Les argilites, sont définies comme étant des roches comportant une large fraction de minéraux argileux. Leurs propriétés physiques et mécaniques présentent un intérêt pour l’étude du comportement hydro-mécanique des failles dans la partie supérieure de la croûte mais aussi pour la compréhension des roches couvertures de réservoirs d’hydrocarbures ou pour l’expertise de la pérennité du stockage de déchets radioactifs.Cette thèse propose deux approches afin de comprendre l’organisation de la déformation dans ce type de matériau, une première purement mécanique sur des échantillons intacts et la seconde s’intéressant aux propriétés physiques de matériaux déformés. Pour cela, nous avons étudié les argilites de Tournemire (Tunnel expérimental de l'IRSN, Aveyron, France).La première partie consiste en une série d’essais triaxiaux. Nous avons déterminé les enveloppes de rupture de trois groupes d’échantillons carottés avec des orientations différentes par rapport au litage (0°, 45°, et 90°). Pour chaque orientation, sept expériences ont été réalisées à différentes pressions de confinement (2.5, 5, 10, 20, 40, 80, 160 MPa). L’influence de la vitesse de déformation a été établie en comparant des expériences réalisées avec des vitesses de déformation différentes (10-7 s-1 et 10-5 s-1). Pendant les expériences, les vitesses d’ondes P et S ont été enregistrées selon différents angles par rapport au litage afin de quantifier l’évolution de l’anisotropie des propriétés élastiques.Cette partie permet de mettre en évidence l’importance de l’orientation du litage par rapport à la contrainte principale sur la résistance mécanique de nos échantillons. De plus, un modèle micromécanique basé sur le « wing crack » permet d’expliquer l’anisotropie mécanique de nos argilites par l’anisotropie de la ténacité KIC.Par ailleurs, on constate que l’évolution de l’anisotropie des propriétés élastiques dépend elle aussi de l’orientation considérée. Lors de la compression, l’orientation 90° présente d’importantes variations pouvant aller jusqu’à une inversion de l’anisotropie, alors que les vitesses n’évoluent que très peu pour l’orientation 0°. Ces variations ont été quantifiées par les paramètres de Thomsen. L’étude des vitesses élastiques et celle des microstructures, permettent de mettre en évidence l’importance des processus plastiques comme la réorientation des minéraux au cours de la déformation.La seconde partie consiste en une étude pétrophysique (vitesses des ondes P, ASM, densité, saturation, porosité) d’échantillons provenant d’un forage traversant une zone de faille. Le but est de quantifier la variation de ces propriétés à l’approche du cœur de faille.Un protocole d’échantillonnage et de mesure a été mis en place. Le protocole comporte une première série de mesures directement sur le terrain afin de s’affranchir des problématiques liées à la préservation des échantillons (notamment pour les mesures de porosité/densité/saturation). Par la suite, des échantillons ont été prélevés pour réaliser des mesures à la fois dans le cadre de cette thèse (vitesses des ondes P et ASM) mais aussi dans d’autres laboratoires (étude de la composition minéralogique, CT-scan).A partir des observations, on caractérise :• Une zone saine caractérisée par des échantillons ne présentant pas ou très peu de fracturation• Une zone endommagée qui présente un grand nombre de fractures calcifiées• Une zone de cœur caractérisée par une déstructuration totale (pas de bedding apparent) et des variations de couleur.Notre étude met en évidence une signature physique propre à chaque zone de cette faille avec notamment une diminution de l’anisotropie des échantillons en zone endommagée fortement marquée. De plus, des mécanismes de rotation de la stratigraphie similaires à ceux observés à l’échelle des microstructures lors de la déformation expérimentale ont été observés. / Shales or clays are defined as rock having a large proportion of clay minerals. Their physical and mechanical properties are of interest for the study of the hydro-mechanical behavior of faults in the uppermost crust but also for the understanding of the cap rocks of hydrocarbon reservoirs or for the expertise of the durability of radioactive waste storage.This thesis proposes two complementary approaches to understand the organization of the deformation in this type of material, a first purely mechanical on undisturbed samples and the second focusing on the physical properties of deformed materials. During this thesis, we studied Tournemire shales (IRSN tunnel, Aveyron, France).The first part consists in triaxial tests. We determined the failure envelopes of three sets of core samples with different orientations with respect to bedding (0 °, 45 ° and 90 °). For each orientation, seven experiments were performed at different confining pressures (2.5, 5, 10, 20, 40, 80, 160 MPa). The influence of the strain rate was determined by comparing experiments with different strain rates extending over two orders of magnitude (between 〖10〗^(-7) s^(-1) and 〖10〗^(-5) s^(-1)). During the experiments, the P and S wave velocities were recorded from different angles with respect to the bedding to quantify the evolution of the anisotropy of the elastic properties according to the imposed stress.This section allows to highlight the importance of the orientation of bedding relatively to the principal stress applied on our samples. It is noted for example that the weakest orientation is 45 ° and 90 ° the strongest orientation. In addition, a micromechanical model based on the "wing crack" theory helps to explain the mechanical anisotropy of our argillites by the anisotropy of the fracture toughness K_Ic.Moreover, it is found that changes in the anisotropy of the elastic properties also depends on the bedding orientation. During compression, the 90 ° orientation has significant variations up to a reversal of the anisotropy, whereas the elastic wave velocities show little changes for 0 ° orientation. These variations were quantified by Thomsen parameters. The study of elastic velocities and of microstructures of our samples highlight the importance of the plastic processes such as reorientation of minerals during deformation.The second part consists of a petrophysical study (P wave velocities, ASM, density, saturation, porosity) of samples from a borehole drilled through a fault zone. The goal here is to quantify the variation of these properties as we approach the fault core.A protocol of sampling and measurement was established to realize a complete study of drillings. The protocol includes a first serie of measures directly in the field in order to overcome the problems linked to the preservation of samples (especially for porosity measurements / density / saturation). Subsequently, samples were taken for measurements both in the context of this thesis (P wave velocities and ASM), but also in other laboratories (study of the mineralogical composition, CT-scan).Three fault zones were identified from field observations:• An intact zone characterized by samples with no or very little fracturing• A damaged zone that includes a large number of calcified fractures• A fault core zone characterized by a complete breakdown (no apparent bedding) and color variations.Although these areas were determined on observation criteria, our study demonstrates an own physical signature for each zone of this fault with an important decrease in the anisotropy of the samples from fault core. In addition, bedding rotation with similar mechanisms to those observed at the microstructural scale during the experimental deformation was observed.

