Cette étude doctorale a consisté à décrire la dynamique géochimique de deux pockmarks à hydrates de gaz de la marge africaine en considérant deux approches différentes. La première zone d’étude, appelée Preowei, est située au large du Nigéria. Elle est caractérisée par un grand nombre de pockmarks de tailles différentes, plus ou moins proche les uns des autres. Les analyses géochimiques des échantillons de fluides interstitiels, combinées aux données géophysiques (séismiques) ont permis de mieux comprendre le schéma de migration des hydrocarbures pour un ensemble composé de quatre pockmarks très rapprochés. L’utilisation de ces données géochimiques dans un modèle de transport- réaction a conduit à une datation de plusieurs séquences de libération de gaz au sein de ces structures. Un schéma conceptuel décrivant les processus de formation et d’évolution temporelle des pockmarks a été proposé pour synthétiser les conclusions obtenues. Finalement, cette étude a montré que l’ensemble des pockmarks étudiés sont actifs depuis 2700 ans, qu’ils sont en phase de formation d’hydrates pour certains, et de carbonates pour d’autres. La deuxième structure étudiée est le pockmark Regab. Il est situé au large du Gabon, au nord du canyon sous-marin alimenté par le fleuve Congo. Il est caractérisé par la présence d’hydrates affleurant et une faune abondante et très variée sur toute sa surface. L’originalité de ce travail a été d’étudier la distribution de la mégafaune présente sur ce pockmark en fonction de la nature des fluides qui migrent dans le sédiment superficiel, et qui est libérés dans la colonne d’eau. Une attention particulière a été portée au méthane car c’est un élément central dans le cycle énergétique des microorganismes qui vivent en symbiose avec cette mégafaune. Trois nouveaux habitats ont été étudiés. Les données obtenues, associées à celle de la littérature ouverte, renforcent les conclusions des travaux antérieurs. Les Mytilidés ont besoin de très fortes concentrations de méthane pour se développer. Elles colonisent les zones de sortie de bulles et celle caractérisées par des hydrates affleurants. Les tapis bactériens sont associés à des zones où l’oxydation anaérobique du méthane se déroule dans le sédiment superficiel, avec une méthanogenèse dans la couche sous-jacente. Les Vésicomydé polychètes vivent dans des zones pauvres en méthane et sont très sensibles à sa variation de concentration. / The present work describes the dynamics of two pockmark areas, off West Africa. The intention is to propose two different approaches to study the relationships between fluid migration and pockmarks. The first investigated area corresponds to a pockmark cluster called Preowei, located off Nigeria. Geochemical analyses and modeling were combined with seismic data to detail the hydrocarbon migration pattern at this area, with implication on both the pockmark formation and the evolution of their morphology. The proposed interpretation seeks to identify the conceptual bases of pockmark evolution over time at this area. It is argued that the cluster has been active for at least 2700 years, and it is still at the stage of hydrate formation for some pockmarks and carbonate formation for other. The second investigated pockmark, called Regab, is located off Gabon. It is a giant pockmark of 800-m diameter, characterized by an ecosystem rich in fauna, with a large variety of living species. The main core of the work done on this pockmark was focused on finding a link between the fluid chemistry and the spatial distribution of the living communities which populate it. This was achieved by combining new geochemical and bathymetric results with a well-compiled dataset from the literature.

Dans cette thèse, on étudie des systèmes de particules en interaction dont le comportement est lié à certaines équations aux dérivées partielles lorsque le nombre de particules tend vers l’infini. L’équation de Kuramoto-Sivashinsky modélise par exemple la propagation de certains fronts de flamme, la topographie de la surface d’une couche mince en cours de croissance, et fait apparaître des structures macroscopiques. Un modèle de particules en interaction par un couplage harmonique des vitesses, attractif aux premières vitesses voisines, répulsive aux secondes voisines, associée à des collisions élastiques, produit des profils de vitesses analogues aux fronts de flamme. On observe également la création et l’annihilation d’agrégats de particules. Un autre modèle, où les particules fusionnent lors des collisions en préservant masse et quantité de mouvement, et avec uniquement attraction au plus proche voisin, permet de retrouver un modèle de type gaz sans pression avec viscosité. Ces modèles sont étudiés théoriquement, en particulier les facteurs de mise à l’échelle des forces d’interaction sont précisés pour obtenir les équations correctes dans la limite du grand nombre de particules. Des simulations numériques confirment la validité et la pertinence des modèles. / This work is concerned by systems of interacting particles, which are linked to partial derivative equations when the particle number becomes large enough. The Kuramoto-Sivashinsky equation is actually modeling as well the front flame propagation as the morphology of growing interfaces, in deposition, for example. Moreover, surface periodical macroscopic structuring is occurring. An interacting particle model through an harmonic velocity coupling, attractive with the first velocity-neighbor and repulsive for the second neighbors, associated with elestic collisions. This model thus provides us with velocity profiles close to those of front flame propagation. Creation and annihilation of particle clusters is also observed. Another model, where particle are merging during collisions, while retaining mass and momentum conservation and with only nearest neighbor attraction, allows to recover a viscous pressureless gas model. These models are studied using mathematical tools. Especially interaction scaling factors are determined for obtaining the suitable equations in the large particle number limit. The numerical simulations confirm the relevance of the models.

