéristiques des ondes et des agglomérats formés a également été étudiée / The dust particle growth in plasmas is of major concern for safety issues in fusion reactors, and conversely has important industrial impacts. Dusty plasmas produced in laboratory, fusion, and in astrophysical environments have been therefore widely studied for many years to better understand the involved physical phenomena. In this thesis work, we have investigated a new dust-growing mechanism in a capacitive radio-frequency plasma of argon/acetylene mixture, with developing necessary diagnostic tools. The population of nano-particles was probed using visible-wavelength range extinction measurements combined with an inverse method. The motions and the collisions in enlarging agglomerates were followed through a fast-imaging device and the images were then analyzed using a compatible algorithm (TRACE). Ex-situ studies were also carried out on dust particles collected with an extraction technique based on the thermophoresis force. These diagnostic tools allowed us to observe a spontaneous emergence of dust density waves (DDWs) under specific experimental conditions. These waves impart substantial kinetic energy to the dust particles and thus enhance their agglomeration rate. Large agglomerates up to several hundreds of microns may thus be produced in a few tens of seconds. We have also studied the influence of experimental conditions (power, pressure) on the waves and the agglomerate characteristics

Les brûlures thermiques affectent plusieurs millions de personnes chaque année dans le monde. Même si le taux de mortalité à diminué, la prise en charge clinique des brûlures sévères a peu évolué depuis plus de 30 ans. De plus, le traitement des grands brûlés demeure une source de séquelles physiques, pathophysiologiques et psychologiques non négligeables.Les plasmas froids (CAP) sont des gaz partiellement ionisés qui ont démontré des propriétés bioactives grâce aux espèces réactives qu’ils produisent. En effet, ils permettent d’améliorer la cicatrisation de plaie cutanée et ont des propriétés bactéricides et fongicides.Dans le cadre de cette thèse, nous avons évalué l’effet thérapeutique des CAP pour le traitement de brûlures cutanées.Nous avons démontré pour la première fois que le CAP favorise la cicatrisation et la prise de greffe dans un modèle murin de brûlure cutanée. In vivo, CAP stimule la cicatrisation en promouvant l’angiogenèse et la sécrétion de la matrice extracellulaire du derme et de la jonction derme-épiderme. Des études approfondies in vitro ont premièrement montré que CAP stimule la migration de cellules cutanée. Il a aussi été démontré que les effets pro-angiogéniques du plasma sont liés à des mécanismes impliquant l’oxyde nitrique. De même, la formation du collagène par les fibroblastes est activée par le plasma via la voie du TGF-β1. Nous nous sommes dans un deuxième temps intéressés aux effets bactéricides du CAP. En effet, les infections sont la première source de morbidité et de mortalité des brûlures. Nous avons pu démontrer que les CAP inactivent des Staphylocoques dorées en suspension in vitro mais aussi in vivo dans le cas de plaies infectées. Dans le cadre de cette étude, nous avons pu également montré que les CAP peuvent activer l’activité phagocytaire de macrophages murins.Ces résultats semblent donc appuyer l’intérêt des traitements plasmas froids pour le traitement de plaie cutanée infectée. Des études pré-cliniques sont encore néanmoins requises pour vérifier la plus value d’une telle thérapie dans le contexte de la brûlure. / Thermal injuries affect millions of adults and children worldwide. In the last 30 years little progress has been made in the management of major burns and despite improved rates of survival, patients continue to suffer debilitating consequences such as infections, hypertrophic scars, contractures, post-traumatic stress disorder and immunometabolic dysfunctions.Cold-atmospheric plasmas (CAP) are partially ionized gases which showed ability to promote wound closure and possess bactericidal properties. They safely deliver to the wounds a therapeutic mixture of reactive oxygen and nitrogen species at body temperature.This PhD study aimed to assess the therapeutic potential of CAP to improve healing of burn wounds under aseptic and septic conditions.First, we designed a plasma source that could be used for in vitro and in vivo studies. Although the first in vitro experiments showed that CAP treatment can improve cellular migration, we couldn’t see any beneficial of CAP on the healing of full-thickness excisional wounds in mice. Second, using a model of third degree burn reconstructed with an allogeneic graft, we assessed both effectiveness and mechanism of action of CAP compared to a placebo control (helium). Indeed, it was shown that through the promotion of pro-angiogenic activities as well as stimulation of the extracellular matrix formation, CAP improved engraftment and healing of the burn wounds. These effects are at least partly mediated by the TGF-β signaling pathway and eNOS modulation. Third, the bactericidal activity of CAP was evaluated in vitro using S. aureus strains and macrophages and in vivo using an infected burn wound model. We showed that CAP had the ability to significantly inactivate S. aureus compared to the helium control. Capacities of CAP treatment to activate macrophages were also evident.This proof-of-concept study demonstrated the therapeutic potential of CAP on tissue repair and burn wound healing. Given that mouse skin does not perfectly mimic wound healing patterns observed in human skin, further investigations are warranted using large animal models with greater similarity to human skin.