Cette thèse propose une approche, par les méthodes du groupe de renormalisation non perturbatif, de phénomènes critiques dans des systèmes à l'équilibre. Ce travail se scinde en deux parties. La première présente des modèles où $\gamma_+$ et $\gamma_-$, les exposants de la susceptibilité dans les phases haute et basse température, sont génériquement différents. Dans ces modèles, les symétries continues sont explicitement brisées par des anisotropies discrètes qui sont inessentielles au sens du groupe de renormalisation. Nous calculons avec précision $\gamma_+-\gamma_-$ ainsi que le rapport $\nu/\nu'$ des exposants des deux longueurs de corrélation présentes pour $T<T_c$. La seconde partie est consacrée aux applications de l'approximation BMW, une approximation récente du groupe de renormalisation non perturbatif. D'une part, sont présentées les méthodes d'analyse numérique utilisées pour résoudre les équations intégro-différentielles non linéraires générées par l'approximation BMW. D'autre part, ces méthodes sont appliquées concrètement pour étudier le régime critique du modèle d'Ising bidimensionnel et ses états liés dans la phase basse température en dimension $2\leq d \leq4$. Ces applications en différentes dimensions témoignent de la grande précision de l'approximation BMW, de la facilité à changer la dimension, qui n'est qu'un paramètre, et ouvrent la voie à de nombreuses applications. / This thesis broaches the study of critical phenomena in equilibrium systems using non-perturbative renormalisation group methods. This work is divided into two parts.The first one presents models where $\gamma_+$ and $\gamma_-$, the exponents of the susceptibility in the high and low temperature phases, are generically different. In these models,continuous symmetries are explicitly broken down by discrete anisotropies that are irrelevant in the renormalization-group sense. We compute accurately $\gamma_+ -\gamma_-$as well as the ratio $\nu/\nu'$ of the exponents of the two correlation lengths present for $T<T_c$. The second part is devoted to applications of the BMW approximation which is a recent approximation of the non-perturbative renormalisation group.On the one hand, a review of the numerical analysis methods used to solve the nonlinear integro-differential equations generated by the BMW approximation is provided.On the other hand, these methods are applied to study the critical regime of the Ising model in dimension two and its bound states in the low-temperature phase in dimension $2\leq d \leq4$. These applications in different dimensions demonstate the accuracy of the BMW approximation can be, the easiness to change of dimension which a simple parameter and pave the way for numerous applications.