Dans cette thèse, nous avons développé et caractérisé un nouveau type de source de mise en phase gazeuse de biomolécules qui repose sur une désorption laser non résonnante sur des microgouttelettes directement sous vide. Ce dispositif nous permettra à terme d’ouvrir une voie d’étude originale pour appréhender les effets des rayonnements ionisants sur des molécules organiques d'un point de vue physique.Nous présenterons en détail ce dispositif avec lequel nous avons réussi à transférer sous vide, de façon non destructive, des biomolécules et des complexes non-covalents dans une gamme de masse de l’ordre du kDa et à les identifier par spectrométrie de masse par temps de vol. Nous montrerons notamment les défis techniques qu’il a fallu relever pour permettre le transfert des microgouttelettes sous vide et comment par simulation du spectromètre, nous sommes parvenus à optimiser fortement les paramètres de collection des espèces moléculaires désorbées et la résolution en masse de notre système, en remplaçant, dans la zone de désorption, l’extraction électrostatique à potentiels retardés par un piège électrostatique quadripolaire. Nous exposerons enfin la façon dont ce dispositif, couplé à une plateforme d'irradiation d'ions simplement chargés possédant une énergie de l'ordre du keV, nous permettra de caractériser à une échelle moléculaire l’endommagement lié à des mécanismes de chimie radicalaire radio-induits. / In this thesis, we have developed and characterized a new type of gas phase source of biomolecules which based on non-resonant laser desorption on microdroplets directly under vacuum. This device will eventually allow us to open an original way to study the effects of ionizing radiation on organic molecules from a physical point of view. We will present in detail this device with which we transfered with sucess under vacuum,in a non-destructively way, biomolecules and non-covalent complexes in a mass range of the order of kDa and we assigned them with time-of-ight mass spectrometry. We will show in particular the technical challenges that we had to overcome in order to allow the transfer of microdroplets under vacuum and how by simulation of the spectrometer, we have been able to highly optimize the collection parameters of the desorbed molecular species and the mass resolution of our system, by replacing, in the desorption zone,delayed extraction by a quadrupole electrostatic trap. Finally, we will describe the way in which this device, coupled to a simply charged ion irradiation platform with an energy of the order of the keV, will enable us to characterizeon a molecular scale the damage due to radio-induced radical chemistry mechanisms.

La conversion thermochimique de la biomasse en lit fluidisé circulant permet la production d’un gaz à haute valeur ajoutée, utilisable dans de nombreuses applications. L’objectif de ces travaux est de mieux comprendre et modéliser les phénomènes couplés, hydrodynamiques et réactifs, se déroulant en lit fluidisé circulant. Dans un premier temps, un pilote de pyrogazéification de 20 kg/h de biomasse en lit fluidisé circulant a été conçu. L’étude hydrodynamique de ce pilote a ensuite été réalisée entre 20 et 950 °C. Les résultats ont permis d’établir des règles de design et de fonctionnement de réacteurs de gazéification en lit fluidisé circulant. Dans un second temps, une étude de la pyrogazéification de la biomasse a été réalisée en lit fluidisé dense ainsi qu’en lit fluidisé circulant, entre 750 et 850 °C. L’étude de l’influence de nombreux paramètres opératoires (températures, pression partielle de la vapeur d’eau, débit de biomasse, débit de circulation, inventaire et nature du média, forme de la biomasse) sur les performances de la gazéification a permis d’identifier les paramètres clés permettant de contrôler la composition ainsi que le volume de gaz de synthèse produit. Par ailleurs, à partir des résultats expérimentaux, un schéma réactionnel est proposé pour la pyrolyse de la biomasse étudiée. Enfin, un outil de modélisation du réacteur de gazéification de la biomasse en lit fluidisé dense et circulant, intégrant les réactions de pyrolyse, de gazéification, de water-gas shift et de reformage des goudrons a été développé et validé sur les résultats expérimentaux.

