Nous présentons un travail expérimental contribuant à l'étude de contacts ponctuels métalliques et moléculaires à l'aide de dispositifs de jonctions brisées développés dans notre équipe. Ces techniques de jonctions brisées, utilisables dans les conditions ambiantes, sont particulièrement adaptées à deux champs disciplinaires : l'électronique moléculaire et la nano mécanique.Nous avons étudié la durée de vie de contacts métalliques d'or, qui excède rarement la dizaine de millisecondes à température ambiante. Par le biais d'une analyse statistique de mesures de conductance, nous montrons que leur durée de vie est limitée par la contrainte mécanique appliquée à la jonction. Ces résultats nous ont permis de proposer un mécanisme de rupture, et de définir des conditions optimales pour la formation des contacts à température ambiante.Nous présentons ensuite une étude préliminaire de mesure de conductance d'une molécule unique, utilisant un dispositif à jonction brisée ainsi qu'un microscope à effet tunnel.Les résultats obtenus indiquent que, si la mesure de la conductance d'une molécule unique est possible, la stabilité observée est à considérer avant d'envisager des applications. / We present here an experimental work which contributes to the study of metallic and molecular point contacts using broken junctions-based devices developed in our team. Under ambient environmental conditions, these techniques are particularly adapted to two disciplinary fields: molecular electronics and nano-mechanics.We have studied the lifetime of gold contacts, which rarely exceed ten milliseconds at room temperature.Through statistical analyses of conductance measurements, we show that this lifetime is limited by the mechanical strain applied to the junction. These results allowed us to propose a breaking mechanism, and to define optimal conditions for the formation of the contacts at room temperature. We present then a preliminary study of conductance measurements of a single molecule, using a broken junction device as well as a scanning tunneling microscope.The results indicate that, despite the conductance measure of a single molecule is possible the observed stability should be considered before envisaging applications.

Cette thèse présente une étude des propriétés de transport à basse température d'échantillons de graphène exfolié. Une première série de mesures menée à une température de 4 Kelvins sur des échantillons contactés par des électrodes constituées d'une bicouche titane/or révèle les phénomènes d'effet Hall quantique et de fluctuations universelles de conductance. L'effet Hall présente une quantification demi-entière propre au graphène. Le caractère universel des fluctuations de conductance est confirmé par les mesures, et une réduction de la longueur de cohérence de phase est observée au point de Dirac. Une autre série d'échantillons, connectés par des électrodes en titane/aluminium, permet l'étude de l'effet de proximité supraconducteur dans le graphène. Ces mesures sont réalisées à des températures comprises entre 100mK et 1K. Dans un premier échantillon, elles font apparaitre le phénomène de réflexions d'Andreev multiples et un précurseur de l'effet Josephson, ainsi qu'une amplification des fluctuations universelles de conductance lorsque les électrodes sont dans l'état supraconducteur. Dans un second échantillon, la présence de localisation forte tend à diminuer l'amplitude des fluctuations universelles de conductance, entrant ainsi en compétition avec l'effet de proximité. / This thesis presents a study of electronic transport in exfoliated graphene at low temperature. A first set of experiment at 4K on samples connected by titanium/gold electrodes exhibits Quantum Hall effect and universal conductance fluctuations. Quantum Hall effect shows a half-integer quantization specific of graphene. The universality of conductance fluctuations is checked experimentally and a decrease of electronic coherence length is observed near the Dirac point. A second series of samples connected by titanium/aluminium electrodes allows the study of superconducting proximity effect in graphene, at temperatures between 1K and 100mK. In a first sample, measurements exhibit multiple Andreev reflexions and indicate nearly established Josephson effect. An amplification of universal conductance fluctuations when electrodes are in the superconducting state is also observed. In a second sample, we observe strong localization, which tends to suppress conductance fluctuation, therefore entering in competition with proximity effect.

