L’intégration des méthodes numériques dans les procédés industriels à son origine à l’apparition des ordinateurs, et est de plus en plus intégré parallèlement au développement de la technologie. Dans le cadre des procédés industriels où interviennent des structures en mouvement, il est intéressant d’avoir de méthodes de calcul rapide pour de problèmes non linéaires, comme par exemple, la manipulation de matériaux souples par robots. La résolution de ce type de problème reste encore comme un défi pour l’ingénierie. Malgré l’existence de nombreuses méthodes pour résoudre les problèmes dynamiques, aucun n’est adaptée à la simulation en temps réel. Pour la façon de résolution, nous avons divisé le problème dynamique en deux sous-problèmes : le problème direct, qui consiste à calculer les déplacements en fonction de la force appliqué, et le problème inverse, dans lequel on calcule la force en fonction des déplacements appliqués. / Integration of numeric methodes in industrial procedures starts with the development of the computers, and its being integrated as its grows the technology. In the industrial procedures where moving structrues are involved, its necessary the hability of fast computing in non lineare problems, for example, material manipulation by soft robots. The solution of this kind of problems is still a challenge for the engineering. Despite the existance of numerous methodes to solve the dynamic problem, non of them is adapted to real time simulation. By the way of facing the problem, we have divised the dynamic problem in two subproblems: the direct problem, where displacements are computed when an external force is applied, and the inverse problem, where the external force is computed from the displacements.

Les joints adhésifs sont de plus en plus utilisés dans des structures industrielles critiques. Ils sont donc susceptibles de subir des chargements dynamiques complexes. Les méthodes de caractérisation dynamiques existantes ne caractérisent pas seulement le joint adhésif, mais l'assemblage collé tout entier. Cette thèse propose une méthode innovante pour caractériser un joint adhésif sous sollicitations dynamiques multiaxiales. La méthode expérimentale repose sur trois éléments principaux: i) un système de barres d'Hopkinson conventionnel (SHPB), ii) une nouvelle géométrie d'éprouvette, nommée DODECA, qui permet d'appliquer trois chargements multiaxiaux différents et iii) des mesures locales de déformation et de contrainte par corrélation d'images. La contrainte et la déformation dans le joint adhésif sont estimées directement à partir des données expérimentales pendant le chargement jusqu'au point de rupture. Une autre approche basée sur la méthode FEMU (Finite Element Model Updating) a été utilisée pour compléter le modèle du joint adhésif. Une méthode inverse numérique a été développée pour obtenir les paramètres élastiques, plastiques et de rupture du joint adhésif. De plus, des outils qualitatifs ont été proposés pour estimer les incertitudes sur les paramètres identifiés. Ce travail a prouvé l'intérêt de l'imagerie rapide locale pour caractériser les joints adhésifs.Cette méthode innovante a été validée sur une autre éprouvette nommée BIADH45. Cette dernière étude a aussi mis l'accent sur de nouveaux domaines de recherche : en particulier, le rôle des interfaces dans la rupture du joint adhésif et l'intérêt des substrats en CMO dans la caractérisation dynamique des joints adhésifs. / Adhesive joints are increasingly employed for bonding critical parts of industrial structures. Therefore, they are subject to complex dynamic loadings. Existing dynamic characterization techniques do not characterize only the adhesive joint, but the complete assembly. This thesis proposes an innovative experimental technique for the characterization of adhesive joints under dynamic multiaxial loadings. The experimental method relies on three main components: i) a conventional split Hopkinson pressure bar (SHPB) apparatus, ii) a novel specimen, denoted as DODECA, which enables testing of three distinct multiaxial loadings using the same method and iii) local strain and stress measurements performed by digital image correlation (DIC). The stress and strain in the adhesive joint are estimated directly from the experimental data both during loading and at the failure point. Another approach based on the Finite Element Model Updating method (FEMU) has been used to complete the adhesive joint model. A numerical inverse method has been developed to obtain elastic, plastic and fracture parameters. Besides, qualitative tools have been proposed to estimate uncertainties on identified parameters. This work has proven the value of local high-speed imaging to characterize adhesive joints.This innovative method has been validated on another specimen denoted as BIADH45. This last study has also emphasized new research interests : in particular, the role of the interfaces in the adhesive joint failure and the benefit of substrates in CMO in dynamic characterization of adhesive joints.