Les travaux développés dans ce manuscrit de thèse entrent dans le cadre du projet européen intitulé « Hearten », « A co-operative mHealth environment targeting adherence and management of patients suffering from Heart Failure (HF) ». Les acteurs de ce projet cherchent à développer une plateforme réseau multi compétences dont le but est le diagnostic précoce et le suivi des patients atteints d'insuffisance cardiaque. Elle permet l'enregistrement de différents paramètres vitaux de ces patients, comme la pression artérielle, le poids, les biomolécules contenus dans les biofluides, et leur consultation immédiate par les différents acteurs en charge du suivi des patients. L'objectif des travaux de recherche présentés dans ce manuscrit est de développer un capteur de gaz conductimétrique portable et miniaturisé, permettant la mesure en temps réel des VOCs caractéristiques du syndrome HF dans l'air expiré par les patients. La molécule d'acétone, connue dans la littérature pour être l'un des biomarqueurs les plus discriminants d'HF, a été particulièrement ciblée. Le capteur ainsi conçu est formé de paires de microélectrodes interdigitées (µIDEs) en or déposées sur substrat de silicium. La partie sensible du capteur consiste en une membrane polymérique électro-déposée à la surface du capteur qui est sensible à l'acétone. Les paramètres géométriques des µIDES ont été analysés et optimisés au cours de ces travaux afin d'améliorer la réponse et la sensibilité du capteur. Une plateforme d'analyse des gaz contenant l'ensemble de l'instrumentation associée à notre capteur a été développé. Les paramètres de l'instrumentation ont également été analysés et optimisés dans le même but. Nous avons ainsi étudié deux types de membranes polymériques sensibles à l'acétone. La première couche sensible développée est basée sur la co-polymérisation d'un polymère et de nanomatériaux dopants, le chitosan et les zéolites. La seconde couche sensible développée est quant à elle basée sur la co-polymérisation de polypyrrole et de métallophthalocyanines. Le capteur développé présente des performances optimales pour ce projet, dont notamment une limite de détection de l'ordre du ppm, ainsi que des temps de réponse et de recouvrement très courts. L'utilisation de ce capteur dans le cas de mesures cliniques est ainsi très prometteuse puisqu'il permet d'analyser plusieurs échantillons en temps réel, et ceux sur une durée de fonctionnement de plus d'une semaine. Le diagnostic rapide et la prise en charge du patient est donc facilité grâce à ce dispositif, dont les couts de fabrication sont très réduits / The work presented in this manuscript is part of the European project « Hearten », « A co-operative mHealth environment targeting adherence and management of patients suffering from Heart Failure (HF) ». The actors of this project are seeking for developing a multi-competence network platform whose goal is the early diagnosis and follow-up of patients with heart failure. It allows the recording of various vital parameters of these patients, such as blood pressure, weight, biomolecules contained in biofluids, and their immediate consultation by the different actors in charge of patient follow-up.The objective of research presented in this manuscript is to develop a portable conductometric gas sensor, allowing the measurement of characteristic VOCs of HF syndrome in exhaled air by patients. Acetone molecule, known in the literature as one of the most discriminating biomarkers of HF, has been particularly targeted. The sensor thus designed is based on pairs of gold interdigitated microelectrode etched on a silicon substrate. The sensitive part of the sensor consists of a polymeric membrane sensitive to acetone and electro-deposited on the surface of the sensor. The geometrical parameters of the µIDES have been analyzed and optimized during these works to improve the response and sensitivity of the sensor. A gas analysis platform including all the instrumentation associated with our sensor has been developed. The instrumentation parameters have also been analyzed and optimized for the same purpose.We studied two types of polymeric membranes sensitive to acetone. The first sensitive layer developed was based on the co-polymerization of a polymer and doping nanomaterials, chitosan and zeolites. The second sensitive layer developed was based on the co-polymerization of polypyrrole and metallophthalocyanines. The developed sensor provides optimal performance for this project, including a detection limit in the order of ppm level, as well as very short response and recovery times. The sensor can therefore be considered in the case of clinical measurements.The use of this sensor in the case of clinical measurements is very promising because it allows to analyze several samples in real time, and those over a period of operation of more than one week. Rapid diagnosis and patient management is therefore facilitated by this device, whose manufacturing costs are very low