Le verre de spin est une phase de la matière dans laquelle le désordre magnétique est gelé. Étant considéré comme un système modèle des verres en général, il a fait l'objet de nombreux travaux théoriques et expérimentaux. Les recherches ont convergé vers deux principales descriptions de l'état fondamental du système diamétralement opposées. D'une part, la solution « champ-moyen » nécessite une brisure de symétrie non triviale, et l'état fondamental est composé de multiples états organisés en une structure hiérarchique. D'autre part, une approche de « gouttelettes », fondée sur la dynamique hors-équilibre d'un état fondamental unique. La validation expérimentale d'une de ces deux théories nécessite une observation détaillée de l'échantillon au niveau microscopique. La physique mésoscopique, basée sur les effets d'interférences électroniques, propose un outil unique pour accéder à cette configuration microscopique des impuretés: les fluctuations universelles de conductance. En effet, ces fluctuations représentent une empreinte unique du désordre dans l'échantillon. Ce travail présente la mise en œuvre de mesures de fluctuations de conductance universelles dans les verres de spin. Les effets d'interférences électroniques étant sensibles aux processus de décohérence du verre de spin, ils donnent accès expérimentalement à de nouvelles quantités concernant les excitations du système. La mesure des corrélations entre les empreintes du désordre permet quant à elle d'explorer sous un angle nouveau l'ordre non conventionnel de cet état vitreux. / The spin glass is a state of matter in which the magnetic disorder is quenched. Being considered as a model system for glasses in general, it has been extensively studied, both theoretically and experimentally. The research have converged towards two main descriptions of the fundamental state of the system that are clearly antagonist. On the one hand, the “mean-field” solution has a non trivial broken symmetry, and the ground state is composed of multiple valleys in a hierarchical structure. On the other hand, a magnetic “droplet” model, based on the off-equilibrium dynamics of a unique ground state. The experimental validation of one of these two theories requires a detailed observation of the sample at the microscopic level. Mesoscopic physics, which deals with interference effects of the electrons, proposes a unique tool to access to this microscopic configuration of the impurities: the universal conductance fluctuations. Indeed, these fluctuations represent a unique fingerprint of the sample disorder. This work presents the implementation of universal conductance fluctuations measurements in spin glasses. The electron interference effects being sensitive to the decoherence processes of the spin glass, they give access experimentally to new quantities related to the excitations of the system. The measurement of correlations between the disorder fingerprints allow to explore under a new perspective the non conventional order of this glassy state.

A dependência de álcool acomete de 10 a 12% da população mundial, estando a associação entre uso abusivo do álcool e pancreatite crônica bem estabelecida. A suscetibilidade pancreática ao álcool é variável e apenas 5 a 10% dos etilistas crônicos desenvolvem pancreatite crônica, sendo o papel dos fatores genéticos neste processo praticamente desconhecido. O gene CFTR (cystic fibrosis transmenbrane conductance regulator) codifica proteína que funciona na membrana plasmática de células epiteliais e que tem papel chave na função pancreática exócrina normal, promovendo a regulação, da secreção de fluídos e bicarbonato, importantes para a diluição e a alcalinização do suco pancreático. Quando a função desta proteína é inadequada, observa-se obstrução de pequenos ductos por rolhas protéicas. Várias pesquisas buscam documentar a associação fibrose cística - pancreatite crônica, porém os resultados são conflitantes. Este trabalho pesquisou a freqüência de polimorfismos no trato de politiminas e poli TGs no intron 8 do gene CFTR em pacientes portadores de pancreatite crônica alcoólica. Foram estudados três grupos de pacientes: Grupo A - adultos alcoolistas com diagnóstico de pancreatite crônica; Grupo B - adultos alcoolistas sem pancreatopatia ou cirrose hepática e Grupo C - adultos sadios não alcoolistas. O DNA genômico para análise do gene CFTR foi extraído do sangue periférico, pesquisando-se a freqüência de polimorfismos no trato de politiminas e poli TGs no intron 8. O genótipo 5T/7T foi mais encontrado no grupo A do que no B (p = 0,0481), não havendo diferença quando comparados os grupos A e C (p = 0,1317). Pacientes com pancreatite crônica por álcool com o genótipo 5T/7T tiveram menor incidência de diabetes melito do que aqueles com outros genótipos (p = 0,0465). A combinação de haplótipos 10TG 7T / 11TG 7T foi mais freqüente