L'enseignement est un champ d'études pour de nombreuses disciplines qui ne prennent chacune en charge qu'un de ses aspects particuliers, sans pouvoir assurer sa consistance avec les autres approches. L'auteur envisage ici les conditions qui permettraient une étude directe et scientifique – c'est-à-dire théorique expérimentale – du cœur de la relation d'enseignement dans ce qu'elle a de spécifique de la connaissance à transmettre. Il tente ainsi de prolonger la didactique classique, essentiellement normative, sous l'égide de l'épistémologie expérimentale et de l'anthropologie. Le but final reste de produire, améliorer, reproduire, décrire et comprendre les situations d'enseignement qui initient les élèves à l'activité et à la culture des mathématiciens. Le chapitre 1 montre sur un exemple – l'enseignement des rationnels et des décimaux – comment les concepts généraux permettent de classer les sources de questionnement, d'identifier certains phénomènes, de les expliquer, d'en tirer des problèmes précis concernant le type de situations dont l'élève doit prendre le contrôle pour s'approprier une connaissance correcte. Les renseignements que l'on retire de l'observation de la mise en œuvre de ces situations, constituent les bases d'une véritable épistémologie expérimentale. Le chapitre 2 est une étude du fonctionnement des situations didactiques du point de vue d'élèves en échec électif. Le chapitre 3 définit les concepts de base de la théorie des situations didactiques et présente une étude de leur consistance ainsi qu'une méthode de confrontation avec l'expérience ou l'observation Le chapitre 4 évoque quelques questions de méthodologie de la recherche en didactique et une méthode de contrôle de l'analyse factorielle des correspondances par l'analyse de l'espace explicatif. Le chapitre 5 montre deux applications possibles de la théorie dans l'étude de l'enseignement de l'énumération et de la géométrie. Les annexes présentent des études détaillées de certains aspects de ces travaux, en particulier la thèse de l'existence d'obstacles épistémologiques en mathématiques.

Ce travail comporte deux parties indépendantes: la première concerne les suspensions de particules anisotropes en écoulement élongationnel, la seconde porte sur l'étude en lois d'échelle des couches limites en convection thermosolutale. L'écoulement de suspensions de particules anisotropes présente en déformation élongationnelle des propriétés spécifiques liées à la géométrie des particules. Après la mise en oeuvre d'une cellule d'écoulement à orifice relisant une sollicitation élongationnelle bien définie, des suspensions de fibres non-browniennes sont étudiées dans deux régimes de concentration. En régime dilué, les résultats expérimentaux concernant la dynamique d'orientation d'une fibre sont bien décrits par les équations d'orientations du vecteur directeur obtenues analytiquement. En régime semi-dilué, l'écoulement présente une structuration remarquable, qui est étudiée en fonction de la fraction volumique et du rapport de forme des particules. Un modèle d'écoulement obtenu en minimisant l'énergie dissipée permet d'interpréter les résultats expérimentaux en termes de viscosité élongationnelle, et en relation avec les propriétés de la suspension à l'échelle des particules. Les écoulements de couche limite au voisinage d'une paroi verticale dans un milieu fluide soumis a des gradients de température et de concentration horizontaux présentent une grande variété de situations suivant la valeur des paramètres adimensionnels du problème. Une analyse combinant raisonnements en loi d'échelle et méthode intégrale permet de prédire complètement les différents régimes d'écoulement et les variations des couches limites. Les résultats sont corroborés par des solutions de similitude obtenues numériquement.

Cette thèse s'inscrit comme une étape vers la maîtrise de la résistance au choc des structures en béton, en développant la connaissance du comportement dynamique du matériau pour mieux calculer les ouvrages vis-à-vis des chargements accidentels. Une première partie récapitule les mécanismes physiques mis en évidence grâce aux essais de traction directe à des vitesses échelonnées du régime quasi-statique au domaine atteint lors des chocs durs (technique des barres d'Hopkinson), et propose plusieurs expressions de l'évolution de la résistance avec la vitesse, en fonction des paramètres caractéristiques du matériau. On a pu en déduire une optimisation du béton par rapport aux sollicitations dynamiques rapides. Une deuxième partie décrit l'essai de dalles au tube à choc, mis au point pour valider sur une structure modèle les résultats obtenus à l'échelle du matériau. Les données recueillies sur 24 dalles constituées de différents bétons, armés ou non, sont présentées en détails. Leur analyse permet de tester plusieurs méthodes de calcul approchées, et de définir un cahier des charges incontournable pour des modèles de calcul en dynamique plus sophistiqués, qui restent à développer.

