Dans un contexte de stress hydrique, la micro-irrigation avec des eaux usées traitées constitue une solution visant à réduire les dépenses en eau. Cependant, le colmatage des goutteurs constitue une contrainte à l’utilisation de ces eaux bien chargées à cause des précipitations chimiques et du développement de biofilm. Les objectifs de cette étude sont de: a) Caractériser la précipitation des sels dissous en fonction des conditions opératoires, b) étudier le développement des biofilms sous différentes conditions hydrodynamiques, c) analyser l’interaction entre le carbonate de calcium et le développement du biofilm. En premier lieu une étude fut conduite sur l’impact de la température le pH et la pression partielle du CO2 sur la précipitation chimique. Cette étude a permis de quantifier l’augmentation de la masse du carbonate de calcium en fonction du pH et de la température. Les résultats expérimentaux ont permis de valider et de calibrer un modèle numérique (PHREEQC) qui permet de prédire la précipitation chimique pour une qualité d’eau donnée dans des conditions opératoire variées. Des expérimentations ont ensuite été réalisées à l’aide d’un banc d’essai d’irrigation pour étudier l’influence du carbonate de calcium sur la croissance des biofilms au niveau des conduites et des goutteurs. En parallèle un réacteur de Taylor-Couette fut utilisé pour étudier l’influence de la contrainte de cisaillement sur le développement des biofilms. Le biofilm a tendance à se développer selon la plus forte contrainte de cisaillement (4.4 Pa comparée à des contraintes de 2.2 et 0.7 Pa). Une précipitation du carbonate de calcium a été observée en interaction avec la croissance du biofilm. / In a context of water stress, micro-irrigation with treated wastewater is a solution to reduce water expenditure. However, the clogging of micro-irrigation systems constitutes a constraint on the use of these well-laden waters due to chemical precipitation and the development of biofilm. The objectives of this study are to: a) characterize precipitation of dissolved salts as a function of operating conditions, b) study the development of biofilms under different hydrodynamic conditions and c) analyze the interaction between calcium carbonate and the development of biofilm. First, a study was conducted on the impact of pH, temperature and partial pressure of CO2 on chemical precipitation. This study permits the quantification of the increase in the mass of the precipitate produced in the form of calcite (calcium carbonate) as a function of the increase in pH and temperature. The experimental results allowed validation and calibration of the modeling of the precipitation under PHREEQC’s software. This numerical model allows prediction and quantification of chemical precipitation for a given water quality under various operating conditions. Experiments were then carried out using an irrigation set-up to study the influence of calcium carbonate on the growth of biofilms inside pipes and drippers. In parallel, a Taylor-Couette reactor was used to study the influence of shear stress on the development of biofilms. Biofilm tends to develop under the highest shear stress (4.4 Pa compared to 2.2 and 0.7 Pa). Precipitation of the calcium carbonate in the form of calcite was observed in interaction with the growth of the biofilm.

Dans cette thèse, nous avons étudié les méthodes de régularisation pour la résolution numérique de problèmes avec équilibres. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés aux problèmes de complémentarité au travers de deux applications : les équations en valeur absolue et les problèmes de parcimonie. Dans une seconde partie, nous avons étudié les problèmes d'optimisation sous contraintes de .complémentarité. Après avoir définies des conditions d'optimalité pour ces problèmes nous avons proposé une nouvelle méthode de régularisation appelée méthode des papillons. A partir d'une étude de la résolution des sous-problèmes de la régularisation nous avons défini un algorithme avec des propriétés de convergence forte. Tout au long de ce manuscrit nous nous sommes concentrés sur les propriétés théoriques des algorithmes ainsi que sur leurs applications numériques. La dernière partie de ce document est consacrée aux résultats numériques des méthodes de régularisation. / In this thesis, we studied the regularization methods for the numerical resolution of problems with equilibria. In the first part, we focused on the complementarity problems through two applications that are the absolute value equation and the sparse optimization problem. In the second part, we concentrated on optimization problems with complementarity constraints. After studying the optimality conditions of this problem, we proposed a new regularization method, so-called butterfly relaxation. Then, based on an analysis of the regularized sub-problems we defined an algorithm with strong convergence property. Throughout the manuscript, we concentrated on the theoretical properties of the algorithms as well as their numerical applications. In the last part of this document, we presented numerical results using the regularization methods for the mathematical programs with complementarity constraints.