nos grupos B e C do que no A e poderia, eventualmente, ser um fator protetor contra o desenvolvimento da pancreatite crônica. (p = 0,0080 e 0,0162). Em conclusão, há diferenças no intron 8 do gene CFTR em pacientes com pancreatite crônica alcoólica, quando comparados com alcoolistas não pancreatopatas e indivíduos com o genótipo 5T/7T teriam maior risco de desenvolver pancreatite crônica quando se tornam alcoolistas crônicos. / The alcohol dependence affects from 10 to 12% of the world-wide population, being the association between alcohol abuse and chronic pancreatitis well established. The pancreatic susceptibility to the alcohol is only 5 to 10%, being the paper of the genetic factors practically unknown. The CFTR gene (cystic fibrosis transmenbrane conductance regulator) codifies a protein that functions in the epithelial cells and has a role in pancreatic exocrine function, promoting regulation of the secretion of fluids and bicarbonate, important for the dilution and the alcalinization of the pancreatic juice. When the function of this protein is inadequate, blockage of small ducts occurs. Some research regist the association cystic fibrosis - chronic pancreatite, however the results are conflicting. This work searched the frequency of polymorphisms in the polyT and poly TGs tracts in intron 8 of CFTR gene in patients with alcoholic chronic pancreatitis. Three groups of patients have been studied: Group A - adult alcoholics with chronic pancreatitis; Group B - adult alcoholics without pancreatic disease or hepatic cirrhosis and Group C - non alcoholics healthy adults. DNA analysis of CFTR gene was made after extraction from peripheral blood samples. The 5T/7T genotype was more frequently found in group A that in B (p = 0.0481), with no difference when compared to group C (p = 0,1317). Patients with alcoholic chronic pancreatitis and 5T/7T genotype had less incidence of diabetes mellitus that those with other genotypes (p = 0,0465). The haplotype combination 10TG 7T / 11TG 7T was more frequent in groups B and C that in A and it could, eventually, be a protective factor against the development of alcoholic chronic pancreatitis. (p = 0,0080 and 0,0162). In conclusion, we found differences when these tree groups are compared and individuals with 5T/7T genotype would have greater risk to develop chronic pancreatitis if they become alcoholics.

Les arcs électriques ont été à l'origine de plusieurs cas d'accidents aériens graves par incendie ou par destruction d'organes électriques fondamentaux (ex : actionneurs, panneau supérieur,...) (TWA 800 en 1996 et Vol 11 Swiss Air en 1998). Les prévenir et les détecter constituent une amélioration notable de la sécurité en aéronautique. Ainsi, bien que le problème soit connu depuis longtemps, les premiers systèmes de détection d'arcs pour l'avionique sont très récents. Dans un avion, ces défauts ont pour causes principales le vieillissement et la détérioration des câbles. Afin d'étudier et de proposer un système de détection d'arc, les trois phases d'étude suivantes ont été suivies chronologiquement dans ce travail de thèse : premièrement, la réalisation d'un banc de production et de caractérisation des grands types d'arcs électriques (AC et DC). Ce système permet de produire des arcs contrôlés en intensité et en durée selon les modes série, parallèle, DC et AC. L'amorçage des arcs est obtenu par surtension. Cette surtension est produite par commutation inductive. Deuxièmement, la recherche de modèles électriques fiables expliquant les phénomènes d'arcs. Nous proposons donc un meta modèle associant les caractéristiques de différents modèles comportementaux et impédencemétriques.Cette association permet d'améliorer significativement les performances globales de la modélisation dans les circuits. Troisièmement, l'étude et la proposition d'algorithmes de détection en vue de l'implantation sur circuit électronique suffisamment réduit pour être implanté dans un disjoncteur. La détection de la signature d'arc se rapproche d'un problème de détection d'informations fortement bruitées pour lequel peu de solutions ont été jusqu'à présent proposées car cette recherche est relativement nouvelle.Nous proposons et testons différentes méthodes de détection. / The arcs have been the source of several aircraft accidents by fire or serious destruction of the electrical fundamentals (eg actuators, top panel ,...) (TWA 800 in 1996 and Swiss Air Flight 11 1998). Prevent and detect constitute a significant improvement in aviation safety. Thus, although the problem has been known for a while, detection systems for avionics are very recent. In an aircraft, these defects are caused by the aging and the deterioration of the cables. To study and propose a system for arc detection, the following three phases were followed chronologically in this thesis: first, the developement of a test