Travail sur un point important de la construction des ponts : le comportement des bossages d'ancrage de câbles de précontrainte. Le travail théorique prend comme point de départ une recherche très poussée du LCPC du point de vue du calcul élastique, qui comportait une étude expérimentale d'un ancrage par bossage centré dans une plaque appuyée sur la tranche à un about. La thèse se limite à la sollicitation du hourdis par suite de l'application d'une force de précontrainte au moyen d'un bossage (ou de plusieurs). Utilisation de la méthode des coupures modifiée pour une analyse élastique et mise au point d'un programme aux éléments finis non linéaires pour l'analyse non linéaire du comportement à la rupture. Étude expérimentale du groupement des bossages.

Ce travail est consacré à l'étude de la rhéologie des bétons fluides. On relate le développement d'un rhéomètre à béton prototype de conception nouvelle, BT RHEOM. Le principe et la mise au point de l'appareil, ainsi que les différentes conduites des essais rhéologiques, sont décrits. Des études visant à estimer l'objectivité des mesures sont présentées. On envisage ensuite quelques études expérimentales avec le BT RHEOM. Les comportements des bétons frais, sans et avec vibration, sont étudiés. Dans la plage de gradient de vitesse étudiée, ils respectent en général le modèle de Bingham, sous réserve que la consistance des bétons satisfasse certaines conditions, et que l'homogénéité des bétons soit acceptable. Les phénomènes de thixotropie et de dilatance des bétons sont ensuite discutés. On s'intéresse également à l'influence des paramètres de composition du béton sur le comportement rhéologique de ce dernier. On établit ainsi un modèle ayant pour objet l'estimation de la viscosité plastique des bétons à hautes performances, fournissant une aide à la formulation du béton. Enfin, avec les caractéristiques intrinsèques d'un béton mesurées au BT RHEOM, on tente de modéliser un problème de chantier : le pompage du béton. On montre également une autre application de ce rhéomètre : la mise au point des formulations de BHP.

Bien qu'utilisé depuis longtemps dans les voies ferrées, le ballast in situ a un comportement encore mal connu. L'objet de ce mémoire est donc de décrire le processus d'identification d'une loi de tassement du ballast et d'un modèle de dégradation réaliste des voies ballastées. Le travail expérimental, réalisé au moyen d'un essai à échelle un tiers sert à identifier la loi de tassement du ballast -sous une traverse- dans le plan vertical. Pour cela, des lois de similitude décrivent le passage des grandeurs associées au modèle réel à celle du modèle réduit. Elles sont basées sur la conservation du matériau ballast et la conservation des champs de contraintes au sein de l'éprouvette. L'éprouvette de ballast est soumise à un chargement vertical reproduisant la charge appliquée sur le ballast lors du passage d'un bogie de TGV. Les résultats de cet essai servent à établir la loi de tassement du ballast qui relie le tassement à la déflexion élastique de l'ensemble formé par le ballast et le sol sur lequel il repose. Les paramètres intervenant dans le chargement, la qualité du sol supportant le ballast et l'épaisseur de la couche de ballast sont discutés. La simulation numérique vient compléter l'expérience, en étendant l'étude à une portion de voie. L'objectif est d'analyser l'évolution des défauts de voie en fonction du trafic. Les défauts considérés peuvent être d'ordre géométrique (irrégularités du nivellement lors de la mise en place de la voie) ou porter sur des variations de raideur du ballast et du sol. Un modèle de véhicule en circulation a aussi été développé pour calculer les efforts dynamiques exercés sur le rail. Ces efforts dynamiques sont ensuite injectés dans un modèle quasi-statique de voie prenant en compte le comportement du ballast identifié expérimentalement. Les évolutions de profils de voie ainsi calculées démontrent que les défauts de raideur du ballast et du sol sont plus endommageants pour la voie que les défauts de géométrie. Ce mémoire se termine par une analyse micromécanique du ballast, considéré pour l'occasion, comme un assemblage de corps rigides, discrets et tridimensionnels en contact. L'intérêt principal de cette étude est de démontrer la possibilité de modéliser, de façon discrète, le comportement unilatéral du ballast. Le modèle numérique ainsi développé reproduit fidèlement les résultats obtenus expérimentalement.

