Nous nous sommes intéressés à la problématique d’organisation des tournées de soins à domicile dans le cadre de structures de maintien à domicile comme par exemple les service d’Hospitalisation À Domicile ou les Services de Soins Infirmiers À Domicile. Les soins sont prodigués au domicile des patients par un ou deux soignants d’un type défini, comme médecin ou infirmier par exemple pendant une période de disponibilité du patient. Le patient est caractérisé par un niveau de dépendance et peut exprimer une préférence pour être soigné par un soignant plutôt qu’un autre. L’objectif est de construire les tournées des soignants en rendant visite à tous les patients tout en minimisant la longueur (ou durée) des tournées, en équilibrant les tournées suivant le niveau de dépendance des patients et en favorisant la préférence des patients. Après avoir réalisé un état de l’art des problèmes d’organisation de tournées de soins à domicile, nous proposons deux modélisations mathématiques de notre problème sous la forme d’un multiple Traveling Salesman Problem avec fenêtres de temps (m-TSPTW) auquel s’ajoute des contraintes spécifiques comme la synchronisation d’activités ou la prise en compte de types de ressource et des critères de performance propres au problème (équilibrage et préférence). Nous avons ensuite proposé des méthodes approchées basées sur des couplages métaheuristique - modèle de simulation testées sur des instances de la littérature d’un problème proche du nôtre et des instances adaptées à notre problème. Pour terminer, nous abordons trois perspectives de recherche :- la réorganisation des tournées suite à l’absence d’un soignant,- la prise en compte de temps de transport stochastique,- la localisation de structures de maintien à domicile et l’impact sur la construction des tournées. / We are interested in a routing problem within the context of home health care. The cares are provided by one or two caregivers with the required type at the patient’s home during the patients’ availability. A type is doctor or nurse for instance. Each patient is characterized by a dependency level and may give a preference for a caregiver. The goal is to construct the tour for each caregiver visiting all patients, minimizing the length of the tours, balancing the workload of the caregivers and maximizing the satisfaction of the patients. We present a state of the art of the home health care problem. Then we propose two mathematical models of our problem based on the multiple Traveling Salesman Problem with Time Windows (m-TSPTW) with specific constraints like the activities’s synchronization or ressources’ type. The performance criteria are specific of our problem : workload balancing and patients’ satisfaction. We then propose approached methods based on combination between Metaheuristics and simulation model. This méthods have been tested on dataset from the literature and dataset adapted to our problem. We conclude with three research perspectives :- the reorganization of the tours when a caregiver is not available,- the integration of stochastic transport time,- the location of home support structure and its impact on the routes’ construction.

Les ellagitannins C-arylglucosidiques sont des composés polyphénoliques issus du métabolisme spécialisé de nombreuses plantes, en particulier celles appartenant à la famille des Fagacées comme le chêne et le châtaignier. La vescaline qui appartient à cette famille de composés exhibe d’intéressantes propriétés biologiques, notamment antivirales et antitumorales. Plus précisément elle inhibe la topoisomérase 2α, une enzyme ciblée par les chimiothérapies utilisées contre le cancer, et possède également une activité contre les filaments d’actine du cytosquelette. La structure particulièrement unique de la vescaline comporte un motif NonaHydroxyTriPhénoyle (NHTP) lié par une liaison C-arylglucosidique à un coeur D-glucose en forme ouverte. La synthèse totale de différents membres de cette classe de polyphénols d’origine végétale, dont celle de la vescaline, constituait l’objectif principal de cette thèse. Les voies d’accès à ces cibles exploitent en partie des méthodes développées précédemment lors de la synthèse totale de l’épipunicacortéine A 5-O-dégalloylée et sont complétées par de nouvelles méthodologies de synthèse. Ainsi, la méthode et le rendement de l’étape de C-arylglucosidation ont été améliorés et des conditions efficaces de couplage terarylique intramoléculaire entre un motif HexaHydroxyDiPhénoyle (HHDP) et une unité galloyle ont été élaborées. En adaptant la stratégie mise au point pour la synthèse totale de la vescaline, trois