<p><strong><em>Dedicated to the loving memory of my mother and father,</em></strong></p> <p><strong><em>Zohreh Hojati & Mostafa Emami</em></strong></p> / <p>Commercial interests in polymeric foams continue to increase due to their unique physical characters and the new emerging applications for foamed materials. This thesis investigates the foam development process under non-pressurized conditions as applicable to rotational molding to elucidate the underlying mechanisms in the bubble transformation process and provide an accurate basis for predicting the morphological structure and macroscopic properties of the foamed materials. It was found that the foaming mechanism is comprised of four distinct stages: two stages of bubble nucleation, primary and secondary nucleation, followed by bubble growth and bubble coalescence/shrinkage. Following the nucleated bubbles during the foaming process revealed that primary nucleation was the controlling stage in determining the final cellular structure. Growth and coalescence mechanisms were dynamically active and competed during both heating and cooling cycles.</p> <p>The influence of the rheological properties on the rate of nucleation and the bubble growth mechanism were investigated. Morphological analysis was used to determine the rheological processing window in terms of shear viscosity, elastic modulus, melt strength and strain-hardening, intended for the production of foams with greater foam expansion, increased bubble density and reduced bubble size. Visualization experiments and theoretical predictions showed that higher viscosity could impede the number of nuclei generated in the foaming system. A bubble growth model and simulation scheme was also developed to describe the bubble growth phenomena that occurred in non-pressurized foaming systems. It was verified that the viscous bubble growth model was capable of depicting the growth behaviors of bubbles under various processing conditions.</p> / Doctor of Philosophy (PhD)

Des émulsions particulièrement stables peuvent être formulées à l’aide de particules colloïdales (émulsions dites de Pickering). L’objectif de cette étude est d’accéder à la compréhension des mécanismes de stabilisation des interfaces, ainsi que du lien entre propriétés interfaciales et propriétés macroscopiques des émulsions. Dans ce cadre, la stratégie adoptée repose sur l’utilisation de particules colloïdales dont les caractéristiques peuvent être variées continûment à la fois en amont par la chimie de synthèse (variation de la mouillabilité, de la déformabilité) et in situ par un stimulus (pH, sel, température...). De plus,les émulsions stabilisées par de telles particules deviennent, elles aussi, sensibles aux stimuli et la déstabilisation des émulsions peut être déclenchée à la demande. Les mécanismes d’adsorption, les interactions entre particules aux interfaces et les propriétés résultantes des émulsions sont étudiés. L’établissement de concepts généraux régissant la stabilisation/déstabilisation des émulsions permet d’en contrôler, via la formulation ou le procédé (température, cisaillement), les propriétés d’usage. Enfin les émulsions stabilisées par des particules colloïdales peuvent être utilisées en tant que précurseurs dans la formulation de matériaux plus complexes : ceci est illustré par l’élaboration de capsules à libération thermostimulée / Highly stable emulsions can be formulated using colloidal particles as stabilizers (so-calledPickering emulsions). This study aims at understanding the interfacial stabilizationmechanisms as well as the links between the interfacial properties and the macroscopicproperties of emulsions. In this context, our strategy consists in using colloidal particles forwhich characteristics can be continuously tuned either during the synthesis (variation of theparticles’ wettability or deformability) or in situ by using a stimulus (pH, salt, temperature…).Emulsions stabilized by such particles are stimuli responsive and their destabilization can betriggered on demand. We study and report the mechanisms of particle adsorption, theinteractions between particles anchored at interfaces and the resulting properties of emulsions.Such study allows us to draw general concepts governing the emulsionsstabilization/destabilization and to control their end-use properties via formulation oremulsification process (temperature, shear). Colloidal particle stabilized-emulsions can beused as templates to synthesize more complex materials as illustrated by the elaboration ofcapsules allowing a thermally controlled delivery of their content.