Cette thèse vise à concevoir des solveurs efficaces pour résoudre des systèmes linéaires, résultant des problèmes d'optimisation sous contraintes dans certaines applications de dynamique des structures et vibration (la corrélation calcul-essai, la localisation d'erreur, le modèle hybride, l'évaluation des dommages, etc.). Ces applications reposent sur la résolution de problèmes inverses, exprimés sous la forme de la minimisation d'une fonctionnelle en énergie. Cette fonctionnelle implique à la fois, des données issues d'un modèle numérique éléments finis, et des essais expérimentaux. Ceci conduit à des modèles de haute qualité, mais les systèmes linéaires point-selle associés, sont coûteux à résoudre. Nous proposons deux classes différentes de méthodes pour traiter le système. La première classe repose sur une méthode de factorisation directe profitant de la topologie et des propriétés spéciales de la matrice point-selle. Après une première renumérotation pour regrouper les pivots en blocs d'ordre 2. L'élimination de Gauss est conduite à partir de ces pivots et en utilisant un ordre spécial d'élimination réduisant le remplissage. Les résultats numériques confirment des gains significatifs en terme de remplissage, jusqu'à deux fois meilleurs que la littérature pour la topologie étudiée. La seconde classe de solveurs propose une approche à double projection du système étudié sur le noyau des contraintes, en faisant une distinction entre les contraintes cinématiques et celles reliées aux capteurs sur la structure. La première projection est explicite en utilisant une base creuse du noyau. La deuxième est implicite. Elle est basée sur l'emploi d'un préconditionneur contraint avec des méthodes itératives de type Krylov. Différentes approximations des blocs du préconditionneur sont proposées. L'approche est implémentée dans un environnement distribué parallèle utilisant la bibliothèque PETSc. Des gains significatifs en terme de coût de calcul et de mémoire sont illustrés sur plusieurs applications industrielles. / This thesis aims at designing efficient numerical solution methods to solve linear systems, arising in constrained optimization problems in some structural dynamics and vibration applications (test-analysis correlation, model error localization,hybrid model, damage assessment, etc.). These applications rely on solving inverse problems, by means of minimization of an energy-based functional. This latter involves both data from a numerical finite element model and from experimental tests, which leads to high quality models, but the associated linear systems, that have a saddle-point coefficient matrices, are long and costly to solve. We propose two different classes of methods to deal with these problems. First, a direct factorization method that takes advantage of the special structures and properties of these saddle point matrices. The Gaussian elimination factorization is implemented in order to factorize the saddle point matrices block-wise with small blocks of orders 2 and using a fill-in reducing topological ordering. We obtain significant gains in memory cost (up to 50%) due to enhanced factors sparsity in comparison to literature. The second class is based on a double projection of the generated saddle point system onto the nullspace of the constraints. The first projection onto the kinematic constraints is proposed as an explicit process through the computation of a sparse null basis. Then, we detail the application of a constraint preconditioner within a Krylov subspace solver, as an implicit second projection of the system onto the nullspace of the sensors constraints. We further present and compare different approximations of the constraint preconditioner. The approach is implemented in a parallel distributed environment using the PETSc library. Significant gains in computational cost and memory are illustrated on several industrial applications.