Les contraintes en probabilité constituent un modèle pertinent pour gérer les incertitudes dans les problèmes de décision. En management d’énergie de nombreux problèmes d’optimisation ont des incertitudes sous-jacentes. En particulier c’est le cas des problèmes de gestion de la production au court-terme. Dans cette Thèse, nous investiguons les contraintes probabilistes sous l’angle théorique, algorithmique et applicative. Nous donnons quelques nouveaux résultats de différentiabilité des contraintes en probabilité et de convexité des ensembles admissibles. Des nouvelles variantes des méthodes de faisceaux « proximales » et « de niveaux » sont spécialement mises au point pour traiter des problèmes d’optimisation convexe sous contrainte en probabilité. Ces algorithmes gèrent en particulier, les erreurs d’évaluation de la contrainte en probabilité, ainsi que son gradient. La convergence vers une solution du problème est montrée. Enfin, nous examinons deux applications : l’optimisation d’une vallée hydraulique sous incertitude sur les apports et l’optimisation d’un planning de production sous incertitude sur la demande. Dans les deux cas nous utilisons une contrainte en probabilité pour gérer les incertitudes. Les résultats numériques présentés semblent montrer la faisabilité de résoudre des problèmes d’optimisation avec une contrainte en probabilité jointe portant sur un système de environ 200 contraintes. Il s’agit de l’ordre de grandeur nécessaire pour les applications. Les nouveaux résultats de différentiabilité concernent à la fois des contraintes en probabilité portant sur des systèmes linéaires et non-linéaires. Dans le deuxième cas, la convexité dans l’argument représentant le vecteur incertain est requise. Ce vecteur est supposé suivre une loi Gaussienne ou Student multi-variée. Les formules de gradient permettent l’application directe d’un schéma d’évaluation numérique efficient. Pour les contraintes en probabilité qui peuvent se réécrire à l’aide d’une Copule, nous donnons de nouveau résultats de convexité pour l’ensemble admissibles. Ces résultats requirent la concavité généralisée de la Copule, les distributions marginales sous-jacents et du système d’incertitude. Il est suffisant que ces propriétés de concavité généralisée tiennent sur un ensemble spécifique. / In optimization problems involving uncertainty, probabilistic constraints are an important tool for defining safety of decisions. In Energy management, many optimization problems have some underlying uncertainty. In particular this is the case of unit commitment problems. In this Thesis, we will investigate probabilistic constraints from a theoretical, algorithmic and applicative point of view. We provide new insights on differentiability of probabilistic constraints and on convexity results of feasible sets. New variants of bundle methods, both of proximal and level type, specially tailored for convex optimization under probabilistic constraints, are given and convergence shown. Both methods explicitly deal with evaluation errors in both the gradient and value of the probabilistic constraint. We also look at two applications from energy management: cascaded reservoir management with uncertainty on inflows and unit commitment with uncertainty on customer load. In both applications uncertainty is dealt with through the use of probabilistic constraints. The presented numerical results seem to indicate the feasibility of solving an optimization problem with a joint probabilistic constraint on a system having up to 200 constraints. This is roughly the order of magnitude needed in the applications. The differentiability results involve probabilistic constraints on uncertain linear and nonlinear inequality systems. In the latter case a convexity structure in the underlying uncertainty vector is required. The uncertainty vector is assumed to have a multivariate Gaussian or Student law. The provided gradient formulae allow for efficient numerical sampling schemes. For probabilistic constraints that can be rewritten through the use of Copulae, we provide new insights on convexity of the feasible set. These results require a generalized concavity structure of the Copulae, the marginal distribution functions of the underlying random vector and of the underlying inequality system. These generalized concavity properties may hold only on specific sets.