Ce travail porte sur l’étude expérimentale et théorique du comportement des gouttelettes d’eau (instabilité, déformation, coalescence), déposées à la surface d’un isolateur composite haute tension, en présence d’un champ électrique. La déformation des gouttelettes d’eau est étudiée en fonction de plusieurs paramètres tels que le volume, le nombre et la conductivité des gouttelettes ainsi que leurs positions par rapport aux électrodes. Un intérêt particulier est porté à la charge accumulée sur la surface d’une gouttelette. L’influence des gouttelettes sur la répartition du champ électrique ainsi que le facteur d’amplification du champ électrique par une méthode numérique sont étudiés. Une formulation mathématique de la déformation d’une gouttelette d’eau posée sur une surface d’isolateur est développée. Les mécanismes ainsi que les paramètres impliqués dans la coalescence d’une paire de gouttelettes d’eau sous l’effet du champ électrique sont également traités. Un modèle mathématique permettant d’analyser la coalescence d’une paire de gouttelettes d’eau posées sur la surface d’un isolateur en présence du champ électrique est proposé. Ce modèle est basé sur une approche à interface diffuse qui consiste essentiellement en un couplage entre les équations de Navier-Stokes, le calcul de la force électrique et une équation de type Cahn-Hilliard décrivant l’évolution de l’interface en prenant en compte les phénomènes de tensions superficielles. La démarche suivie et les résultats présentés dans ce travail ouvrent de multiples perspectives tant d’un point de vue expérimental que d’un point de vue de la modélisation et de la simulation numérique des phénomènes physiques intervenant sur des isolateurs de lignes de transport et de distribution de l’énergie électrique dans des conditions d’humidité (pluie, rosée ...). / This work is devoted to experimental and theoretical study of the behavior of water droplets (instability, deformation, coalescence), located on the surface of a high voltage composite insulator, in presence of electric field. The deformation of droplets is investigated according to several parameters such as volume, number and conductivity of the droplets as well as their positions with respect to the electrodes. A particular interest is focused on the electric charge accumulated on the droplet surface. The droplet influences on the electric field distribution as well as the amplification factor of the electric field are studied by a numerical method. A mathematical formulation of the deformation of water droplet located on a surface of insulator is developed. The mechanisms as well as parameters involved in coalescence of a pair of water droplets under the electric field stress are also investigated. A mathematical model is developed for analyzing the coalescence of a pair of water droplets sitting on the surface of an insulator in presence of the electric field. It is based on a diffuse interface model that essentially consists of a coupling between Navier-Stokes equations, the computing of electric force and a Cahn-Hilliard type equation describing the interface evolution including capillary phenomena. The approach followed and the results presented in this work open several perspectives as well from an experimental point of view as from a point of view of modeling and numerical simulation of physical phenomena affecting insulators of high voltage transport and distribution lines in humidity conditions (rain, dew...).

<div>Free surface flows where the shape of the interface separating two fluids is unknown <i>apriori</i> are an important area of interest in fluid dynamics. The study of free surface flows such as the breakup and coalescence of drops, and thinning and rupture of films lends itself to a diverse range of industrial applications, such as inkjet printing, crop spraying, foam and emulsion stability, and nanolithography, and helps develop an understanding of natural phenomena such as sea spray generation in oceans, or the dynamics of tear films in our eyes. In free surface flows, singularities are commonly observed in nite time, such as when the radius of a thread goes to zero upon pinchoff or when the thickness of a film becomes zero upon rupture. Dynamics in the vicinity of singularities usually lack a length scale and exhibit self-similarity. In such cases, universal scaling laws that govern the temporal behavior of measurable physical quantities such as the thickness of a lm can be determined from asymptotic analysis and veried by high-resolution experiments and numerical simulations. These scaling laws provide deep insight into the underlying physics, and help delineate the regions of parameter space in which certain forces are dominant, while others are negligible. While the majority of previous works on singularities in free-surface flows deal with Newtonian fluids, many fluids in daily use and industry exhibit non-Newtonian rheology, such as polymer-laden, emulsion, foam, and suspension flows.