A travers cette étude, on s'attache à montrer que les saumures contenues dans les roches halitiques des formations salifères du Bassin bressan, apparaissent en quantités non négligeables et peuvent jouer un rôle important dans les mécanismes de déformation de ces roches, ceci tant à l'échelle humaine d'un projet souterrain que lors de la formation des dômes ou diapirs. Dans la première partie, au cours de l'étude pétrographique et pétrophysique sur des carottes provenant de sondages profonds, nous analysons l'espace poreux des principaux faciès des roches halitiques en adaptant les méthodes de mesure classiques. Ceci permet d'estimer la teneur in situ en saumures intercristallines. On caractérise ensuite les inclusions fluides dans les cristaux de halite et une méthode de quantification de la teneur en saumures intracristallines est développée. La deuxième partie de l'étude concerne l'analyse du rôle potentiel de ces saumures dans les mécanismes de déformation. Une synthèse bibliographique est effectuée, puis certains aspects sont précisés à l'aide d'essais expérimentaux réalisés avec une microcellule de fluage permettant l'observation au microscope, en continu, d'une lame épaisse de matériau sous contrainte et en lui imposant un gradient de température. A l'échelle humaine, on montre notamment que la déformation cataclastique peut dans certains cas être prépondérante et peut fortement augmenter la perméabilité. L'ajout de saumures ou l'éclatement thermique des inclusions fluides peut faciliter la rupture de la roche. La thermomigration des inclusions fluides intracristallines a également été analysée. A l'échelle des temps géologiques, on conforte, par des observations et des essais, l'hypothèse du rôle essentiel joué par les mécanismes de dissolution-cristallisation lorsqu'ils s'associent aux mécanismes de déformation plastique pour provoquer la recristallisation dynamique des roches halitiques.

La théorie de l'agence a offert une analyse approfondie des conditions sous lesquelles les incitations parviennent à réconcilier les intérêts divergents du principal et de l'agent. Les essais présentés dans cette thèse évaluent la pertinence empirique de ces résultats face à l'intervention d'une tierce partie dans trois situations-types : le comportement de corruption, les choix de pratique des médecins spécialistes et la demande de travail au noir

Naaim et Gurer (1998) proposent une modélisation des avalanches de neige par le modèle dit « bi-couche ». L'avalanche y est décrite comme la superposition de deux couches : proche du sol une couche où l'écoulement est collisionnel, au dessus une couche au sein de laquelle l'écoulement est diphasique et turbulent. Ces deux couches ont chacune une dynamique propre distincte ; des échanges de masse et de quantité de mouvement ont lieu dans la zone d'interface séparant les deux couches. Le travail présenté ici propose une étude de cette interface vue comme lit d'écoulement de la couche supérieure. Pour cela, une modélisation expérimentale par bouffée de densité saline s'écoulant dans un canal noyé a été mise en place. Les mesures ont été réalisées par prise et analyse d'images. Cela a permis d'étudier l'influence du lit d'écoulement sur la dynamique de la bouffée et de localiser l'érosion qu'elle engendre appelée reprise. Ces résultats ont été confrontés à une large analyse bibliographique et à une analyse conceptuelle du phénomène de reprise. Une formulation analytique de la reprise prenant en compte une atténuation de la turbulence, par le fait de la présence de particules en suspension dans l'écoulement, a alors été proposée. Elle a été intégrée à une modélisation numérique reproduisant correctement les résultats observés expérimentalement.