Nous nous intéressons aux approches formelles pour le développement de systèmes réactifs critiques. Le langage synchrone Lustre pour la spécification de tels systèmes a subit des évolutions majeurs au cours des dernières années en intégrant dans sa sémantique à base flots de données synchrones des constructions de plus haut-niveau appelées automates de modes (dans le langage Scade 6). Ceux-ci mettent en œuvre l’activation de modes de calculs en fonction des états et des transitions de l’automate, et reposent pour cela sur la sémantique des horloges du langage Lustre. En particulier, nous étudiions la prise en compte des horloges et des automates de modes dans l’outil de génération de tests GATeL dédié à l’origine au langage Lustre mono-horloge (flots de données purs). GATeL génère automatiquement des séquences de tests pour un modèle à partir d’un objectif de test décrit en Lustre à travers une exploration en arrière des dépendances entre flots et selon des teniques de résolution de contraintes. Nous présentons ces différents domaines et la mise en oeuvre des modifications apportées à l’outil pour prendre en compte les automates de modes. Enfin, nous définissons des critères de couverture structurelle pour les automates de modes et montrons alors comment, en les traduisant de manière automatique sous forme d’objectifs de tests, GATeL permet de générer des séquences couvrant ces critères. / Lustre is a synchronous dataflow-oriented language for the specification of reactive systems. Since its definition, it has been extended to support mode automata, a formalism in which computation modes are activated according to an extended state-machine. The semantics of mode-automata is heavily based on an appropriate use of the clock sampling features of Lustre. We present the modifications made in GATeL, an automatic test sequences generator originally designed for a mono-rate subset of Lustre. GATeL performs a lazy goal-oriented test sequences generation, based on constraint logic programming. We modify it so that it can handle the temporal constraints of clocks internally and efficiently generate tests sequences from state-maines specifications. We also present some existing structural test criteria for state-machines and adapt them to the specific case of mode-automata.

Le domaine de la fusion par confinement magnétique et la technologie des tokamaks privilégient l'utilisation de câbles supraconducteurs pour la circulation de haute densité de courant (typiquement 70kA). Ces conducteurs se composent de milliers brins câblés sur plusieurs étages, insérés en conduite et refroidis à température cryogénique. Les chargements extrêmes d’origine thermique et électromagnétique appliqués sont susceptibles d’engendrer des déformations locales dégradant les qualités conductrices de ces câbles. Ces dégradations d'origine mécanique sont observées mais peu de modèles en décrivent le comportement. Dans le cadre de la modélisation des conducteurs de type câble-en-conduit (CICCs), nous proposons l’utilisation et l’adaptation d’un code élément fini de calcul de structures dédié aux milieux entremêlés: Multifil. Le problème du comportement mécanique global et local des câbles est posé sous la forme de la recherche d’équilibre d’un assemblage de poutres en grande déformation et en interaction de contact frottement sous différents chargements. Le développement de cette méthode numérique s’appuie sur un modèle de poutre à cinématique enrichie, intégrant notamment des déformations de sections et sur une résolution algorithmique implicite de type Newton-Raphson. Cette modélisation est largement basée sur les travaux déjà réalisés quant à l’étude de la mécanique interne de câble métallique et de textile où le traitement des contacts et primordiale. Pour ce qui est de l’application de Multifil aux modèles de CICCs, les adaptations et nouveaux développements du code de calcul ont été introduits lors de cette thèse.En premier lieu, la géométrie des câbles formés étant a priori inconnue, nous proposons une simulation du processus de mise en forme des conducteurs. Celle-ci consiste en une compaction d’une configuration théorique de câblage initiale au moyen d’outils rigides. Une partie importante de cette thèse a été dédiée au développement de conditions aux limites, dites pseudopériodiques, pertinentes face aux problématiques liées à la modélisation des câbles. Dans un deuxième temps et dans un effort de validation des modèles de câbles formés, nous présentons les résultats obtenus lors d’essais de traction/compression longitudinale et de compression transverse de câbles formés. Les comportements mécaniques des câbles en sollicitation axiale et transversale prédits par les modèles ont montré un bon accord avec les données expérimentales disponibles. Cela a été rendu possible grâce à l’identification des lois de comportements des brins sur des essais de traction cycliques et de pincement effectués au cours