</div><div><br></div><div><div>The primary goal of this thesis is to investigate the thinning and rupture of thin films of non-Newtonian fluids exhibiting deformation-rate-thinning (power-law) rheology due to attractive intermolecular van der Waals forces. This is accomplished by means of intermediate asymptotic analysis and numerical simulations which utilize a robust Arbitrary Eulerian-Lagrangian (ALE) method that employs the Galerkin/Finite-Element Method for spatial discretization. For thinning of sheets of power-law fluids, a signicant finding is the discovery of a previously undiscovered scaling regime where capillary, viscous and van der Waals forces due to attraction between the surfaces of the sheet, are in balance. For thinning of supported thin films, the breakdown of the lubrication approximation used almost exclusively in the past to study such systems, is shown to occur for films of power-law fluids through theory and conrmed by two dimensional simulations. The universality of scaling laws determined for rupture of supported films is shown by studying the impact of a bubble immersed in a power-law fluid with a solid wall.</div></div><div><br></div><div><div>Emulsions, which are ne dispersions of drops of one liquid in another immiscible liquid, are commonly encountered in a variety of industries such as food, oil and gas, pharmaceuticals, and chemicals. Stability over a specied time frame is desirable in some applications, such as the shelf life of food products, while rapid separation into its constituent phases is required in others, such as when separating out brine from crude oil. The timescale over which coalescence of two drops of the dispersed phase occurs is crucial in determining emulsion stability. The drainage of a thin film of the outer liquid that forms between the two drops is often the rate limiting step in this process. In this thesis, numerical simulations are used to decode the role played by fluid inertia in causing drop rebound, and the subsequent increase in drainage times, when two drops immersed in a second liquid are brought together due to a compressional flow imposed on the outer liquid. Additionally, the influence of the presence of insoluble surfactants at the drop interface is studied. It is shown that insoluble surfactants cause a dramatic increase in drainage times by two means, by causing drop rebound for small surfactant concentrations, and by partially immobilizing the interface for large surfactant concentrations.</div></div>

Ce travail consiste en une étude des phénomènes de coalescence dans un nuage de gouttes, par la simulation numérique directe d'un écoulement turbulent gazeux, couplée avec une approche de suivi Lagrangien pour la phase dispersée. La première étape consiste à développer et valider une méthode de détection des collisions pour une phase polydispersée. Elle est ensuite implémentée dans un code couplé de simulation directe et de suivi Lagrangien existant. Des simulations sont menées pour une turbulence homogène isotrope de la phase continue et pour des phases dispersées en équilibre avec le fluide. L'influence de l'inertie des gouttes et de la turbulence sur le taux de coalescence des gouttes est discutée dans un régime de coalescence permanente. Un aperçu est donné de la prise en compte d'autres régimes de collision et de coalescence entre gouttes. Ces simulations sont la base de développement et de validation des approches utilisées dans les calculs à l'échelle industrielle. En particulier, les résultats des simulations sont comparés avec les prédictions d'une approche Lagrangienne de type Monte-Carlo et de l'approche Eulerienne 'Direct Quadrature Method of Moments' (DQMOM). Différents types de fermeture des termes de coalescence sont validés. Les uns sont basés sur l'hypothèse de chaos-moléculaire, les autres sont capables de prendre en compte des corrélations de vitesses des gouttes avant la collision. Il est montré que cette derniere approche prédit beaucoup mieux le taux de coalescence par comparaison avec les résultats des simulations déterministes. / Coalescence in a droplet cloud is studied in this work by means of direct numerical simulation of the turbulent gas flow, which is coupled with a Lagrangian tracking of the disperse phase. In a first step, a collision detection algorithm is developed and validated, which can account for a polydisperse phase. This algorithm is then implemented into an existing code for direct numerical simulations coupled with a Lagrangian tracking scheme. Second, simulations are performed for the configuration of homogeneous isotropic turbulence of the fluid phase and a disperse phase in local equilibrium with the fluid. The influence of both droplet inertia and turbulence intensity on the coalescence rate of droplets is discussed in a pure permanent coalescence regime. First results are given, if other droplet collision outcomes than permanent coalescence (i.e. stretching and reflexive separation) are considered. These results show a strong dependence on the droplet inertia via the relative velocity of the colliding droplets at the moment of collision. The performed simulations serve also as reference data base for the development and validation of statistical modeling approaches, which can be used for simulations of industrial problems. In particular, the simulation results are compared to predictions from a Lagrangian Monte-Carlo type approach and the Eulerian 'Direct Quadrature Method of Moments' (DQMOM) approach. Different closures are validated for the coalescence terms in these approaches, which are based either on the assumption of molecular-chaos, or based on a formulation, which allows to account for the correlation of droplet velocities before collision by the fluid turbulence. It is shown that the latter predicts much better the coalescence rates in comparison with results obtained by the performed deterministic simulations.