ellagitannins C-arylglucosidiques supplémentaires ont été préparés : la punicacortéine A, l’épipunicacortéine A et la castaline. / C-arylglucosidic ellagitannins are polyphenolic compounds biosynthesized through the secondary metabolism of various plants, in particular from the Fagaceae family such as oak and chestnut. Vescalin, which belongs to this class of plant polyphenols, displays interesting biological activities, with antiviral and antitumoral properties. More specifically, it inhibits topoisomerase 2α, a targeted enzyme in chemotherapy used in cancer treatment, and have also an activity against the cytoskeletal filamentous actin. Unique structure of vescalin displays a NonaHydroxyTriPhenoyl moiety (NHTP) linked to an open chain D-glucose with a C-arylglucosidic bond. The total synthesis of vescalin constitutes the main goal of this doctoral work. Synthetic routes employ in part chemical methods previously used for the total synthesis of 5-O-desgalloylepipunicacortein A in addition to new methodologies. Therefore, the C-arylglucosidation method and chemical yield have been improved and an efficient intramolecular terarylic coupling between a HexaHydroxyDiPhenoyl moiety (HHDP) and a galloyl unit has been developed. Taking advantage of the synthetic strategy elaborated for vescalin total synthesis, three additional C-arylglucosidic ellagitannins were obtained: punicacortein A, epipunicacortein A and castalin.

Cette étude a eu pour but d'étudier la possibilité de couplage de modèles dynamiques de croissance de l'herbe avec des données de télédétection, et ce pour deux terrains contrastés : La Réunion et le Kalahari (Afrique du Sud). Deux phases se sont succédé. Une première phase exploratoire, basée sur des images SPOT5 et SPOT5take5 (satellites désorbités en cours d'étude) a permis de tirer plusieurs enseignements. A La Réunion l'ajustement d’un modèle empirique entre indices de végétation et biomasse engendre trop d'erreur. Il est en revanche possible d'estimer le Leaf Area Index (LAI) grâce au NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Les parcours du Kalahari, plus complexes, avec différentes strates de végétation (graminées, arbustes, arbres) n'ont pas permis d'estimer l'état du couvert de graminées. Cette phase a ouvert la voie au travail effectué sur un capteur plus pérenne dans le temps, Sentinel-2. Les données Sentinel-2 ont permis d'estimer le LAI des prairies réunionnaises avec une RMSE (Root Mean Square Error) de 0,63 (r²=0,82). Le LAI ainsi estimé a été utilisé dans le couplage du modèle dynamique permettant une baisse générale de la RMSE de l'ordre de 40% par rapport au modèle sans couplage. Ces résultats ont été obtenus durant l'hiver austral, la saison sèche. Durant la période d'été austral les pluies plus abondantes accélèrent la croissance des plantes et les cycles de pousse se raccourcissent. Les images satellites sans couvert nuageux se font plus rares. La prise en compte de cette combinaison de facteurs pouvant impacter les prédictions de biomasse fourragère fera partie des principale perspectives de ce travail. / The purpose of this study was to explore the possibility of coupling dynamic models of grass growth with remote sensing data for two contrasting countries: Reunion Island and Kalahari (South Africa). Two phases followed one another. A first exploratory phase, based on SPOT5 and SPOT5take5 images (desorbed satellites under study) allowed us to learn from this experience. In Reunion the adjustment of an empirical model between vegetation indices and biomass generates too much error. However it is possible to estimate the Leaf Area Index (LAI) thanks to the NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). More complex Kalahari rangelands with different vegetation strata (grasses, shrubs, trees) failed to estimate grass cover conditions. This phase set the stage to work on a more durable sensor over time, Sentinel-2. Sentinel-2 data made it possible to estimate the LAI of Reunion Island grasslands with a RMSE (Root Mean Square Error) of 0.63 (r² = 0.82). The LAI thus estimated was used in the coupling of the dynamic model, allowing a general decrease of the RMSE of the order of 40% compared to the model without coupling. These results were obtained during the austral winter, the dry season. During the austral summer, the more abundant rains speed up the growth of the plants and the growth cycles become shorter. Satellite images without cloud cover are becoming scarce. Taking into account this combination of factors that may impact predictions of forage biomass will be one of the main perspectives of this work.