bench to characterize the main types of arcs (AC and DC). This system can produce arcs controlled intensity and duration depending on the mode serial, parallel, DC and AC. The initiation of arcs is obtained by overvoltage. This surge is produced by inductive switching. Second, the search for reliable electric models explaining the phenomena of arcs. We therefore propose a meta model combining the characteristics of different behavioral models and impedancemetry.This combination significantly improves the overall performance of the modeling in the circuits. Thirdly, the study of detection algorithms for implementation on an electronic circuit, small enough to be implanted in a circuit breaker.We propose and test different methods of detection.

Les bourgeons du goût contiennent 50 à 100 cellules gustatives. Parmi elles, on distingue les cellules de type 2 et 3, capables d’émettre des potentiels d’action. Les cellules réceptrices (type 2), qui détectent les stimulus sapides dans la salive, ne possèdent pas de synapse. Les cellules présynaptiques (type 3), équipées d’une synapse, transmettent l’information aux neurones gustatifs. Nous avons réalisé des enregistrements électrophysiologiques (patch-clamp) de cellules de bourgeons du goût de papilles fongiformes in situ, dans un épithélium lingual isolé de souris.L’analyse des courants d’action en configuration cellule-attachée, permet de distinguer des impulsions courtes et longues. Dans ce dernier cas, la phase initiale rapide de dépolarisation est suivie d’une dépolarisation maintenue et d’une repolarisation lente. Ceci dénote l’activation de canaux dépolarisants autres que ceux réglant habituellement le décours temporel du potentiel d’action.Les enregistrements en patch-perforé gramicidine, qui n’altèrent pas le milieu intracellulaire, ont permis de perfuser l’intérieur de la cellule avec du césium, bloqueur des canaux potassiques. Le césium permet de distinguer les cellules de type 2 des cellules de type 3 par la présence d’un courant césium-résistant qui correspondrait, selon la littérature, à un courant résultant de l’ouverture d’hémicanaux permettant la sortie d’ATP. Nos observations sont globalement en accord avec les données de la littérature, mais ne supportent pas totalement la classification proposée actuellement en trois types cellulaires bien définis.Les hémicanaux joueraient donc un rôle central dans la communication intercellulaire au sein du bourgeon du goût. Nous avons, à notre connaissance pour la première fois, enregistré des canaux à grande conductance dans les cellules gustatives, en absence d’ion divalents dans la pipette d’enregistrement. Ces canaux, non spécifiques, présentent un fonctionnement complexe avec, outre l’état fermé et l’état de plus haute conductance (700pS), de nombreux états d’ouvertures intermédiaires et un état de conductance résiduel proche du niveau fermé.Au bilan, nos résultats confortent l’hypothèse de l’ouverture de canaux dont la grande conductance laisserait passer l’ATP dans les cellules réceptrices. / Taste buds contain 50 to 100 taste cells. Among those cells, type 2 and type 3 cells are able to produce action potentials. Receptor cells (type 2) detect sapid stimulus in the saliva, but do not possess synapses. Presynaptic cells (type 3) with synapse deliver information to the taste neurons. We performed electrophysiological (patch-clamp) recordings of fungiform taste bud cells in situ, from a mouse isolated lingual epithelium.Analysis of action currents in cell-attached configuration allows discrimination of short and long impulses. In the long ones, the rapid initial depolarizing phase is followed by a slow and a maintained repolarization. This suggests the activation of depolarizing channels other than the ones implied in usual action potential time decay. Gramicidin perforated-patch recordings, which do not alter the inside of the cell, allowed cells perfusion with cesium, a potassic channel blocker. Cesium allows to distinguish type 2 from type 3 cells by the presence of a cesium-resistant current, that may correspond, according to the literature, to the current flowing through hemichannels responsible for ATP release. Our observations mostly agree with data from the literature, but do not fully support the actual classification in only three defined cell types.Hemichannels have a key role in intercellular communication within the taste bud. Thus, and to our knowledge for the very first time, we recorded large conductance channels from taste cells, using a divalent-free pipet. Those non-specific channels have a complex opening mechanism, which, besides closed and upper conductance states (700pS), present many intermediate opening levels and residual states close to the closed state. Our results support the hypothesis that large conductance channels responsible for ATP release open in receptor cells.