La coordination des institutions, par le biais de la création d’un périmètre de transport unique, est-elle la solution la mieux à même de faciliter le report modal au bénéfice des modes collectifs dans l’agglomération multipolaire azuréenne ? L’inadaptation des réseaux aux mobilités actuelles engendre des problèmes aigus de gestion du transport public. Cette inadaptation repose sur l’inadéquation des structures institutionnelles qui ne sont pas à la bonne échelle. Les pôles multiples doivent être reliés à des réseaux urbains interdépendants et cette nécessité s’accompagne de l’invention de nouvelles formes de gouvernement. Le travail comporte un premier chapitre présentant le cadre théorique de la relation entre agglomération multipolaire, institutions et organisation du transport dans un contexte spatial dense. En effet, les AOTU étaient, au départ, distinctes, ce choix étant justifié par l’état de l’urbanisation lors de leur création, mais elles gèrent des territoires désormais jointifs. Or, on ne peut imposer un périmètre conforme à un bassin de vie, d’où des inadaptations flagrantes.Un deuxième chapitre étudie les actions des autorités organisatrices du transport public dans l’espace multipolaire azuréen : la complexité de l’organisation institutionnelle est-elle la proie d’un effet de frontière entre AO ? Le Département est en retrait face à la croissance des AOTU et notamment de Métropole Nice Côte d’Azur ; cela forme un espace politique inadapté au contexte géographique. Une nouvelle structure fédérative, le SYMITAM, est créée mais ne remplit pas son rôle de coordination ; devant seconder le Département, elle est mise de fait au service de l’AOTU la plus conquérante.Enfin, grâce à l’analyse des mobilités et notamment par la mesure des actifs stables et sortants de chaque commune, et par les axes de TCSP, de TER et les pôles d’échanges qu’il serait nécessaire d’implanter pour mieux organiser les interrelations entre le littoral et le sous-ensemble intérieur, un troisième chapitre propose une résorption de l’effet de frontière par l’élaboration de nouveaux périmètres institutionnels. Nous montrons les AO les plus à même d’organiser la gestion de ce nouveau format territorial afin de contrecarrer la parcellisation institutionnelle. / Can the coordination of institutions, through the creation of a unique transport perimeter in the multipolar urban area of French Riviera, have a significant role in the modal shift ? The inadequacy of the current mobility networks creates acute problems of management of public transport. This maladjustment is based on the inadequacy of the institutional structures that are not at the right level. Multiple poles must be linked to interdependent urban networks and this necessity comes the invention of new forms of government.The work involves a first chapter with the theoretical framework of the relationship between multipolar agglomeration, institutions and organisation of transport in a dense spatial context. Indeed, the AOTU were initially separate, this choice was justified by the State of urbanization in their creation, but they manage now bearings territories. However, one cannot impose a perimeter consistent with a pool of life, hence of gross maladjustments.A second chapter studied the actions of the organizing authorities of public transport in the multipolar space azurean : the complexity of the institutional organization is prey to a border between AO effect ? The Department is indented to the growth of the AOTU and including Metropole Nice Côte d'Azur. A new federal structure, the SYMITAM, is created but does not fulfil its role of coordinator; to assist the Department, she becomes the puppet of the conquering AOTU.Finally, through analysis of mobility and in particular by measurement of stable and outgoing assets of each municipality, and the axes of TCSP, TER and the pole of exchanges that it would be necessary to implement to better organize the interrelationships between the coastline and the internal subset, a third chapter proposes a resorption of the effect of border by the development of new institutional perimeters. We show the AO the most capable of organizing the management of this new territorial format in order to counteract the institutional fragmentation.