de cette thèse. L’observation au Microscope Electronique à Balayage de coupe de brins sollicités a permis de caractériser un critère de ruptures pour les micro-filaments Nb3Sn des brins. Des simulations complètes des conducteurs ITER en condition opératoire ont été réalisées avec succès pour différentes configurations de câbles. L’analyse des données fournies par le code de calculs a permis de mettre en lumière l’importante hétérogénéité des déformations axiales dans les conducteurs ainsi que la présence de déformations, dites critiques, susceptibles de pouvoir expliquer en partie les dégradations des propriétés supraconductrices des conducteurs d’ITER. Enfin les données fournies par Multifil ont été utilisées par deux codes de calculs électromagnétiques, CARMEN et JackPot, dans le but de décrire les propriétés électriques des conducteurs en fonction des déformations prédites par les modèles mécaniques. / The ITER Cable-In-Conduit Conductors (CICC) are composed of an assembly of pure copper wires and composite superconducting strands (with embedded brittle Nb3Sn microfilaments) cabled together and inserted in a stainless steel jacket. If the current carrying capacities of individual ITER strand are clearly identified, by a dependence of the critical current on the applied strain and by a statistical quantification of possible microfilaments breakage, the characterization of cable-in-conduit is not yet fully achieved. What are the local strain values of the strands inside CICCs under operating conditions is still an open question. A deeper understanding of how local strains develop and where critical strains appear in complex cabled structures could help to optimize CICCs designs in term of the losses of conductivity.The present work aims at providing for a finite element model of conductors, able to predict local strains, especially the bending strain, at the scale of individual strands. The finite element software, Multifil, initially developed to model various kinds of entangled media, has been adapted to consider the specific issues related to the conductors. The Multifil’s main feature is basically to handle the evolution of contact-friction interactions between wires. In this study, the initial conductors’ geometry (trajectories of all individual wires), a priori unknown, is determined by a simulation of the shaping process by means of moving rigid tools. Starting from formed cables, both the thermal restraint and the transverse Lorentz loads are simulated through successive applications of proper loading. An important part of this thesis is dedicated to the implementation in the code of proper transverse boundary conditions that are relevant to the cable modelling. Moreover, the numerical work is supported by experiments performed at ECP regarding the characterization of the axial and transverse material constitutive law of the strands of the cable. The, experimental and numerical “Force/Displacements” curves, obtained on cables under standard axial and transverse loading, show good agreement. At last, the results of the full conductor simulations (from initial shaping to magnetic loading) are presented for various conductors design. Relevant information at the scale of strands (axial strains across and along the strands of the cable) can be retrieved from these simulations. The careful analysis of these data have led to highlight the high non-uniformity of the axial strains in loaded conductor with occurrence of localized critical strains that could explain the conductivity loss observed in ITER conductors. At last, the mechanical information provided by the Multifil have been put to good use by two different electromagnetic codes, CARMEN and JackPot in order to predict the superconducting properties of the conductor according to the axial strains measured along and across the strand.

La Corrosion Sous Contrainte (CSC) est un des principaux modes de dégradation des composants assemblés par soudage dans Réacteurs à Eau Pressurisée (REP). Le retour d’expérience de 2007 sur les soudures en alliage à base de nickel a présenté 3 cas de fissuration par CSC sur l’Alliage 82 sur les 300 cas recensés dans le circuit primaire. L’objectif de cette étude est alors d’identifier des paramètres microstructuraux et mécaniques à l’échelle de la microstructure impliqués dans l’amorçage de fissures. Les caractérisations du matériau pour identifier ces paramètres sont composées d’une part, d’analyses de la composition chimique et d’analyses EBSD (Electron Back-Scattered Diffraction) pour la morphologie et les orientations cristallographiques des grains pour la microstructure et, d’autre part, de mesures expérimentales de déformation en surface et de calculs numériques de champs de contrainte autour des joints de grains par éléments finis pour le comportement mécanique. La corrélation de ces informations avec les sites d’amorçage de fissures de CSC obtenus avec les essais d’amorçage