Pour étudier le rôle de la mitochondrie dans la tolérance à la sécheresse, la réponse à la contrainte hydrique a été comparée entre une lignée sauvage (WT) et un mutant CMSII (Cytoplasmic Male Sterile) de Nicotiana sylvestris. Chez le mutant CMSII, le complexe I mitochondrial est absent et la respiration est assurée par les NAD(P)H déshydrogénases alternes et elle est maintenue à un niveau supérieur de l’ordre de 20 à 30% à celui du WT. La différence observée entre les plantes WT et CMSII met en jeu non seulement le fonctionnement mitochondrial, mais également le fonctionnement des chloroplastes. En effet, l’activité photosynthétique du mutant est plus faible que celui du WT et elle est corrélée avec une plus faible conductance stomatique (gs) et mésophyllienne (gm).Après l’arrêt de l’arrosage, on observe que le contenu relatif en eau (RWC) diminue plus lentement chez les feuilles du CMSII. Ceci n’était pas le résultat d’une plus petite surface de transpiration ou d’une masse racinaire d’absorption plus élevé puisque le rapport partie aérienne/racine et la surface foliaire totale ont été similaires au début de l’expérience chez les deux génotypes. De plus la mutation n’a pas induit des changements au niveau des paramètres hydriques (P0, PTLP, RWCTLP) ni au niveau de la densité stomatique. La tolérance des plantes CMSII a été le plus probablement la conséquence de sa plus faible transpiration en conditions bien hydratées et aux premiers jours de déshydratation et non pas d’une meilleure efficacité d’absorption de l’eau puisque le contenu en eau du sol reste plus élevé chez CMSII après l’arrêt de l’arrosage. La plus faible conductance stomatique chez le CMSII bien hydraté a été expliquée par sa plus faible conductance hydraulique. De plus, contrairement au WT, le niveau des acides aminés totaux diminue au cours de la déshydratation lorsque le contenu en protéines solubles augmente chez les feuilles du CMSII, suggérant une accélération de la remobilisation des acides aminés. D’autre part, il a été aussi montré que le mutant CMSII est capable de s’acclimater mieux à la sécheresse que le WT lorsqu’ils ont été maintenus à un RWC de 80 % sur plusieurs jours. Sous ces conditions, la photosynthèse reste plus élevée chez le mutant que chez le WT. Cette meilleure acclimatation corrèle avec une plus forte photorespiration du CMSII sous conditions bien hydratées et sous conditions d’acclimatation. La photorespiration chez CMSII et le WT a été estimée par le transport électronique dévolu à l’oxygénation de RuBP et en plus par l’accumulation des métabolites impliqués dans la photorespiration. D’une part, l’acclimatation à la sécheresse diminue gm plus fortement chez le WT que chez le CMSII. D’autre part, le WT accumule la glycine ce qui laisse supposer que le glycine décarboxylase mitochondrial est plus affectée chez le WT que chez le CMS et inhibe ainsi la photorespiration. En effet, cette plus faible photorespiration chez le WT affecte les réactions primaires de la photosynthèse par une accumulation d’un gradient de protons estimé par le quenching non-photochimique (NPQ) de la fluorescence chlorophyllienne ce qui induit une diminution du transport électronique des réactions primaires de la photosynthèse. / To investigate the role of mitochondria in drought stress, the response to water deprivation was compared between Nicotiana sylvestris wild type (WT) plants and the CMSII respiratory complex I mutant. In CMSII, alternative NAD(P)H-dehydrogenases bypassing complex 1 allow respiration.. The difference of mitochondrial function between WT and CMSII plants affect also photosynthesis. The CMSII has lower photosynthetic actitvity than the WT and lower stomatal (gs) and internal (gm) conductances to CO2. When watering of plants with similar leaf surface and similar shoot/root ratio was stopped the relative water content (RWC) declined faster in WT as compared to CMSII leaves. Furthermore, CMSII and WT leaves had the same osmotic potential at leaf saturation (P0) and at leaf turgor lost pressure (PTLP) and the same stomatal density. The slower decline of RWC in CMSII, compared to WT leaves, was most likely the consequence of the lower stomatal conductance (gs) under well-watered conditions and during the first days after withholding watering, The lower stomatal conductance of well-watered CMSII leaves correlated with a lower hydraulic conductance of leaves. Remarkably, total free amino acid levels declined and total soluble protein content increased