Dans le cadre du développement de nuances d’aciers toujours plus performantes en termes de résistance à l’effort et à l’endommagement, les aciers Dual-Phase (DP) présentent un bon compromis résistance/ductilité. Cependant, il est nécessaire de disposer de meilleures connaissances concernant les mécanismes menant à la rupture de tels aciers. Les mécanismes d’endommagement ont ainsi été étudiés dans cette thèse à l’aide de la tomographie aux rayons X. Des essais de traction in-situ ont été réalisés sur plusieurs nuances d’aciers DP, un acier ferritique et un acier martensitique afin de caractériser chaque étape de l’endommagement ductile. Des observations qualitatives et des données quantitatives concernant la germination de l’endommagement, la croissance des cavités et la coalescence ont été recueillies lors de ces essais. Ces données quantitatives ont ensuite été utilisées pour le développement et/ou la validation de modèles d’endommagement. Une prédiction de la cinétique de germination a ainsi été proposée et la version du modèle de croissance de cavités de Rice et Tracey corrigée par Huang et prenant mieux en compte l’effet de la triaxialité a été validée expérimentalement. L’étape de coalescence des cavités menant à la rupture des matériaux a pour la première fois été caractérisée de façon quantitative dans un matériau industriel et des critères de coalescence ont été appliqués localement sur les couples de cavités présentes dans le matériau. L’utilisation de ces modèles analytiques a permis une meilleure compréhension des propriétés agissant sur les phénomènes mis en jeu. L’effet de la part cinématique de l’écrouissage sur la germination et la croissance de l’endommagement a notamment été souligné et validé par des essais de chargements complexes. / As part of the current context of requiring ever more efficient grades of steels in terms of resistance to stress and to damage, the Dual-Phase steels (DP) present an acceptable strength/ductility compromise. It is nevertheless necessary to have a better understanding of the mechanisms leading to the fracture of such steels. Damage mechanisms were studied in this PhD using X-ray tomography. In-situ tensile tests were carried out on several grades of DP steel, a ferritic steel and a martensitic steel in order to characterize each step of ductile damage. Qualitative observations and quantitative data on the nucleation of damage, the void growth and the coalescence of cavities were collected during these tests. This quantitative data was then used for the development and/or the validation of damage models. A prediction of the kinetic of nucleation was proposed and the Huang’s correction of the void growth model of Rice and Tracey accounting for the triaxiality was experimentally validated. For the first time, the step of void coalescence leading to fracture of materials was quantitatively characterized in an industrial material and coalescence criteria were locally applied on couples of neighboring cavities present in the studied specimen. The use of analytical models enabled a better understanding of the properties influencing the studied damage phenomena. The effect of the kinematic part of the strain hardening on void nucleation and void growth was notably emphasized and validated by performing complex loading tests.

La coalescence intervient dans de nombreuses situations physiques, naturelles ou industrielles, de la microphysique des nuages à la stabilité des émulsions ou l’assèchement des pétroles. Dans toutes ces situations, il est crucial de comprendre les mécanismes physiques en jeu, de manière pouvoir influencer la coalescence, la favoriser ou au contraire l’inhiber, selon les besoins. Dans cette thèse, nous étudions la coalescence dans l’air entre deux gouttes attachées et décomposons le processus global en quatre étapes : l’approche avec drainage du film d’air entre les gouttes, le perçage des interfaces, l’ouverture du pont résultant de ce perçage, les oscillations amorties conduisant à l’équilibre de la goutte résultante. Les théories décrivant les étapes 1, 2 et 4 font intervenir des modèles hydrodynamiques continus, se plaçant à une échelle macroscopique. Cependant, à l’articulation entre les deux premières étapes, intervient le perçage des interfaces, processus gouverné par des forces dont la portée correspond à une échelle de quelques dizaines de nanomètres. Une des difficultés les plus importantes dans l’étude de la coalescence est celle de l’intégration des processus ayant lieu à un niveau moléculaire, dans une théorie du continuum dont l’échelle caractéristique est bien supérieure. L’objectif est de faire le lien entre les différentes échelles : y a-t-il des interactions entre les processus se produisant à ces différentes échelles ? Pour répondre à cette question, nous développons trois axes de travail, engageant chacun une échelle caractéristique. L’un est l’étude, au niveau macroscopique du micromètre, de l’ouverture du pont liquide. Grâce à une caméra rapide, plusieurs régimes d’écoulement sont mis en évidence. Les modèles théoriques existants concernent essentiellement le régime visqueux, et aucun modèle complet