Les cyclodextrines (CDs) sont des oligosaccharides cycliques constituées de monomères D-(+)-glucopyranose liés entre eux par des liaisons glycosidiques α-(1→4). Les plus utilisées sont celles qui comportent six, sept ou huit unités glucose, et sont appelées α-CD, β-CD et γ-CD, respectivement. Grâce à leur structure "cage", les cyclodextrines sont capables de former des complexes d'inclusion avec diverses molécules, ouvrant ainsi la voie à des applications dans de nombreux domaines de la chimie. Un des développements les plus récents, à l’origine des travaux présentés dans cette thèse, concerne l'élaboration de molécules associant de manière covalente une cyclodextrine et un métal de transition,composés particulièrement adaptés à l'étude de réactions catalytiques confinées et/ou fonctionnant en mode supramoléculaire.La première partie de ce mémoire est une mise au point donnant un aperçu du rôle croissant joué en chimie des métaux de transition par des ligands hybrides associant des centres donneurs et une entité cavitale.Les chapitres suivants sont consacrés à la synthèse de deux ligands phosphorés originaux construits sur une plateforme β-CD, ainsi qu’à l’étude de leurs propriétés complexantes et catalytiques. Le premier, WIDEPHOS, est une β-CD méthylée qui intègre deux unités phenylphosphinidène "PPh" pontant chacune deux unités glucose adjacentes. Dans cette diphosphine qui est conçue comme un chélateur à très grand angle de chélation, les doublets libres des atomes de phosphore pointent vers l’intérieur de la plateforme CD. En présence d'entités MX2 "carré-plan" (M = Pd, Pt,Rh), WIDEPHOS forme des complexes chélate caractérisés par un angle P-M-P proche de 160º, autrement dit conduit à des complexes de stéréochimie trans "imparfaite". Cette dernière est à l’origine d'un mouvement de balancier du ligand autour du métal, l’oschélation, un mouvement qui permet à chacun des atomes de phosphore d’optimiser, à tour de rôle, la liaison qu’il forme avec le métal complexé. Une autre propriété remarquable de WIDEPHOS concerne sa propension à former des espèces dinucléaires dans lesquelles les deux centres métalliques sont confinés dans l’espace cavital. Les contraintes induites par la formation de tels complexes sont manifestes au niveau de l’angle d’inclinaison τ de l’un des atomes de phosphore ainsi que par l’apparition d’un mouvement d’ "oschélation" d’un fragment P,O constitutif de la CD. / Cyclodextrins (CDs) are cyclic oligosaccharides of various sizes containing several α-(1→4)-linked D-(+)- glucopyranose units. The commercially available ones comprise six, seven or eight glucose units, named respectively α-CD, β-CD and γ-CD. Their truncated cone-like and well-defined cavity are particularly attractive for the encapsulation of a variety of substrates. As such, they found numerous applications in many areas of chemistry. A recent development, from which the present work is inspired, consisted in covalently linking transition metals to CD cavities in order to perform and study catalytic reactions in a confined environment featuring steric repulsive or attractive noncovalent interactions with the substrate or/and the metal coordination sphere.The first part of this thesis focuses on reviewing transition metal-based cavitands, for which the first and second metal coordination spheres are controlled by their cavity-shaped ligand. The following chapters are concerned with the synthesis, coordination and catalytic properties of two new phosphane ligands built on a large β-CD scaffold. The first one, named WIDEPHOS, is a diphosphine having two phenylphosphinidene "PPh" units capping adjacent glucose units on a methylated β-CD. This ligand features two phosphorus lone pairs pointing to the cavity interior but not aligned. These geometrical features, combined with the large distance separating the two phosphorus atoms, promote the formation of "imperfect" trans-chelate complexes in which the metal centre swings about the ligand. This unprecedented molecular movement, christened "oschelation", allows each phosphorus atom to form an optimal bond in turn with the coordinated d8 and d10 transition metal ions. Further studies on WIDEPHOS proved that it is better suited for coordinating dinuclear fragments within the confinement of the large β-CD cavity. Severe steric constrains on the metal first sphere of coordination result in the formation of single μ-chlorido bridged dinuclear species. In this new type of square planar complexes, non-optimal orbital overlapping measured by the so-called tilt angle was also found to take place for one of the phosphorus atom together with an "oschelation" movement involving non identical donor atoms, namely a phosphorus and an oxygen atom. Static gold(I) dinuclear complexes displaying similar imperfect orbital overlapping for one of the phosphorus atom were also prepared.