Le modèle standard de la cosmologie est fondé sur les hypothèses d'homogénéité et d'isotropie de l'Univers. Pour interpréter la plupart des observations, ces deux hypothèses sont appliquées de façon stricte ; l’objectif principal de cette thèse a été d'évaluer leur pertinence, en particulier lorsque de très petites échelles sont mises en jeu. Après une revue détaillée des lois de l'optique géométrique en espace-temps courbe, on propose une analyse exhaustive de la propagation de la lumière à travers des modèles cosmologiques « en gruyère », modélisant le caractère grumeleux de l'Univers. L'impact sur l'interprétation du diagramme de Hubble s'avère être faible, en particulier grâce à la constante cosmologique. Lorsqu'appliquées aux données actuelles issues de l'observation de supernovae, les corrections associées tendent à améliorer l'accord entre les paramètre cosmologiques mesurés à partir du diagramme de Hubble et du fond diffus cosmologique. Ceci suggère que la précision des observations cosmologiques atteinte aujourd'hui ne permet plus de négliger l'effet des petites structures sur la propagation de lumière à travers le cosmos. Un tel constat a motivé le développement d'un nouveau cadre théorique, inspiré de la physique statistique, visant à décrire ces effets avec précision. Quant à l'hypothèse d'isotropie, cette thèse aborde d'une part les conséquences potentielles d'une anisotropie cosmique sur la propagation de la lumière, en résolvant les équation de l'optique géométrique dans l'espace-temps de Bianchi I. D'autre part, on y analyse une classe de sources d'anisotropie, à savoir les modèles scalaire-vecteur. / The standard model of cosmology is based on the hypothesis that the Universe is spatially homogeneous and isotropic. When interpreting most observations, this cosmological principle is applied stricto sensu ; the main goal of the present thesis was to evaluate how reliable this assumption is, especially when small scales are at stake. After having reviewed the laws of geometric optics in curved spacetime, and the standard interpretation of cosmological observables, the dissertation reports a comprehensive analysis of light propagation in Swiss-cheese models, designed to capture the clumpy character of the Universe. The resulting impact on the interpretation of the Hubble diagram is quantified, and shown to be relatively small, thanks to the cosmological constant. When applied to current supernova data, the associated corrections tend to improve the agreement between the cosmological parameters inferred from the Hubble diagram and from the cosmic microwave background. This is a hint that the effect of small-scale structures on light propagation may become non-negligible in the era of precision cosmology. This motivated the development of a new theoretical framework, based on stochastic processes, which aims at describing small-scale lensing with a better accuracy. Regarding the isotropy side of the cosmological principle, this dissertation addresses, on the one hand, the potential effect of a large-scale anisotropy on light propagation, by solving the equations of geometric optics in the Bianchi I spacetime. On the other hand, possible sources of such an anisotropy, namely scalar-vector models for inflation or dark energy, are analysed.

Notre objectif a été d'analyser l'influence de la variabilité spatio-temporelle de la réflectance des cônes sur le comptage des cônes par imagerie à haute résolution par optique adaptative plein champ, et de proposer des méthodes pour pallier ces difficultés. La première partie des travaux porte sur l'étude de la variabilité temporelle des cônes. Nous avons confirmé la présence d'un phénomène de scintillement des cônes à une fréquence au moins égale à celle de notre système d'acquisition. Nous avons proposé une procédure d'analyse d'images incluant restauration par déconvolution myope, recalage rigide, fusion d'images pour la construction de cartographies de cônes. Nous avons montré que dans le cas des sujets sains, la procédure de fusion d'image permet de rapprocher la mesure de la densité des cônes des références histologiques. La directionalité de la réflectance des cônes est appelée effet Stiles-Crawford optique. Nous en avons identifié une nouvelle manifestation clinique, à travers une étude portant sur l'analyse d'images d'optique adaptative en périphérie de la rétine. Nous avons montré, à travers l'alternance des mosaïques positive/négative, que la réflectance des cônes peut devenir inférieure à celle des bâtonnets. La comparaison avec les données de la tomographie de cohérence optique a montré une forte corrélation de cette commutation avec la couche des segments externes des cônes. Nous avons proposé une procédure d'intégration de la variabilité spatiale pour la construction des cartographies. Cette procédure a été évaluée sur des sujets sains et pathologiques et a montré un gain significatif (en termes de dénombrement des cônes) chez les cas pathologiques. / Our objective was to analyze the importance of spatial and temporal variability of the reflectance of cones in counting for adaptive optics high resolution imaging, and propose ways to overcome these difficulties.The first part of the work focuses on the study of the temporal variability of cones. We confirmed the presence of a scintillation phenomenon at a frequency at least equal to that of our acquisition system. We have proposed an image analysis process including restoration by deconvolution, rigid registration, and image fusion for cone mapping. To validate this approach, we conducted a validation test for two deconvolution methods. We have shown that in the case of healthy subjects, the image fusion procedure to bring the measurement of cone density and histological references. The angular variation of cone reflectance is called optical Stiles-Crawford effect. We have identified a new clinical manifestation of this phenomenon, through a study on the analysis of adaptive optics images periphery). We have shown, through the alternation of the positive / negative mosaics, that the reflectance of the cones may become lower than that of rods. Comparison with the data of the optical coherence tomography showed a strong correlation of the switching with the outer segment layer. We then proposed a procedure of integration of spatial variability for cone mapping. This procedure was evaluated in healthy and diseased subjects and showed a significant gain (in terms of cone enumeration) in pathological cases.