ne décrit le régime purement inertiel. Nous explorons expérimentalement ce régime et décrivons la forme et la longueur du pont, à l’aide d’ondes capillaires. Nous mettons en évidence l’existence de deux lignes de très forte courbure, que nous appelons singularités, qui naissent sur le lieu de perçage des interfaces et se propagent presque sans déformation de part et d’autre. Ces singularités, conditionnées par la tension superficielle, moteur de la coalescence, façonnent la forme du pont liquide et donc l’écoulement dans ce dernier. Nous proposons un modèle simple d’écoulement inertiel, basé sur la forme du pont liée à ces singularités. Ce modèle permet de mieux comprendre les rôles des forces hydrodynamiques et de la courbure dans l’évolution temporelle de la largeur du pont. Un autre axe est une étude expérimentale par Microscope à Force Atomique, qui permet de décrire les forces responsables de la coalescence à l’échelle nanométrique, les déformations des gouttes intervenant à cette échelle et leur rôle dans la rupture des interfaces. Les mesures de forces entre goutte et flaque, puis entre deux gouttes sont effectuées avec un AFM principalement en mode dynamique de Modulation de Fréquence. Elles permettent de mettre en évidence une distance seuil de déclenchement de l’instabilité hydrodynamique responsable de la coalescence et de mesurer cette distance en fonction des propriétés physiques du liquide et du rayon des gouttes. Un diagramme de coalescence est proposé, qui permet de prévoir la valeur de la distance de déclenchement de la coalescence et le rôle des déformations d’interfaces à l’échelle nanométrique. Enfin, les oscillations du pont liquide, générées par la coalescence, sont étudiées, les modes et fréquences propres sont calculés numériquement par la méthode des éléments finis, puis comparés aux valeurs expérimentales mesurées à partir des films acquis par caméra rapide. / Coalescence is involved in numerous natural or man-made processes, from microphysics of clouds to emulsions stability, or water-crude oil separation processes. In these situations, it is crucial to understand the physics of coalescence of drops or bubbles, in order to influence the phenomenon, to enhance or inhibit the coalescence rate, depending on the needs. In this thesis, we study coalescence in air of two attached drops. We separate the coalescence process into four stages : the approach and drainage of the film between coalescing bodies, the interfaces breaking, the opening of the bridge resulting from this breaking, and the damped oscillations, generated by coalescence, leading to the equilibrium state of the resulting drop. The theoretical description of the stages 1, 2 and 4 are based on continuous hydrodynamic models, at a macroscopic scale. However, the transition between the first two stages is the interfaces break-up, controlled by short range interactions, at a nanometer scale. One of the most difficult issues is the integration of these nanoscale processes into a continuum hydrodynamic theory which length scale is much bigger. The purpose of this work is understand how the phenomenons occurring at the different scales are linked. We first study, at a macroscopic scale, the opening of the liquid bridge between the drops. Thanks to the experimental set-up, involving a high-speed camera, we explore different regimes of flow, by studying the shape and dimensions of the bridge. The existing hydrodynamic models mostly describe the viscous regime, and there exist no complete modeling of the inertial regime. We explore specifically this regime. The bridge shape is described by the mean of capillary waves. We focus on two lines of extremely high curvature on the free surface, that we call singularities, generated in the initial site of interfaces break-up, and propagating merely without deformation towards the extremities of the drops. We propose a model of inertial flow in the opening bridge, whose shape is linked to these "singularities", due to surface tension. This model allows to have a better understanding of the contribution of the hydrodynamic forces and surface tension regarding the time evolution of the length and radius of the bridge. The second area of investigation is a study at a nanometer scale. Atomic Force Microscopy (AFM) is used to measure van der Waals forces between the coalescing bodies and the nanoscale deformations leading to coalescence. We perform force measurements with an AFM, essentially in the Frequency Modulation Mode. Studying the interaction, first between a droplet and a bulk, then between two droplets, we measure the threshold distance below which the coalescence occurs, varying the physical properties of liquids and the drops radius. A coalescence diagram can be built, allowing to predict the threshold distance of coalescence and the part played by the nanoscale deformations in the process. The third point is the study of the weakly damped oscillations of the whole body, induced y coalescence. The eigen frequencies and modes are calculated using the finite elements method, and compared to the experimental results, measured by the mean of the high speed camera.