Les évolutions rapides du marché des composants électroniques font apparaître de nombreux challenges pour la conception et la fabrication de ces derniers. Lorsque ces éléments deviennent plus petits, leur comportement se complexifie à mesure que de nouveaux phénomènes, liés aux effets d'interférence, entrent en jeu. Comprendre ces derniers nécessite le développement d'outils théoriques avancés. Dans ce contexte cette thèse est consacrée au transport électronique quantique dans des systèmes multi-terminaux. Dans la première partie on développe un formalisme général, utilisant les fonctions de Green de Keldysh, pour le transport électronique quantique dans des systèmes multi-terminaux en présence de perturbations oscillantes. Nous sommes capable d'exprimer toute obervable AC en termes de fonctions de Green à l'équilibre et des self-énergies des contacts. Ceci fait de notre formalisme un outil pratique pour toute une variété de perturbations à fréquence finie. Dans la seconde partie on présente l'idée d'induction d'un fort couplage spin-orbite dans le graphène en déposant à sa surface un certain type d'atomes lourds. Le graphène devient alors un isolant topologique. Nous avons ensuite étudié l'évolution de la phase topologique avec un champ magnétique externe. Une transition entre la phase de Hall quantique et la phase de Hall quantique de spin a été identifiée dans le même système en variant seulement la position du niveau de Fermi. Nous avons montré qu'une hétérojonction entre ces deux phases donnait lieu à un nouveau type d'état chiral à l'interface. / Rapidly changing market of electronic devices sets up a lot of challenges for the manufacturing and design technologies. When electronic circuit elements get smaller, the device behavior becomes increasingly complicated as new physical phenomena due to quantum interference effects come into play. Understanding of the latter necessitates development of advanced theoretical tools. In this thesis we investigate quantum electron transport in multiterminal devices. In the first part making use of the Keldysh Green's functions we develop a general framework for electron quantum transport in multi-terminal systems in the presence of oscillating fields. We are able to express any AC observable in terms of stationary Green's functions and leads self-energies, which makes our formalism a practical numerical tool for a variety of possible finite-frequency perturbations. In the second part we investigate theoretically a proposal to induce strong spin-orbital coupling in graphene by functionalizing its surface with certain type of heavy adatoms. In this case graphene becomes a topological insulator. Then we investigate the evolution of this topological phase in external magnetic field. We were able to see a unique transition between quantum Hall and quantum spin Hall phases in the same system by only varying the position of the Fermi level. A heterojunction between these two phases was shown to give rise to a new type of a chiral state at the interface between the latter.