in CMSII leaves, while the opposite was observed in WT leaves. This suggests protein synthesis in CMSII but protein degradation in WT leaves during drought stress. We also show that CMSII leaves better acclimate to drought stress than the WT leaves. After several days at 80 % RWC , photosynthesis is higher in the mutant than in WT. As compared to the WT, the mutant shows higher rates of photorespiration before and after acclimation to drought.The strong accumulation of glycine in the WT suggests that photorespiration may be limited at the level of glycine decarboxylase. In addition, after acclimation to drought gm declined markedly in WT but not in CMSII leaves, thus further limiting CO2 supply for photosynthesis in the WT. The resulting lower photosynthesis and photorespiration in WT leaves affect also the primary reaction of photosynthesis by increasing the non-photochemical fluorescence quenching (NPQ) and decreasing linear electron transport.

Il est prévu une augmentation de l’intensité et de la fréquence des sécheresses dans les années à venir à cause des changements climatiques. Puisque la productivité des peupliers est étroitement liée à la disponibilité en eau, il existe un risque de déclin de la production de bois dans les peupleraies. L’optimisation de la biomasse produite en regard de l’eau consommée (efficience d’utilisation de l’eau, WUE) apparaît alors être une question de recherche prometteuse. Des études précédentes ont montré une diversité clonale de WUE chez les peupliers, pilotée principalement par la conductance stomatique (gs). Cependant, gs et l’assimilation en CO2 ne sont pas toujours connectés, ce qui peut conduire à de fortes variations de WUE au niveau foliaire. De plus, puisque la mesure de l’efficience d’utilisation de l’eau au niveau de la plante entière (TE) est laborieuse à mesurer, les expérimentations sont souvent réalisées en serre. Toutefois, les conditions contrôlées d’une serre conduisent à un environnement très différent des conditions naturelles, et les comparaisons de WUE entre conditions contrôlées et naturelles sont rares dans la littérature. Nous avons évalué la diversité des dynamiques stomatiques au sein de génotypes de peupliers sous conditions témoins et sous sécheresse en serre et en pépinière. Nous avons examiné le lien entre différents facteurs physiologiques, morphologiques et moléculaires et les dynamiques stomatiques, ainsi que leur influence sur TE. De plus, nous avons étudié la relation entre différents estimateurs de WUE et ses composantes entre des conditions contrôlées et naturelles. Le contenu en éléments minéraux et l’expression de gènes candidats ont également été quantifiés à deux moments de la journée pour analyser leur relation avec gs. Nous avons observé une variabilité génotypique significative des dynamiques stomatiques à la fois en réponse à l’irradiance et au VPD, de plus modifiée par la sécheresse et les conditions de croissance. La taille et la densité des stomates ainsi que la transpiration foliaire étaient fortement corrélées aux dynamiques stomatiques en serre, mais très peu en pépinière. Ces résultats soulignent l’importance et la complexité de ces mécanismes à l’échelle de la plante entière. WUE au niveau de la feuille et de la plante entière étaient relativement stables au sein des génotypes et entre conditions de croissance, mais bien moins avec la sécheresse. Enfin, des contenus en éléments et des expressions géniques distinctes ont été observées entre faces de la feuille et enter moments de la journée, en lien avec gs. Ces résultats fournissent de précieuses informations pour mieux comprendre les divers mécanismes foliaires pilotant WUE au niveau de la plante entière. / The number of drought events is expected to increase in intensity and frequency as a result of climate change. Since poplar productivity is closely linked to water availability, there is an increasing risk of decline in wood production from poplar plantations. Optimization of the ratio of biomass production to water used (i.e. water use efficiency, WUE) appears therefore as a relevant target for poplar research. Previous studies have shown the clonal diversity of WUE in poplar is driven mainly by stomatal conductance (gs). However gs and photosynthesis are not always tightly coupled which can result in large variations of WUE at leaf level. Additionally, because transpiration efficiency (TE) is laborious to measure, experiments are often conducted in pots in glasshouses. However in controlled