L’encapsulation est une technique employée couramment par le milieu industriel, notamment dans le domaine du médical, de la parfumerie ou de la cosmétique. Afin de répondre aux attentes et de proposer des capsules modulables pour tous types d’applications, des capsules de type coeur-écorce ont été élaborées au cours de cette thèse. Elles sont obtenues à partir d’émulsion dont le coeur huileux est enrobé par une coque de silice, via la minéralisation de l’interface eau-huile. Les émulsions de Pickering, stabilisées par des particules colloïdales, sont particulièrement stables et intéressantes pour cette étude. Le but de cette thèse est de comprendre, dans un premier temps, les mécanismes fondamentaux impliqués dans le processus de fabrication. Cela a permis d’élaborer, par la suite, des matériaux hybrides complexes à différentes échelles, du micrométrique au nanométrique,mais également d’établir les mécanismes de libération par un stimulus externe. Enfin, une encapsulation maîtrisée permet d’allier stabilité au stockage et destruction rapide ou contrôlée à l’utilisation. Ainsi, par diverses méthodes définies dès la formulation de l’émulsion initiale, le contenu huileux des capsules peut être libéré de manière provoquée par une action mécanique ou par l’augmentation de la température (macroscopique ou local par hyperthermie magnétique). / Encapsulation is a technique used in the industry, in particular in the field of medical,perfumery or cosmetics. In order to meet the expectations and propose adaptable capsules for all types of applications, core-shell capsules type were developed during this thesis.There were based on emulsions science with an oily core coated by a silica shell,synthetized by sol-gel chemistry at the oil-water interface. Pickering emulsions, which are emulsions stabilized by colloidal particles, are particularly stable and interesting for this study. The aim of this thesis is to understand, at first, the fundamental mechanisms involved in the manufacturing process. This made it possible to develop complex hybrid materials at different scales, from micrometric to nanometric, but also to establish the releasing mechanisms by an external stimulus. Thanks to a controlled encapsulation, it is possible to combine stability (storage) and rapid or controlled destruction when used. Thus, by various method, defined from the formulation of the initial emulsion, the releasing of the oily contentcan be caused by mechanical action or by an temperature increased (macroscopically orlocally by magnetic hyperthermia).

Les variations climatiques du Dernier Maximum Glaciaire ont fortement affecté la distribution des espèces dans les régions tempérées. Dans les régions tropicales, Haffer (1969) a émis l'hypothèse que la forte diversité spécifique des Néotropiques était liée aux variations climatiques du Quaternaire qui auraient fragmenté le couvert forestier en quelques zones "refuges" provoquant une diversification des espèces par spéciation allopatrique. Un tel effet du climat en Amérique du Sud reste cependant aujourd'hui toujours âprement débattu. Cette thèse a pour objectif de tester par des méthodes génétiques les attendus de la théorie des refuges en Guyane en retraçant l'histoire démographique d'Astrocaryum sciophilum, palmier inféodé aux forêts tropicales humides. L'utilisation de marqueurs microsatellites nucléaires et de séquences chloroplastiques nous a permis d'infirmer l'existence des zones refuges proposées par de Granville (1982) et par Tardy (1998). Bien que mettant en évidence une fragmentation de la forêt tropicale humide, la distribution de la diversité génétique ne laisse pas supposer l'existence de zones refuges en Guyane. Nous avons également montré l'absence de forêt tropicale humide sur la bande littorale antérieurement à 129 000 ans BP, ainsi qu'une recolonisation de proche en proche du littoral depuis le Nord-Ouest jusqu'à Kaw, antérieure au Dernier Maximum Glaciaire. Enfin, pour reconstruire l'histoire démographique d'A. sciophilum à une échelle spatiale très fine, nous avons utilisé la méthode d'inférence bayésienne MSVAR basée sur la théorie de la coalescence, qui permet de détecter et dater des changements de taille de population. Nous avons d'abord testé par simulation la performance de la méthode. L'application de MSVAR à notre jeu de données microsatellites a ensuite permis de mettre en évidence l'existence d'une diminution de taille des populations d'A. sciophilum quasi-généralisée en Guyane, à l'exception des populations de la région littorale située entre Sinnamary et Cayenne, également probablement liés à des évènements antérieurs au Quaternaire récent. Ce travail a ainsi permis de proposer de nouvelles hypothèses quant à l'impact des variations climatiques du Quaternaire ancien (antérieur à la dernière période glaciaire) qui semblent avoir eu des répercussions plus importantes sur la végétation que les variations « récentes » du dernier maximum glaciaire. Des études complémentaires seront nécessaires pour déterminer l'importance relative des différents évènements du Quaternaire dans la répartition des espèces forestières du Bouclier Guyanais et du Bassin Amazonien.