La pourriture grise, causée par le champignon Botrytis cinerea, est l'une des principales maladies aériennes fongiques sur diverses cultures d'importance agronomique. La diversité génétique de B. cinerea est très forte et la capacité rapide d'adaptation de ce champignon à une pression sélective est également avérée. Ce champignon est ainsi capable de développer des résistances à une grande variété de composés fongicides de synthèse ou d'origine naturelle. Des méthodes alternatives de lutte ont de ce fait été développées ces dernières années : divers agents de lutte biologique (ALB) présentant différents modes d'actions ont été identifiés et pour certains d'entre eux commercialisés pour contrôler B. cinerea. Cependant la durabilité de la lutte biologique est un domaine encore très peu étudié. La perte d'efficacité d'un ALB pourrait résulter de la préexistence d'isolats moins sensibles de pathogènes dans les populations naturelles et/ou de la capacité de l'agent pathogène à produire, sous une pression de sélection continue exercée par l'ALB, des mutants ayant une sensibilité réduite. L'objectif global de la présente étude est d'évaluer le risque potentiel de perte d'efficacité de la lutte biologique vis-à-vis de B. cinerea. Dans cette étude, les efforts ont été concentrés sur la pyrrolnitrine, un antibiotique produit par divers ALBs, dont certains sont efficaces contre B. cinerea. Les objectifs spécifiques de l'étude étaient (i) d'évaluer la diversité de la sensibilité à la pyrrolnitrine au sein de la population naturelle de B. cinerea, (ii) d'estimer le risque de perte d'efficacité des ALBs produisant la pyrrolnitrine due à la pression de sélection exercée par la pyrrolnitrine et (iii) d'étudier le mécanisme de résistance à la pyrrolnitrine chez B. cinerea. Parmi 204 isolats de B. cinerea, une gamme importante de sensibilité à la pyrrolnitrine a été observée, avec un facteur de résistance de 8,4 entre l'isolat le plus sensible et l'isolat le moins sensible. La production de 20 générations successives pour 4 isolats de B. cinerea, sur des doses croissantes de pyrrolnitrine, a abouti au développement de mutants avec des niveaux élevés de résistance à l'antibiotique, et à une réduction in vitro de la sensibilité à la bactérie productrice de pyrrolnitrine Pseudomonas chlororaphis PhZ24. La comparaison entre les mutants résistants à la pyrrolnitrine et leurs parents sensibles pour la croissance mycélienne, la sporulation et l'agressivité sur plantes a révélé que la résistance à la pyrrolnitrine est associée à un fort coût adaptatif. Des observations cytohistologiques sur tomates ont confirmé que l'isolat sensible à la pyrrolnitrine attaque le pétiole rapidement et envahit la tige, alors que le mutant résistant à la pyrrolnitrine ne s'étend pas au-delà du pétiole. De plus, ce dernier mutant forme un mycélium anormal et des cellules ressemblant à des chlamydospores. Les résultats ont d'autre part révélé que les mutants de B. cinerea résistants à la pyrrolnitrine sont résistants au fongicide iprodione, suggérant ainsi qu'une pression exercée par la pyrrolnitrine sur le champignon conduit à une résistance au fongicide. Réciproquement, la production de générations successives sur iprodione conduit à une résistance à l'antibiotique. Afin d'étudier les déterminants moléculaires de la résistance de B. cinerea à la pyrrolnitrine, le gène histidine kinase Bos1, impliqué entre autres dans la résistance aux fongicides chez B. cinerea a été séquencé chez les souches sensibles et les mutants résistants. La comparaison des séquences a mis en évidence des mutations ponctuelles différentes chez les mutants de B. cinerea obtenus sur la pyrrolnitrine et ceux obtenus sur l'iprodione. De plus, les résistances à la pyrrolnitrine et à l'iprodione ne sont pas systématiquement associées à une mutation ponctuelle dans le gène Bos1. Enfin, aucune modification n'a été détectée dans la taille des allèles de neuf locus microsatellites quelle que soit la pression sélective exercée et quelle que soit le phénotype du mutant produit. Cette étude montre qu'un champignon pathogène des plantes est capable de développer progressivement une moindre sensibilité à un agent de lutte biologique mais que cette moindre sensibilité est associée à une forte perte de fitness