Cette thèse est basée sur trois essais distincts mais interconnectés qui soulignent le rôle important du discours, la légitimité et le pouvoir dans le changement institutionnel vers un développement durable. Dans deux chapitres de ma thèse, j'explore les dynamiques de (de)légitimation du gaz de schiste, en France et en Allemagne. L'exploitation du gaz de schiste par la fracturation hydraulique a déclenché une forte contestation dans ces pays en raison de ses implications socio-économiques, environnementaux et politiques. Le premier essai est une étude de cas comparative des débats publiques sur le de gaz de schiste, qui démontre le rôle important des institutions pour le succès des cadrages mobilisés. Le deuxième essai est une étude de cas portant sur la (de)légitimation des acteurs impliqués dans le débat sur le gaz de schiste français qui propose qu'il y ait une différence fondamentale dans légitimant un problème et légitimant un acteur. Le troisième essai théorique introduit le concept de parentalisme afin de mettre en évidence comment les acteurs contrôlent qui peut participer aux débats. En tout, cette thèse met en lumière comment les débats sur des enjeux sociaux et environnementaux sont influencés par des stratégies discursives en résonance avec le contexte institutionnel et l’identité des acteurs ainsi que par des stratégies de contrôle discursives et non discursives sur qui participe et comment dans la délibération. / This dissertation is based on three separate but interconnected essays which underscore the important roles of discourse, legitimacy and power in fueling or hindering institutional change towards sustainability. In two chapters of my thesis I explore the discursive legitimation dynamics in the contested issue field around shale gas, in France and Germany. The exploitation of shale gas via the hydraulic fracturing (or fracking) technique triggered strong contestation in these countries due to its socio-economic, environmental, and political implications which challenge the energy sector on a global scale. The first essay is a comparative case study of the public shale gas debates which surfaces the important role of institutions in influencing the success of certain arguments over others. The second essay is a single case study focusing on the (de)legitimation of the actors involved in the French shale gas debate which proposes that there is a fundamental difference in legitimating an issue and legitimating an actor. The third theoretical essay introduces the concept of parentalism in order to highlight how actors control who may participate in discursive struggles. On a whole this thesis surfaces how ongoing struggles in contested environmental and social issue fields are shaped by the fit of discursive strategies with the institutional context and contestants’ legitimate identities as well as by actors’ discursive and non-discursive controlling strategies of who participates and how in deliberation.

L’acier est produit aujourd’hui principalement en faisant appel à une technologie basée sur le procédé haut fourneau-convertisseur à l’oxygène, conduisant à trois types d’émissions principales: le gaz de haut fourneau (BFG), le gaz de cokerie (COG), et le gaz de convertisseur (BOFG). Dans le cadre du projet VALORCO, une analyse des possibilités de réduction des émissions carbonées, associée à une valorisation des émissions de la sidérurgie, a été réalisée. Une des voies étudiées est la production de composés d’intérêt industriel tel que méthanol, pouvant être produit par transformation chimique du CO et/ou CO2 contenus dans les émissions, associé à de l’hydrogène. L’objectif principal de ce travail de thèse consiste à évaluer les possibilités offertes par le procédé de perméation gazeuse, appliqué à la récupération sélective de ces composés dans les 3 types d’émissions. Dans un premier temps, un état de l’art des différents projets dédiés à la capture (CCS) et à la valorisation (CCU) des émissions dans l’industrie de l’acier est présenté, avec une attention particulière aux différentes technologies de séparation des gaz. Des mesures expérimentales de sélectivité et de perméance pour différentes conditions de température et de pression, réalisées sur banc dédié avec deux matériaux membranaires disponibles commercialement et sélectif à l’hydrogène (vitreux) et au CO2 (élastomère) ont permis une étude paramétrique systématique par simulation des performances de séparation du procédé appliqué au BFG, COG et BOFG. Une comparaison des procédés basés sur un seul ou plusieurs étages de perméation, y compris avec des boucles de recirculation, a ensuite été entreprise dans un environnement de type Process System Engineering (PSE, logiciel Aspen Plus). L’influence des paramètres opératoires (rapport de pression, température, taux de prélèvement) sur les performances de séparation a été réalisée, conduisant à une cartographie des compositions atteignables. La consommation énergétique et la surface membranaire nécessaires pour chaque configuration permettent au final une optimisation techno-économique du procédé, sur la base d’un modèle économique intégré aux conditions de simulation / Steel is produced today mainly in a blast furnace-oxygen converter process, leading to three main types of emissions: blast furnace gas (BFG), coke oven gas (COG), and converter gas (BOFG). In the framework of the VALORCO project, an analysis of the possibilities for reducing carbon emissions, combined with the valorization of emissions from the steel industry, was carried out. One of the routes studied is the production of compounds of industrial interest such as methanol, which can be produced by chemical transformation of the CO and / or CO2 contained in the emissions associated with hydrogen. The main objective of this thesis work is to evaluate the possibilities offered by the gas permeation process applied to the selective recovery of these compounds in the three types of emissions. Initially, a state of the art of the various projects dedicated to the capture (CCS) and the valorization (CCU) of the emissions in the steel industry is presented, with particular attention to the different gas separation technologies. Experimental measurements of selectivity and permeance for different temperature and pressure conditions, carried out on a dedicated bench with two commercially available membrane materials, one selective to hydrogen (glassy) and one to CO2 (rubbery), allowed a systematic parametric study by simulation of the separation performance of the process applied to the BFG, COG and BOFG. A comparison of the processes based on one or more permeation stages, including recirculation loops, was then undertaken in a Process System Engineering (PSE) environment (Aspen Plus software). The influence of the operating parameters (pressure ratio, temperature, stage cut) on the separation performance was evaluated, leading to a mapping of attainable compositions. The energy consumption and the membrane surface required for each configuration allow a techno-economic optimization of the process, on the basis of an economic model integrated to the simulation conditions

Cette thèse s'intéresse à l'évaluation du potentiel et du coût du véhicule électrique comme solution pour réduire les émissions de CO$_2$ dues au transport de passagers en ville. Elle montre comment intégrer les habitudes de déplacement des usagers dans les méthodologies de quantification modifie ces évaluations. Les analyses portant sur le véhicule électrique calculent généralement un potentiel de réduction d'émissions et un coût sans distinguer les spécificités locales des territoires où ce véhicule pourra être mis en place et de l'utilisation qui en découle. Elles ne tiennent pas compte non plus des autres politiques existantes sur ce territoire, notamment de celles jouant sur la structure de la mobilité, à savoir son volume total et son partage modal. Ainsi, les différentes solutions de réduction d'émission de CO$_2$, technologiques d'un côté et portant sur la structure de la mobilité de l'autre, sont le plus souvent discutées de manière indépendante, et les possibles rétroactions de l'une vers l'autre sont peu analysées. Cette thèse vise donc à considérer conjointement l'introduction d'une solution technologique telle que le véhicule électrique et les structures urbaines dans lesquelles elle se déploie. Pour cela, nous développons un modèle de choix de technologies de véhicules des ménages, et l'intégrons à un modèle d'économie urbaine. Nous nous intéressons dans un premier temps, aux caractéristiques spatiales de la ville et donc à l'usage qui est fait de ce véhicule ; puis, dans un deuxième temps, à la mise en œuvre simultanée d'une solution jouant sur la structure de la mobilité pour réduire les émissions : la ceinture verte. Ces deux analyses nous permettent de mettre en évidence, et de quantifier, l'interdépendance d'une action s'appuyant sur la technologie et d'une autre s'appuyant sur la structure de la mobilité. Enfin, dans un troisième temps, nous introduisons l'hétérogénéité des usages ainsi que l'incertitude sur les prix futurs de l'énergie et les coûts futurs des batteries dans un modèle de calcul de la valeur d'option du déploiement du véhicule électrique. Nous montrons que ces deux éléments conduisent à réviser l'évaluation de la valeur d'option à la hausse / This thesis brings precisions on the measure of the emissions reduction potential in cities and the cost of electric vehicle by taking into account users driving patterns. Studies on electric vehicles or other solutions belonging to the "technological lever" compute emissions reduction potential and cost without discerning the local specificities of the areas where it would be used and the use that would be done of these vehicles. These studies don't take into account the other policies implemented in the area, including the ones that operate on a different lever such as the "mobility structure lever" : volume of activity and modal shares. Policies for reducing CO$_2$ emissions are often discussed independently and ignore the possible retroactions. To improve the evaluation of the potential of the electric vehicle, it seems essential to take into account the environment in which it would be developed. We use a urban economics model to first look at the spatial features of the city, and so at the use of this vehicle. Then we compute the impacts of the simultaneous introduction of the electric vehicle and a solution belonging to the "mobility structure lever" : the greenbelt. These two last points allow us to highlight the interdependency of the two action levers : technology and mobility structure. Then we take into account the use of the car by the households and the uncertainty around electric vehicle introduction, to improve the evaluation of the cost of this solution