Dans cette thèse nous explorons les possibilités offertes par l'implémentation de méthodes hybrides sur des machines de calcul hétérogènes dans le but de réaliser des simulations numériques de problèmes multiéchelles. La méthode hybride consiste à coupler des méthodes de diverses natures pour résoudre les différents aspects physiques et numériques des problèmes considérés. Elle repose sur une méthode particulaire avec remaillage qui combine les avantages des méthodes Lagrangiennes et Eulériennes. Les particules sont déplacées selon le champ de vitesse puis remaillées à chaque itération sur une grille en utilisant des formules de remaillage d'ordre élevés. Cette méthode semi-Lagrangienne bénéficie des avantages du maillage régulier mais n'est pas contrainte par une condition de CFL.Nous construisons une classe de méthodes d'ordre élevé pour lesquelles les preuves de convergence sont obtenues sous la seule contrainte de stabilité telle que les trajectoires des particules ne se croisent pas.Dans un contexte de calcul à haute performances, le développement du code de calcul a été axé sur la portabilité afin de supporter l'évolution rapide des architectures et leur nature hétérogène. Une étude des performances numériques de l'implémentation GPU de la méthode pour la résolution d'équations de transport est réalisée puis étendue au cas multi-GPU. La méthode hybride est appliquée à la simulation du transport d'un scalaire passif dans un écoulement turbulent 3D. Les deux sous-problèmes que sont l'écoulement turbulent et le transport du scalaire sont résolus simultanément sur des architectures multi-CPU et multi-GPU. / In this work, we investigate the implementation of hybrid methods on heterogeneous computers in order to achieve numerical simulations of multi-scale problems. The hybrid numerical method consists of coupling methods of different natures to solve the physical and numerical characteristics of the problem. It is based on a remeshed particle method that combines the advantages of Lagrangian and Eulerian methods. Particles are pushed by local velocities and remeshed at every time-step on a grid using high order interpolation formulas. This forward semi-lagrangian method takes advantage of the regular mesh on which particles are reinitialized but is not limited by CFL conditions.We derive a class of high order methods for which we are able to prove convergence results under the sole stability constraint that particle trajectories do not intersect.In the context of high performance computing, a strong portability constraint is applied to the code development in order to handle the rapid evolution of architectures and their heterogeneous nature. An analysis of the numerical efficiency of the GPU implementation of the method is performed and extended to multi-GPU platforms. The hybrid method is applied to the simulation of the transport of a passive scalar in a 3D turbulent flow. The two sub-problems of the flow and the scalar calculations are solved simultaneously on multi-CPU and multi-GPU architectures.

Les épilepsies sont des hyperactivités neuronales pathologiques largement distribuées au sein du système nerveux. Aborder la question de l'organisation spatiotemporelle de ces crises est un premier pas crucial vers la dissection des mécanismes qui les sous-tendent. Alors qu'il existe de nombreux modèles d'hyperactivité épileptiforme, il est plus difficile d'étudier les crises spontanées, qui sont altérées par la sédation. Dans cette thèse, j'ai développé une approche combinant l'électroencéphalogramme (EEG) avec l'imagerie fonctionnelle ultrasonore (fUS), sur le rat mobile. Ainsi, sur un modèle d'épilepsie absence, j'ai pu enregistrer simultanément la survenue des crises et les variations hémodynamiques, marqueurs du métabolisme cellulaire. Le suivi additionnel de l'activité hémodynamique n'avait pas d'effet en soi sur l'occurrence et la durée des crises épileptiques. L'analyse des enregistrements a permis de mettre en évidence des corrélations entre les activités électriques et vasculaires durant les crises. Tandis que le thalamus présentait des zones d'hyperperfusion pendant les crises, le cortex présentait des corrélats variables suivant les aires, avec une hyperémie des aires somato-sensorielles accompagnée parfois d'une baisse de perfusion des tissus adjacents. La sensibilité du fUS a révélé, à partir d'événements uniques, qu'une série de pointe-ondes observée par une électrode EEG ne s'accompagne pas toujours d'une hyperactivité vasculaire au même endroit. Ainsi, cette approche permet de délimiter le contour des aires présentant une activité vasculaire pendant les crises et montre une dichotomie partielle entre les composantes électriques et vasculaires des crises. / Epilepsies consist in neuronal hyperactivities distributed across the nervous system that need first to be located in order to later decipher the mechanisms of these pathologies. While there are many models of epileptiform hyperactivity, it is more difficult to study spontaneous seizures, which are altered by sedation. In this thesis, I developed an approach that combines electroencephalography (EEG) and functional ultrasound imaging (fUS), on the mobile rat. Thus, on a model of absence epilepsy, I could record simultaneously the occurrence of seizures and the hemodynamic variations, which reflect cellular metabolism. Seizures were unaltered by the recording protocol, compared to rats with EEG alone. Correlations were observed between electric and vascular activities. The thalamus showed areas of hyperperfusion during seizures. The cortex exhibited different correlates in distinct areas, with hyperaemia in somato-sensory areas, occasionally associated with a decrease in perfusion in adjacent tissue. The sensitivity of fUS, which could resolve blood changes from single occurrences, revealed that series of spike-wave discharges recorded from an EEG electrode were not always associated with vascular hyperactivity in the same region. Thus, this approach can delimit the contour of areas presenting vascular activity during seizures and shows a partial dichotomy between the electric and vascular components of seizures.