La microscopie optique est une technique essentielle pour de nombreuses disciplines des sciences expérimentales qui nécessitent des résolutions sans cesse plus petites. Dans ce travail de thèse sont présentés plusieurs travaux pour l'amélioration de la résolution en microscopie de fluorescence et en microscopie tomographique par diffraction (MTD), une récente technique de microscopie de phase. Dans un premier temps, il est montré que déposer l'échantillon sur un miroir permet d'augmenter la résolution axiale en MTD et en microscopie confocale de fluorescence. En microscopie confocale, il faut pour cela mettre en forme le faisceau incident grâce à un modulateur spatial de lumière. En MTD, il suffit d'adapter le programme de reconstruction. La deuxième partie présente des algorithmes pour reconstruire des images haute résolution à partir de mesures en éclairement structuré avec de champs d'illumination inconnus, à la fois en microscopie de fluorescence (algorithme blind-SIM) et en MTD. En microscopie de fluorescence, ces algorithmes permettent de simplifier drastiquement les montages expérimentaux produisant l'éclairement structuré et en MTD, d'obtenir des images d'échantillons à fort indice. / Various fields of experimental science are constantly requiring smaller resolution for optical microscopy. In this thesis are presented several works for improving resolution in fluorescence microscopy and in Tomographic Diffraction Microscopy (TDM), an emerging phase microscopy technique. In the first part it is shown that one can improve the axial resolution in depositing the sample on a mirror. In confocal fluorescence microscopy, this is done by shaping the illumination beam with a Spatial Light Modulator. In TDM this is done by adapting the reconstruction method. Then algorithms are proposed for reconstructing high-resolution images from structured illumination measurements with unknown illumination fields, both in fluorescence imaging (blind-SIM algorithm) and in TDM. This allows a dramatical simplification of the experimental set-ups in fluorescence structured illumination and the image reconstruction of high optical index samples in TDM.

Une prédiction fidèle des écoulements hypersoniques à haute enthalpie est capitale pour les missions d'entrée atmosphérique. Cependant, la présence d'incertitudes est inévitable, sur les conditions de l'écoulement libre comme sur d'autres paramètres des modèles physico-chimiques. Pour cette raison, une quantification rigoureuse de l'effet de ces incertitudes est obligatoire pour évaluer la robustesse et la prédictivité des simulations numériques. De plus, une reconstruction correcte des paramètres incertains à partir des mesures en vol peut aider à réduire le niveau d'incertitude sur les sorties. Dans ce travail, nous utilisons un cadre statistique pour la propagation directe des incertitudes ainsi que pour la reconstruction inverse des conditions de l'écoulement libre dans le cas d'écoulements de rentrée atmosphérique. La possibilité d'exploiter les mesures de flux thermique au nez du véhicule pour la reconstruction des variables de l'écoulement libre et des paramètres incertains du modèle est évaluée pour les écoulements de rentrée hypersoniques. Cette reconstruction est réalisée dans un cadre bayésien, permettant la prise en compte des différentes sources d'incertitudes et des erreurs de mesure. Différentes techniques sont introduites pour améliorer les capacités de la stratégie statistique de quantification des incertitudes. Premièrement, une approche est proposée pour la génération d'un métamodèle amélioré, basée sur le couplage de Kriging et Sparse Polynomial Dimensional Decomposition. Ensuite, une méthode d'ajoute adaptatif de nouveaux points à un plan d'expériences existant est présentée dans le but d'améliorer la précision du métamodèle créé. Enfin, une manière d'exploiter les sous-espaces actifs dans les algorithmes de Markov Chain Monte Carlo pour les problèmes inverses bayésiens est également exposée. / Accurate prediction of hypersonic high-enthalpy flows is of main relevance for atmospheric entry missions. However, uncertainties are inevitable on freestream conditions and other parameters of the physico-chemical models. For this reason, a rigorous quantification of the effect of uncertainties is mandatory to assess the robustness and predictivity of numerical simulations. Furthermore, a proper reconstruction of uncertain parameters from in-flight measurements can help reducing the level of uncertainties of the output. In this work, we will use a statistical framework for direct propagation of uncertainties and inverse freestream reconstruction applied to atmospheric entry flows. We propose an assessment of the possibility of exploiting forebody heat flux measurements for the reconstruction of freestream variables and uncertain parameters of the model for hypersonic entry flows. This reconstruction is performed in a Bayesian framework, allowing to account for sources of uncertainties and measurement errors. Different techniques are introduced to enhance the capabilities of the statistical framework for quantification of uncertainties. First, an improved surrogate modeling technique is proposed, based on Kriging and Sparse Polynomial Dimensional Decomposition. Then a method is proposed to adaptively add new training points to an existing experimental design to improve the accuracy of the trained surrogate model. A way to exploit active subspaces in Markov Chain Monte Carlo algorithms for Bayesian inverse problems is also proposed.