Le SF6 (Hexafluorure de soufre) a été utilisé depuis longtemps comme un gaz d'isolation très adapté pour les appareillages électriques. Cependant, son impact sur le réchauffement climatique, estimé 24000 fois plus actif que le CO2 sur 100 ans, pose le problème de son remplacement à moyen terme. L'objectif de cette thèse est d'étudier deux solutions de remplacement du SF6 : les liquides biodégradables et les mélanges de gaz CF3I/N2. Les deux phénomènes physiques conduisant à un claquage : la génération d'une décharge et sa propagation, ont été étudiés séparément. L'influence des différents paramètres tels que la pression, distance, distribution de champ, teneur en particules ou humidité relative…a été également mise en évidence. La fonction d'isolation est en fin validée dans un maquette disjoncteur moyenne tension qui représente un cas d'application réelle. / SF6 gaz (sulfur hexafluoride) has been widely used as a very suitable insulation material for HV apparatus. However, it is also known as a remarkable green house gas, which Global Warming Potential is 24000 times greater than CO2. Consequently, its utilisation in the electrical industry should be reduced. The aim of this work is to study two alternatives to SF6: biodegradable liquids and CF3I/N2 gas mixtures. The two physical phenomena leading to a breakdown: the generation of a discharge and its propagation have been studied separately. The influence of various parameters such as pressure, distance, field distribution ,particle content and relative humidity ... was also highlighted. The insulation function is then validated in a MV circuit breaker, which represent a real application case.

Les effets des transferts radiatifs sur les écoulements de convection naturelle sont étudiés en régimes transitionnel et turbulent. On considère des mélanges air/H2O/CO2 confinés dans des cavités cubiques différentiellement chauffées. Des simulations numériques de référence sont entreprises jusqu'à Ra=3x108 en couplant une méthode spectrale de collocation pour l'écoulement et une méthode de lancer de rayons, associée à un modèle ADF, pour le rayonnement. Pour l'étude du régime turbulent, une modélisation des transferts radiatifs basée sur un filtrage spatial est proposée : les contributions filtrées sont résolues par la méthode de lancer de rayons sur un maillage lâche et les contributions de sous-maille sont résolues de manière analytique dans l'espace de Fourier. Ce modèle est combiné à la simulation numérique directe de l'écoulement à Ra=3x109. Les transferts radiatifs ont pour effet de diminuer la stratification thermique verticale et d’augmenter la circulation générale. Lorsque les six parois de la cavité sont noires et le gaz transparent, deux zones de stratification thermique instable apparaissent en amont des couches limites verticales. Dès Ra=5x106, une instabilité de type Rayleigh-Bénard se développe dans ces zones, induisant des écoulements instationnaires. Lorsque les parois adiabatiques sont parfaitement réfléchissantes, les parois isothermes noires et le gaz rayonnant, des écoulements instationnaires chaotiques sont obtenus à partir de Ra=3x107. Des rouleaux contra-rotatifs à la sortie des couches limites verticales sont observés, ce qui suggère qu'une instabilité de force centrifuge soit responsable de la transition. / Radiative transfer effects on natural convection flows are investigated in transitional and turbulent regimes. Air/H2O/CO2 mixtures contained in cubical differentially heated cavities are considered. Benchmark numerical simulations are carried out up to Ra=3x108 by coupling a spectral collocation method for the flow and a ray tracing method, associated with an ADF model, for radiation. In order to study the turbulent regime, a radiative transfer model based on spatial filtering is proposed: filtered contributions are solved with the ray tracing method on a coarse grid and sub-grid contributions are obtained analytically in Fourier space. This model is combined with the direct numerical simulation of the flow at Ra=3x109. The effects of radiative transfer are a decrease of the vertical thermal stratification and an increase of the flow driven in the cavity. When the six cavity walls are black and the gas is transparent, two unstably stratified zones appear upstream the vertical boundary layers. From Ra=5x106, a Rayleigh-Bénard type instability in these zones triggers the unsteadiness. When the adiabatic walls are perfectly reflecting, the isothermal walls are black and the gas is participating, unsteady chaotic flows are obtained in this case from Ra=3x107. Counter rotating rolls at the exit of the vertical boundary layers are observed, which suggests that transition to unsteadiness is due to centrifugal forces.