De récentes études expérimentales de la dynamique de colloïdes illuminés par une figure d'interférence optique aléatoire (tavelures ou speckle) ont montré l'existence de phénomènes de sous-diffusion, de piégeage, ou de ségrégation dans le cas de mélanges, sous l'effet de cet environnement désordonné. L'objet de ce travail de doctorat est d'approfondir la compréhension de ces phénomènes par une étude théorique. Dans ce but, une version de la théorie de couplage de modes (MCT), initialement développée pour les fluides confinés dans des solides poreux désordonnés, a été appliquée au cas d'un fluide plongé dans un potentiel aléatoire gaussien de covariance gaussienne. La résolution numérique des équations asymptotiques de cette théorie a permis la construction de diagrammes d'état, lesquels reproduisent, par exemple, le comportement réentrant non trivial de la diffusivité observé dans les expériences, dont une interprétation physique simple est proposée.Les résultats suggèrent en outre une forte dépendance de la dynamique du système par rapport à la longueur de corrélation du désordre. Une étude détaillée de la relaxation du fluide a été effectuée, dans le but d'apporter une compréhension de la dynamique à toutes les échelles de temps. En parallèle, il a été montré que de nombreuses approximations classiques utilisées dans le calcul des propriétés structurales des fluides conduisent à des résultats non physiques dans le cas présent.Finalement, un programme de simulation Monte Carlo a été développé, et les premiers résultats sont comparés à la théorie et aux expériences. / Recent experimental studies of the dynamics of colloids beamed by a random light pattern (speckle) showed the existence of subdiffusion, trapping, or mixture separation phenomena, under the action of that disordered environment.To this end, a version of the Mode Coupling Theory (MCT), initially developed for fluids in confinement in sol id porous matrices has been applied to the case of a fluid plunged in a random Gaussian potential with a Gaussian correlation function.The aim of this PhD work is to further improve the understanding of these phenomena by the addition of a theoretical study.The numerical resolution of the asymptotic equations of this theory leads to the construction o phase diagrams, which reproduce for example the non trivial reentrent behaviour of the diffusivity, observed in related experiments, for which a physical interpretation is proposed. Furthermore, results suggest a strong depend ence of the dynamics on the disorder correlation length. A detailed study of the relaxation of the fluid has been made, in order to bring an understandin( of the dynamics at ali timescales. Simultaneously, it has been showed that a number of common approximations used in the calculation of the structural properties of fluids lead in the present case to non-physical results. Finally, a Monte-Carlo simulation program has been developed, and the first results are compared to theory and experiments.