Ce travail de thèse se situe à l’interface de deux domaines : la culture cellulaire en trois dimensions et l’imagerie sans lentille.Fournissant un protocole de culture cellulaire plus réaliste sur le plan physiologique, le passage des cultures monocouches (2D) à des cultures tridimensionnelles (3D) - via l’utilisation de gels extracellulaires dans lesquels les cellules peuvent se développer dans les trois dimensions - permet de faire de grandes avancées dans de nombreux domaines en biologie tels que l’organogénèse, l’oncologie et la médecine régénérative. Ces nouveaux objets à étudier crée un besoin en matière d’imagerie 3D.De son côté, l’imagerie sans lentille 2D fournit un moyen robuste, peu cher, sans marquage et non toxique, d’étudier les cultures cellulaires en deux dimensions sur de grandes échelles et sur de longues périodes. Ce type de microscopie enregistre l’image des interférences produites par l’échantillon biologique traversé par une lumière cohérente. Connaissant la physique de la propagation de la lumière, ces hologrammes sont rétro-propagés numériquement pour reconstruire l’objet recherché. L’algorithme de reconstruction remplace les lentilles absentes dans le rôle de la formation de l’image.Le but de cette thèse est de montrer la possibilité d’adapter cette technologie sans lentille à l’imagerie des cultures cellulaires en 3D. De nouveaux prototypes de microscopes sans lentille sont conçus en parallèle du développement d’algorithmes de reconstructions tomographiques dédiés.Concernant les prototypes, plusieurs solutions sont testées pour converger vers un schéma alliant deux conditions. La première est le choix de la simplicité d’utilisation avec une culture cellulaire en boîte de Petri standard et ne nécessitant aucune préparation spécifique ou aucun changement de contenant. Cette condition entraînant de fortes contraintes géométriques sur l’architecture, la deuxième est de trouver la meilleure couverture angulaire possible des angles d’éclairage. Enfin, une version adaptée aux conditions en incubateur est développée et testée avec succès.Concernant les algorithmes, quatre types de solutions sont proposés, basées sur le théorème de diffraction de Fourier classiquement utilisé en tomographie diffractive optique. Toutes cherchent à corriger deux problèmes inhérents au microscope sans lentille : l’absence de l’information de phase, le capteur n’étant sensible qu’à l’intensité de l’onde reçue, et la couverture angulaire limitée. Le premier algorithme se limite à remplacer la phase inconnue par celle d’une onde incidente plane. Rapide, cette méthode est néanmoins source de nombreux artefacts. La deuxième solution, en approximant l’objet 3D inconnu par un plan moyen, utilise les outils de la microscopie sans lentille 2D pour retrouver cette phase manquante via une approche inverse. La troisième solution consiste à implémenter une approche inverse régularisée sur l’objet 3D à reconstruire. C’est la méthode la plus efficace pour compenser les deux problèmes mentionnés, mais elle est très lente. La quatrième et dernière solution est basée sur un algorithme de type Gerchberg-Saxton modifié avec une étape de régularisation sur l’objet.Toutes ces méthodes sont comparées et testées avec succès sur des simulations numériques et des données expérimentales. Des comparaisons avec des acquisitions au microscope classique montrent la validité des reconstructions en matière de tailles et de formes des objets reconstruits ainsi que la précision de leur positionnement tridimensionnel. Elles permettent de reconstruire des volumes de plusieurs dizaines de millimètres cubes de cultures cellulaires 3D, inaccessibles en microscopie standard.Par ailleurs, les données spatio-temporelles obtenues avec succès en incubateur montrent aussi la pertinence de ce type d’imagerie en mettant en évidence des interactions dynamiques sur de grandes échelles des cellules entres elles ainsi qu’avec leur environnement tridimensionnel. / This PhD work is at the interface of two fields: 3D cell culture and lens-free imaging.Providing a more realistic cell culture protocol on the physiological level, switching from single-layer (2D) cultures to three-dimensional (3D) cultures - via the use of extracellular gel in which cells can grow in three dimensions - is at the origin of several breakthroughs in several fields such as developmental biology, oncology and regenerative medicine. The study of these new 3D structures creates a need in terms of 3D imaging.On another side, 2D lens-free imaging provides a robust, inexpensive, non-labeling and non-toxic tool to study cell cultures in two