Cette thèse apporte une contribution à l'analyse des effets d'anisotropie dans la détermination des propriétés poroélastiques des roches poreuses. Après une étude bibliographique, l'influence de la forme et de la distribution en orientation des pores sur l'anisotropie des roches a été étudiée. Le schéma d'estimation pris en compte est celui de Mori-Tanaka. En utilisant la solution analytique d'une inclusion sphérique isolée dans une matrice isotrope transverse infinie, l'estimation des coefficients poroélastiques effectifs des matériaux hétérogènes de type roches-composites a été réalisée. Par la suite, on s'intéresse à la prise en compte des inclusions sphéroidales dont l'orientation ne coincide pas avec l'axe d'orthotropie de révolution de la matrice. On propose une approche d'intégration numérique basée sur la fonction de Green. L'intégration numérique sur la sphère unité est réalisée à l'aide d'une méthode de Gauss dont la précision est discutée. L'outil numérique développé est appliqué à une roche poreuse en considérant un schéma d'homogénéisation en deux étapes et différentes fonctions de distribution d'orientation. Les résultats obtenus mettent en évidence les influences respectives des anisotropies de matrice et de l'espace poreux. / This thesis contributes to the analysis of the anisotropic effects in the determination of the poroelastic properties of the porous rocks. After a bibliographical study, the influence of the form and distribution in orientation of the pores on the anisotropy of the rocks were studied. The homogenization scheme in this thesis is that of Mori-Tanaka. The estimate of the effective coefficients poroelastic of heterogeneous materials of type rocks-like composites characterized by a transverse isotropic matrix containing solid mineral inclusions of roughly spherical form was carried out in using the analytical solution of a spherical inclusion isolated in an infinite transverse isotropic matrix. Thereafter, we are interested in the taking into account of spheroidal inclusions of which orientation does not coincid with the orthogonal axis of revolution of the matrix. We propose a numerical approach of integration based on the Green function. Numerical integrate on the unit sphere is carried out using a method of Gauss of which the precision is discussed. The developed numerical tool is applied to a porous rock by considering a homogenization scheme in two stages and various functions of distribution of orientation. Respective influences of pore space anisotropy and matrix anisotropy are clearly distinguished and analyzed.

Les effets de transfert de spin sont devenus un sujet de recherche majeur ces quinze dernières années. Cependant, un manque de vérifications expérimentales pour beaucoup de modèles décrivant les effets de transfert de spin peut être constaté. Ceci est surtout lié à un manque de systèmes magnétiques modèles permettant un contrôle précis des paramètres pertinents utilisés dans les modèles théoriques. Dans ce travail deux systèmes magnétiques à aimantation perpendiculaire ont été analysés : les alliages amorphes de Co1-xTbx élaborés par pulvérisation cathodique et les super-réseaux [Co/Ni](111) élaborés par épitaxie par jets moléculaires. L'anisotropie et l'aimantation, qui sont des paramètres pertinents dans beaucoup de modèles sur le transfert de spin, sont variables dans une large gamme. L'origine de cette anisotropie est discutée. La structure des domaines magnétiques est analysée et les résultats des mesures de transport sont interprétés. Pour les super-réseaux [Co/Ni](111) une forte polarisation en spin au niveau de Fermi est démontrée grâce à des expériences de photo émission résolue en spin et un coefficient d'amortissement intrinsèque [alpha] très faible est trouvé. Il est conclu que les alliages amorphes de Co1-xTbx et les super-réseaux [Co/Ni](111) sont des systèmes modèles pour le transfert de spin. / Spin transfer torque effects have become a research subject of high interest during the last 15 years. However, in order to probe the fundamental physics of spin transfer torque model systems are needed. For a model system it must be as simple as possible to tune the significant parameters (magnetic and structural). In this work we analyze the suitability of two materials for this need. The studied materials are amorphous Co1-xTbx alloys elaborated by sputtering and MBE grown [Co/Ni](111) superlattices. Both systems show perpendicular magnetic anisotropy (PMA), which provides a uniaxial anisotropy to the system. This anisotropy and the magnetization, which are significant parameters for many models on spin transfer torque, can be tuned in a large range of values. The origin of this PMA is discussed. The domain structure is analyzed and transport measurements are interpreted. In addition we show a strong spin polarization of the electrons close to the Fermi level by doing photoemission experiments. A small intrinsic Gilbert damping parameter [alpha] is found by FMR spectroscopy. We conclude that both materials are good candidates to be used as model systems for spin transfer torque