Les aciers austénitiques et alliages à base de nickel sont des matériaux de choix pour leurs propriétés mécaniques à haute température. L'enrichissement en chrome améliore leur durabilité de part la formation d'une couche d'oxyde protectrice à l'exemple de la chromine (Cr2O3).Il est néanmoins établi, par des essais mécaniques sous vide, que l'oxydation réduit de manière notable leur durée de vie en fatigue.En effet, la croissance d'oxyde peut être accompagnée d'une introduction de défauts tels que l'injection de lacunes, d'éléments délétères comme l'hydrogène mais également de contraintes résiduelles, etc., dans le métal.Les micromécanismes de fissuration sont ainsi régis par des interactions complexes entre l'environnement et la surface du métal, faisant intervenir composition chimique et microstructure.Aujourd'hui, les enjeux de sécurité et de compétitivité font de la prévision de la durée de vie de ces alliages une nécessité pour l'industrie nucléaire.L'augmentation de la dimension des modèles permet de prendre en compte de manière explicite les interactions multiphysiques du couple oxyde/métal sous l'action d'un chargement mécanique.La thèse s'inscrit dans cette démarche et propose une formulation d'un modèle de champ de phases couplé avec la mécanique et fondé sur les principes de la thermodynamique des milieux continus.Le comportement effectif de l'interface est présentement obtenu via des méthodes d'homogénéisation permettant de combiner des comportements mécaniques dissemblables, à l'image d'un substrat ductile et de son oxyde fragile.Les contraintes induites par la formation d'oxyde et également par le chargement mécanique peuvent être relaxées viscoplastiquement, de manière isotrope et anisotrope, respectivement dans l'oxyde et dans le substrat.Des simulations par éléments finis de l'oxydation généralisée ainsi que de l'oxydation intergranulaire sous chargement mécanique sont effectuées.Ces dernières mettent en évidence la possibilité d'un phénomène d'oxydation catastrophique par la génération de contraintes de tensions dans l'oxyde fragile, lesquelles peuvent être localisées le long des intrusions d'oxyde dans les joints de grains. / Austenitic stainless steels and nickel based alloys are widely used for their mechanical properties at high temperatures.Their durability can be increased by the addition of chromium resulting in the formation of a protective oxide layer such as chromia (Cr2O3).Nevertheless, it is established from vacuum mechanical tests that oxidation significantly decreases their fatigue life.In fact, oxide growth can be followed with the injection of defects such as vacancies, deleterious chemical elements and residual stresses, etc., into the metal.The resulting cracking micromechanisms are therefore governed by complex interactions between the environment and the metal surface, implying the chemical composition and the microstructure of the metal.To date, materials life prediction is a necessity for the nuclear industry due to safety and economic issues.The enhancement of the model dimensionality allow to explicitly account for multi-physics interactions between oxide and metallic phases under mechanical loads.The thesis is in line with it and relies on the development of a phase field model coupled with mechanics that heavily relies on the principles of continuum thermodynamics.The effective behaviour of the interface is obtained by homogenisation methods allowing the mixture of separate behaviours, as it is the case on a ductile metallic substrate and its fragile oxide.Oxide growth residual stresses and mechanical load induced stresses can be relaxed by viscoplasticity, which is isotropic and anisotropic respectively for the oxide and the substrate.Full field finite element simulations are performed to study both generalised and intergranular oxidation under mechanical loads.The simulations highlight the possibility of triggering breakaway oxidation by the generation of tensile stresses in the fragile oxide, which can be localised along oxide intrusions at grain boundaries.