entrepris sur des éprouvettes U-bend en milieu vapeur d’eau hydrogénée à 400°C, 188 bar a confirmé la sensibilité de l’Alliage 82 en CSC avec une fissuration intergranulaire des joints de grains dont la particularité première est d’être perpendiculaire à la sollicitation (mode I). Les autres paramètres concernent celui de la chimie locale au niveau des joints de grains, de leur nature (généraux ou spéciaux) et du chargement mécanique appliqué à ces derniers (contrainte et différence de déformation). Cette méthodologie, applicable à d’autre matériau, a permis de mieux comprendre quels sont les paramètres microscopiques sensibilisent la cohésion du joint de grains et à quels degré d’importance doivent-il être pris en compte dans le mécanisme d’amorçage de fissures de CSC. / In Pressurize Water Reactors (PWR), Stress Corrosion Cracking (SCC) is the mean degradation mode of components pieced together by welding. Nickel based alloys are, among others, used in dissimilar metal welding (DMW). International report showed only 3 cracking cases in Alloy 82 out of 300 cracking cases concerned on nickel based alloys DMW in primary water circuit. The aim of this study is to identify which microstructural and local mechanism parameters at microstructure scale provide the initiation of SCC cracks. Characterizations performed on specimen surface to identify those parameters are composed ofchemical composition analysis and EBSD analysis (Electron Back-Scattered Diffraction) to know the morphology and the crystallography of grains for microstructure features on one hand, and experimental strain fields measured by Digital Imaging Correlation (DIC) of gold microgrids deposed by electronic lithography on U-bend specimen surface and stress fields calculated along grains boundaries by finite element for local mechanical features on the other hand. The correlation between those characterizations and localization of initiation sites of SCC cracks, obtained on U-bend specimens tested in autoclave in hydrogen steam water at 400°C and 188 bar for 3500 hours, confirmed the susceptibility of the Alloy 82 in SCC conditions with intergranular SCC cracks. The perpendicular position to the loading direction (mode I) is the worst conditions for grains boundary in SCC. The others points concern the chemical composition (precipitation, impurities) around grain boundary and the grain boundary type which is more susceptible when it is a High Angle Grain Boundary. It is following by the mechanical characterization (stress and strain gradient) along grain boundary. This methodology can be used to other material and helped to define which microstructural and mechanical parameter can be define the initiation of SCC cracks.

Plusieurs composants présents dans les réacteurs à eau sous pression (REP) ont été fabriqués en alliage 600, un alliage base nickel contenant environ 16% de chrome. Le retour d’expérience, comme les études de laboratoire, montrent une sensibilité à la corrosion sous contrainte (CSC) de cet alliage en milieu primaire.Des études antérieures ont permis de développer un modèle d’amorçage basé sur une approche macroscopique et dépendant de différents paramètres tels que : la température, la contrainte et la microstructure du matériau. Cependant, ce modèle manque de robustesse car l’effet de la teneur en hydrogène dissous et l’effet de l’histoire de chargement mécanique ne sont pas considérés et les effets microstructuraux ne le sont que partiellement.Ces travaux de thèse ont comme objectif principal de développer un modèle local prévoyant le temps d’amorçage des fissures de CSC en fonction de paramètres locaux liés à la microstructure du matériau (précipitation intergranulaire), à l'environnement (température, et teneur en hydrogène dissous) et aux contraintes locales aux joints des grains. Cette étude comprend donc la caractérisation des matériaux (analyse chimique, microstructure et comportement mécanique) et la réalisation des essais d’oxydation et de corrosion sous contrainte, ainsi que leur interprétation.Le modèle local développé est basé sur des grandeurs physiques et enchaine les différentes étapes de CSC à savoir l’incubation, l’amorçage et la propagation des fissures. Pour construire ce modèle, nous avons considéré la formation de pénétrations d’oxyde aux joints de grains comme une étape-clé dans l’amorçage des fissures de CSC. Pour cela, une cinétique d’oxydation intergranulaire pour l’alliage 600 a été identifiée. De plus, un critère d’amorçage des fissures de CSC a été déterminé en couplant contrainte locale et profondeur d’oxydation intergranulaire critique. Enfin, l’étape de propagation des fissures a été modélisée à partir d’une base de données rassemblant les profondeurs de fissure atteintes en fonction du temps d’essai pour différentes conditions expérimentales. / Several components present in the primary circuit of Pressurized Water Reactors (PWR) of nuclear power plants were manufactured with Alloy 600, a nickel base alloy containing 16 wt.