The temperature and field dependence of the magnetization of epitaxial, undoped anatase TiO2 thin films on SrTiO3 substrates was investigated. Low-energy ion irradiation was used to modify the surface of the films within a few nanometers, yet with high enough energy to produce oxygen and titanium vacancies. The as-prepared thin film shows ferromagnetism which increases after irradiation with low-energy ions. An optimal and clear magnetic anisotropy was observed after the first irradiation, opposite to the expected form anisotropy. Taking into account the experimental parameters, titanium vacancies as di-Frenkel pairs appear to be responsible for the enhanced ferromagnetism and the strong anisotropy observed in our films. The magnetic impurities concentrations was measured by particle-induced X-ray emission with ppm resolution. They are ruled out as a source of the observed ferromagnetism before and after irradiation.

At the incremental forming processes such as spin extrusion the materials are cyclical loaded. Experiments for the tube specimens results in the significant influence of cycle wide and increment of deformation at the strain hardening. With the traditional models succeeds in the rule no similarly good description of all experiments through the single parameters set. By the applying and further development of multi-surface model of the plasticity with the kinematical links is reached a correction toward the up to now appointed constitutive equations. / Bei inkrementellen Umformverfahren wie zum Beispiel dem Bohrungsdrücken wird der Werkstoff zyklisch beansprucht. Experimente an tordierten Rohrproben ergaben einen großen Einfluss von Zyklusbreite und Verformungsinkrement auf die Verfestigung. Mit herkömmlichen Modellen gelingt in der Regel keine gleichermaßen gute Beschreibung aller Experimente mit einem einzigen Parametersatz. Durch die Anwendung und Weiterentwicklung des Mehrflächenmodells der Plastizitätstheorie mit kinematischen Bindungen (MmkB) wird eine Verbesserung gegenüber den bisher eingesetzten konstitutiven Gleichungen erreicht.

A singularly perturbed reaction diffusion problem is considered. The small diffusion coefficient generically leads to solutions with boundary layers. The problem is discretized by a vertex-centered finite volume method. The anisotropy of the solution is reflected by using \emph{anisotropic meshes} which can improve the accuracy of the discretization considerably. The main focus is on \emph{a posteriori} error estimation. A residual type error estimator is proposed and rigorously analysed. It is shown to be robust with respect to the small perturbation parameter. The estimator is also robust with respect to the mesh anisotropy as long as the anisotropic mesh sufficiently reflects the anisotropy of the solution (which is almost always the case for sensible discretizations). Altogether, reliable and efficient \emph{a posteriori} error estimation is achieved for the finite volume method on anisotropic meshes.

This work presents study of magnetocaloric properties of compounds exhibiting unusual magnetic characteristics. Several systems were studied: TbNiAl, (Tb,Y)NiAl, TbNi(Al,In), TbFeAl, GdFeAl, Ni2MnGa based compounds and amorphous metallic alloy Gd-Co-Al-Y. Influence of magneto-crystalline anisotropy on magnetocaloric effect was studied on singlecrystalline sample of TbNiAl compound. The maximum of entropy change was measured with orientation of magnetic field along c axis and compared to polycrystalline sample a 100% increase was observed. Substitutions of Y and In in TbNiAl led to a change of magnetic ordering. Both substitution led to increase of RCP values of studied material. TbFeAl and GdFeAl compounds, characterized by partial disorder of Fe and Al atoms, showed magnetocaloric effect in wide temperature region which led to interesting values of RCP~350 J kg-1 . Very broad region of magnetocaloric effect was also observed on amorphous metallic material of Gd-Co-Al-Y. The effect of Er substitution in Ni2MnGa based compound on its magneto-structural transition, connected with inverse magnetocaloric effect, was studied. The direct measurement method of adiabatic temperature change is described and instrument for such measurement, developed in collaboration with FZU AVČR, v.v.i., is presented.