L'endommagement par irradiation mène à la ruine d'un matériaux, il est donc impératif de savoir prévoir son évolution afin de garantir la sécurité des réacteurs nucléaires.Bien que le comportement mécanique sous irradiation ait fait l'objet de nombreuses recherches, les capacités de prédiction actuelles restent limitées.L'agrégation des défauts ponctuels, tels que les lacunes et les auto-interstitiels, provoque du fluage, du gonflement et fragilise le matériau.Les nano-composites multicouches métalliques cristallins sont capables d'évacuer ces défauts ponctuels grâce à leur densité d'interface élevée, et permettent de retarder les phénomènes délétères précédemment cités.Ils ont, de plus, une résistance mécanique élevée.L'objectif de cette thèse est de développer un cadre thermodynamique à l'échelle continue meso et nano-scopique, rendant compte des principaux phénomènes physiques à l'oeuvre dans ces laminés irradiés.Principalement trois points sont abordés: le couplage diffusion-mécanique et le fluage, la nucléation et croissance de cavités sous irradiation, et le comportement mécanique des multicouches.La micro-structure du matériau est ici entièrement modélisée, afin de précisément rendre compte de son influence sur le comportement du matériau.Le fluage par diffusion est traité via une approche originale où le tenseur des vitesses de déformation est directement relié au gradient du flux de lacunes.Un modèle de type Cahn-Hilliard est utilisé afin de prédire la nucléation et la croissance des cavités.Les équations de diffusion y sont complétées pour prendre en compte la production des défauts ponctuels dus à l'irradiation, ainsi que leur recombinaison.Dans les systèmes multicouches, une zone affecté par l'interface est définie, dans laquelle les dislocations peuvent être annihilées.De plus, l'interface elle même est traitée comme un plan de glissement cristallographique.Le modèle est implémenté numériquement via la méthode des éléments finis.Des simulations de fluage couplé à la diffusion de lacunes sont pour la première fois réalisé sur des agrégats polycristallins, prédisant des champs de déformation intra-granulaire fortement hétérogènes.De plus, la vitesse de fluage macroscopique obtenue met en évidence les dépendances classiques à la taille de grain ainsi qu'à la contrainte appliquée.Lors des simulations d'irradiation de multicouches, des zones libres de cavités sont prédites de part et d'autre des interfaces, en accord avec les observations expérimentales.Enfin, des essais de traction sont simulés sur des systèmes Cu-Nb en 3D, mettant en évidence un mode de déformation complexe, et un effet moindre de l'anisotropie élastique. / Radiation damage is known to lead to material failure and thus is of critical importance to lifetime and safety within nuclear reactors.While mechanical behaviour of materials under irradiation has been the subject of numerous studies, the current predictive capabilities of such phenomena appear limited.The clustering of point defects such as vacancies and self interstitial atoms gives rise to creep, void swelling and material embrittlement.Nanoscale metallic multilayer systems have be shown to have the ability to evacuate such point defects, hence delaying the occurrence of critical damage.In addition, they exhibit outstanding mechanical properties.The objective of this work is to develop a thermodynamically consistent continuum framework at the meso and nano-scales, which accounts for the major physical processes encountered in such metallic multilayer systems and is able to predict their microstuctural evolution and behavior under irradiation.Mainly three physical phenomena are addressed in the present work: stress-diffusion coupling and diffusion induced creep, the void nucleation and growth in multilayer systems under irradiation, and the interaction of dislocations with the multilayer interfaces.In this framework, the microstructure is explicitly modeled, in order to account accurately for their effects on the system behavior.The diffusion creep strain rate is related to the gradient of the vacancy flux.A Cahn-Hilliard approach is used to model void nucleation and growth, and the diffusion equations for vacancies and self interstitial atoms are complemented to take into account the production of point defects due to irradiation cascades, the mutual recombination of defects and their evacuation through grain boundaries.In metallic multilayers, an interface affected zone is defined, with an additional slip plane to model the interface shearable character, and where dislocations cores are able to spread.The model is then implemented numerically using the finite elements method.Simulations of biaxial creep of polycrystalline aggregates coupled with vacancy diffusion are performed for the first time, and predict strongly heterogeneous viscoplastic strain fields.The classical macroscopic strain rate dependence on the stress and grain size is also retrieved.Void denuded zones close to the multilayer interfaces are obtained in irradiation simulations of a multilayer, in agreement with experimental observations.Finally, tensile tests of Cu-Nb multilayers are simulated in 3D, where it is shown that the effect of elastic anisotropy is negligible, and evidencing a complex deformation mode.