% chromium. Operating experience of PWRs and laboratory tests showed that Alloy 600 is susceptible to stress corrosion cracking (SCC).Previous studies have allowed developing an initiation model based on a macroscopic approach and depending on several parameters such as temperature, applied stress and material microstructure. However, this model suffers from a lack of accuracy: dissolved hydrogen content and mechanical loading history effects are not considered and the microstructure effects (such as intergranular precipitation) are only partially taken into account.The aim of this study is to develop a ‘local’ model predicting stress corrosion cracking initiation time, based on physical mechanisms and local parameters related to the material microstructure (intergranular precipitation), the environment chemistry (temperature and dissolved hydrogen content) and stress concentration at grain boundaries. The local model relies on a cracking scenario with three main steps: incubation, initiation and crack extension.The formation of intergranular oxide penetration was assumed to be a key step in SCC initiation. For this purpose, oxidation tests were performed in simulated primary water. The intergranular oxidation kinetics of Alloy 600 was studied and the effects of intergranular carbide precipitation, dissolved hydrogen content and temperature were investigated. In addition, a cracking criterion coupling a critical local stress and a critical intergranular oxide depth was estimated. Finally, a sigmoid crack growth law was used to simulate both the slow and fast propagation steps. The local model was validated using a database built from the results of SCC tests performed on Alloy 600 and gathering the crack depths reached as a function of test duration for different experimental conditions (material microstructure, loading conditions).

La compréhension de la dynamique de la turbulence de paroi a déjà fait l'objet de nombreuses études expérimentales et numériques depuis des décennies. Le principal intérêt pratique de ces études tient au fait que la contrainte de cisaillement pariétale (et donc le frottement) est étroitement liée à la dynamique des structures à la proximité de la paroi. Les techniques expérimentales en mécanique des fluides ont également fait de grands progrès ces dernières années. Ce travail présente le développement d'une méthode expérimentale visant à fournir des mesures 3D-3C de l´écoulement dans la région de très proche paroi, en vue de mesurer la contrainte de cisaillement à la paroi avec une précision améliorée. Dans ce but, une technique originale de Vélocimétrie Holographique par Images de Particules a été mise au point. Les mesures sont effectuées dans un petit volume à proximité de la paroi dans la soufflerie au Laboratoire de Mécanique de Lille. Des mesures détaillées dans un de l’ordre de 1.5mm3 sont rendues possibles grâce l'utilisation d'un objectif de microscope pour l'agrandissement du champ objet. Les particules sont éclairées par le côté, la lumière diffusée a 90o se recombine avec l'onde de référence pour un enregistrement holographique en ligne de type Gabor. Une procédure d'étalonnage a été développée afin de relier l'espace de reconstruction de l’image holographique aux coordonnées dans le volume de mesure. L'analyse des résultats montre que les images de particules sont reconstruites avec une très bonne résolution axiale, ce qui conduit à penser que la configuration est bien adapté à cette type de mesure. Ces résultats montrent également qu’une optimisation et des ajustements sont nécessaires pour d'améliorer les résultats de suivi de particules / Continuously improving the understanding of wall turbulence dynamics has been the goal of many experimental and numerical studies for decades. The main practical aspect that makes this knowledge so crucial is the fact that the wall shear stress is closely related to the dynamics of the near-wall structures. Experimental techniques in fluid mechanics have also experienced a great amount of advances in recent years. The present work details the development of an experimental configuration aimed at providing 3D-3C flow measurements in the very near-wall region of a large wind tunnel facility, leading to the assessment of the wall shear stress with improved accuracy. With that goal, a technique known as Holographic Particle Image Velocimetry is used, and measurements are made in small volumes close to the wall in the wind tunnel at Laboratoire de Mécanique de Lille. Full measurements in volumes as small as 1.5mm3 are made possible with the use of a microscope objective for magnification of the object field. Particles are illuminated from the side and the 90o scattered field recombines with reference wave for holographic inline recording. A calibration procedure is performed in order to relate reconstruction space coordinates to real measurement volume coordinates. Analysis of resulting particle fields shows that particle images reconstruct with very good axial accuracy, leading to believe that the configuration is indeed suited for this type of measurement. However, some optimization and adjustments are needed in order to improve the particle tracking results