conditions the environment is widely different than in the field and comparisons of WUE in controlled and field conditions are scarce in the literature. We assessed the diversity of stomatal dynamics among poplar genotypes under control or drought conditions grown in a glasshouse and in the field. We investigated the link between physiological, morphological and molecular factors and stomatal dynamics, and their influence on TE. Furthermore, we examined the relation between different estimators of WUE and its components between controlled and field conditions. Element content and candidate gene expression in the guard cells were also quantified at two times during the day to analyze their link to stomatal conductance. We found among the four genotypes studied significant genotypic variability of stomatal dynamics to irradiance and VPD which was altered by drought and growing conditions. Stomatal size and density as well as water use, but not WUE, were correlated to stomatal dynamics, emphasizing the importance and complexity of such mechanisms at the whole plant scale. Good agreements between leaf-level and whole-plant WUE among genotypes and between growing conditions were also found. Finally, distinct guard cell element contents and candidate gene expression, between leaf sides and time of day, linked with stomatal conductance draw attention to the diversity of components contributing to TE. These findings provides valuable information to better understand the diverse, sometimes unsuspected, leaf-level mechanisms driving water use efficiency at the whole plant scale.

De manière ultime, l'électronique moléculaire aspire à utiliser une molécule unique comme partie active d'un composant. Une telle réalisation fusionnerait l'énorme potentiel de la chimie aux technologies les plus avancées des nanosciences. Cependant, les propriétés de transport électronique d'une seule molécule restent, aujourd'hui, l'enjeu de débats animés qui s'appuient sur des calculs et sur de trop rares expériences. Les expériences sont, en effet, difficiles car elles nécessitent de pouvoir fabriquer des électrodes de contact dont l'écartement correspond à la taille de la molécule. Notre travail contribue au développement de telles techniques instrumentales dont l'intérêt dépasse celui de l'électronique moléculaire et englobe, plus généralement, le transport électronique à l'échelle nanométrique. Dans la première partie, nous décrivons d'abord la technique. Elle fait appel à un microscope à effet tunnel modifié pour fabriquer des électrodes nanométriques (technique des jonctions brisées). Cette approche combine en fait deux domaines de recherche qui sont d'une part, les mesures de conductance moléculaire et, d'autre part, les contacts atomiques ponctuels. Plus précisément, la physique de la formation et du transport d'électrons dans ces derniers est particulièrement étudiée. Après avoir décrit l'instrumentation développée, nous présentons donc des résultats à la fois sur des contacts atomiques ponctuels (jonction Au-Au) et sur des contacts moléculaires (jonction Au-molécule-Au). Notamment, la quantification de la conductance et le transport balistique sont mis en évidence. Cela montre que la présence d'une seule molécule peut être décelée électriquement. Nous soulignons qu'en dépit des énormes progrès apportés par cette technique à la détermination de la conductance d'une molécule, la disparité des résultats expérimentaux reportés reste importante. Nous clôturons la première partie en insistant sur l'impérieuse nécessité d'études statistiques rigoureuses à partir des nombreuses données expérimentales. Nous effectuons ce travail pour les jonctions Au-Au. Dans la seconde partie nous développons des outils d'analyse statistique. Ils permettent d'extraire de chaque mesure de conductance d'une nanojonction d'Au les paramètres indispensables à leur étude (le temps de vie par exemple). La statistique de ces paramètres sur des dizaines de milliers de mesures dans différentes conditions expérimentales est discutée et, outre les aspects de transport, donne des informations sur la mécanique de ces nanosystèmes (i.e. sur des mécanismes de rupture de la nanojonction). Les outils développés permettent d'observer des effets fins. Il est montré qu'une petite fraction des électrons échappe au transport balistique. Enfin, nous montrons l'existence de fluctuations bistables et discutons de leur effet sur le transport balistique et de leur rapport avec les mouvements atomiques.