Ce travail présente une étude par diffusion micro-Raman de membranes de graphène suspendu.La spectroscopie Raman est présentée comme un outil rapide et peu invasif pour estimer les contraintes natives dans du graphène suspendu et est utilisée pour en sonder quantitativement la déflexion, induite soit par une différence de pression d’air soit électrostatiquement. Dans des bulles de graphène pressurisées, une analyse minutieuse des intensités et fréquences des principaux modes Raman permet une détermination tout-op que de la topographie de la bulle, du module de Young et des paramètres de Grüneisen du graphène. Une grille électrostatique offre une manière élégante d’introduire à la fois des contraintes et du dopage dans le graphène. Des mesures Raman permettent une détermination précise de la déflection induite par la force électrostatique (jusqu’à l’effondrement irréversible), en très bon accord avec un modèle électromécanique. / This work presents a micro-Raman scattering study of undoped suspended graphene membranes. Raman spectroscopy is introduced as a fast and minimally invasive tool to estimate sample dependent built-in strain in suspended graphene, and is further employed to quantatively probe the membrane deflection, which may be induced either by an air pressure difference or electrostatically. In pressurized graphene blisters, an all-optical determination of the blister topography, the Young’s modulus and the Grüneisen parameters of graphene is achieved by a thorough analysis of the intensity and frequency of the main Raman modes. Electrostatic gating offers an elegant way to simultaneously strain and dope graphene. Raman measurements allow an accurate determination of the electrostatically-induced graphene deflection (up to irreversible collapse), in very good agreement with an electromechanical model.

Les cellules épithéliales forment des tissus cohésifs, sous forme de monocouches que l'on retrouve dans les poumons, les reins ou la peau. Travaillant à partir d'expériences in vitro, nous avons caractérisé le comportement mécanique de monocouches cellulaires. Nous avons étudié la fermeture de blessures circulaires sur un substrat non adhésif. En comparant différents modèles, nous avons montré comment la fermeture est possible grâce à un cable contractile d'acto-myosine et aux fluctuations de la tension du tissu. La Microscopie des Forces de Traction (TFM) permet de mesurer les forces que les cellules exercent sur leur substrat. A partir de cette mesure et en utilisant l'équilibre des forces, nous avons développé une méthode qui résout ce problème sous-déterminé par inversion bayésienne et permet d'obtenir le champ des contraintes internes au tissu. En appliquant cette méthode sur des images (BISM: Microscopie des contraintes par inversion bayésienne) et en l'adaptant à l'aide d'un filtre de Kalman sur des films (KISM: Microscopie des contraintes par inversion de Kalman), nous avons inféré le tenseur des contraintes de monocouches cellulaires sans faire aucune hypothèse sur la rhéologie du tissu. Enfin, nous avons estimé les contraintes directement depuis les déplacements du substrat, sans passer par les forces de tractions et donc en réduisant le nombre d'inversions de matrice (BISMu: Microscopie des contraintes par inversion bayésienne à partir des déplacements du substrat). / Epithelial cells are known to form cohesive monolayers, a form of tissue organization encountered in the lung, the kidney or the skin. From in vitro experiments, we have characterized the mechanical properties of cell monolayers. We have studied the closure of circular wounds over a nonadhesive substrate. Comparing different models, we have shown how closure is possible thanks to a contractile acto-myosin cable and to fluctuations of the tissue tension. Traction Force Microscopy (TFM) allows to measure the forces that cells exert on their substrate. Starting from this measurement and using the force balance equations, we have solved this underdetermined problem by Bayesian inversion and obtained the internal stress field of the tissue. Applying this method on single images (BISM: Bayesian Inversion Stress Microscopy), and adapting it with a Kalman filter for movies (KISM: Kalman Inversion Stress Microscopy) we have inferred the stress tensor of cell monolayers, without making any hypothesis on the tissue rheology. Finally, we have estimated the stresses directly from the substrate displacements, without computing the traction forces and thus reducing the number of matrix inversions (BISMu: Bayesian Inversion Stress Microscopy from substrate displacements).