Contact resistance is the most important and universal characteristic of all types of electrical and thermal contacts. Accurate measurement of contact resistance is important, because it serves as a measure for judging the performance and operational life span of contacts. Rise in contact temperature is one of the major factors that pose a big threat to the stability of electrical contacts. Dissipation of heat by solid conduction through a contact interface is governed by its thermal contact conductance (TCC). This emphasizes the need to study the TCC of an electrical contact along with its electrical contact resistance (ECR). Simultaneous measurement of ECR and TCC is important for understanding the interconnection between these two quantities and the possible influence of one over another. Real time experimental data and analytical correlations can be extremely helpful in developing electrical contacts with improved thermal management capabilities. As a part of the experimental investigation, a test facility has been developed for making simultaneous measurement of ECR and TCC across flat contacts. The facility has the capability of measuring ECR and TCC over a wide range of operating parameters, such as contact pressure, contact temperature, interstitial gaseous media, ambient pressure, etc. It is also capable of determining the electrical resistivity and thermal conductivity of materials as a function of temperature, which is very helpful in analyzing the generated contact resistance data. Using this facility, simultaneous ECR and TCC measurements are made across bare and gold plated contacts of OFHC Cu (oxygen free high conductivity copper) and brass. Simultaneous ECR and TCC measurements are made on nominally flat contacts in the contact pressure range of 0 – 1 MPa and the interface temperature range of 20 – 120 °C. Effect of contact pressure and interface temperature on ECR and TCC is studied on bare and gold coated contacts in vacuum, N2, Ar, and SF6 environments. TCC strongly depends on the thermophysical properties of the interstitial media and shows a significant enhancement in gaseous media, because of the increased interfacial gap conductance compared to vacuum. The gas pressure is varied in the range of 1 – 2.6 bar to study its effect on the gap conductance at different contact pressures and interface temperatures. Minor increase in the ECR observed in gaseous media is found to be independent of the properties of the media. Experimental results indicated that ECR depends on the gas pressure as well as on the applied contact load. Effect of gold coating and its thickness on the ECR and TCC across OFHC Cu and brass contacts is studied. Measurements on electroplated gold specimens having different gold layer thicknesses (0.1, 0.3, and 0.5 µm) indicated that ECR decreases and TCC increases with increasing gold coating thickness. Effect of gold coating on the substrate properties, contact surface tomography, and microhardness is analyzed and correlated to the observed behavior of ECR and thermal gap conductance. An attempt is made to understand and quantify the changes in the contact surface characteristics due to contact loading and heating, by measuring various surface topography parameters before and after the experimentation. Effect of thermal stresses (generated due to temperature variations) on ECR and TCC is studied and inclusion of an experimentally measured temperature dependent load correction factor is suggested in the theoretical models to take into account the effect of thermal stresses in contact assemblies.