dimensions over large scales and over long periods of time. This type of microscopy records the interferences produced by a coherent light scattered by the biological sample. Knowing the physics of the light propagation, these holograms are retro-propagated numerically to reconstruct the unknown object. The reconstruction algorithm replaces the absent lenses in the role of image formation.The aim of this PhD is to show the possibility of adapting this lens-free technology for imaging 3D cell culture. New lens-free microscopes are designed and built along with the development of dedicated tomographic reconstruction algorithms.Concerning the prototypes, several solutions are tested to finally converge to a scheme combining two conditions. The first requirement is the choice of simplicity of use with a cell culture in standard Petri dish and requiring no specific preparation or change of container. The second condition is to find the best possible angular coverage of lighting angles in regards of the geometric constraint imposed by the first requirement. Finally, an incubator-proof version is successfully built and tested.Regarding the algorithms, four major types of solutions are implemented, all based on the Fourier diffraction theorem, conventionally used in optical diffractive tomography. All methods aim to correct two inherent problems of a lens-free microscope: the absence of phase information, the sensor being sensitive only to the intensity of the incident wave, and the limited angular coverage. The first algorithm simply replaces the unknown phase with that of an incident plane wave. However, this method is fast but it is the source of many artifacts. The second solution tries to estimate the missing phase by approximating the unknown object by an average plane and uses the tools of the 2D lens-free microscopy to recover the missing phase in an inverse problem approach. The third solution consists in implementing a regularized inverse problem approach on the 3D object to reconstruct. This is the most effective method to deal with the two problems mentioned above but it is very slow. The fourth and last solution is based on a modified Gerchberg-Saxton algorithm with a regularization step on the object.All these methods are compared and tested successfully on numerical simulations and experimental data. Comparisons with conventional microscope acquisitions show the validity of the reconstructions in terms of shape and positioning of the retrieved objects as well as the accuracy of their three-dimensional positioning. Biological samples are reconstructed with volumes of several tens of cubic millimeters, inaccessible in standard microscopy.Moreover, 3D time-lapse data successfully obtained in incubators show the relevance of this type of imaging by highlighting large-scale interactions between cells or between cells and their three-dimensional environment.

La connaissance des exoplanètes est aujourd'hui une problématique majeure en astronomie. Leur observation directe depuis le sol est cependant rendue extrêmement délicate par le rapport de flux existant entre la planète et son étoile hôte mais également par la turbulence atmosphérique. Ce type d'observation implique donc l'utilisation d'instruments dédiés, alliant un grand télescope, un système d'optique adaptative extrême, un coronographe supprimant physiquement les photons issus de l'étoile,une instrumentation plan focale optimisée (imageur différentiel ou spectrographe à intégrale de champ par exemple), mais également uneméthodologie de traitement de données efficace. Le projet SPHERE regroupe ces différents points et fixe le cadre des études effectuées dans cette thèse. Mon travail de thèse a consisté à développer,mettre en oeuvre et à optimiser différentes méthodes permettant d'assurer une détectivité optimale. Ces méthodes ont porté dans un premier temps sur l'optimisation d'un système d'optique adaptative via la mesure et la compensation des aberrations non-vues. Ces aberrations constituent une des principales limitations actuelles des systèmes d'optique adaptative extrême. La méthode proposée, alliant une amélioration de la technique de diversité de phase et une nouvelle procédure de calibration appelée « pseudo closed-loop » a été validée par simulation et testée sur le banc d'optique adaptative de l'ONERA. Une précision ultime de moins de 0,4nm rms par mode a été démontrée, conduisant à un rapport de Strehl interne sur le banc supérieur à 98.0% à 0,6μm. Dans un deuxième temps, mon travail a consisté à proposer une méthode de traitement d'image a posteriori dans le cadre de l'imagerie différentielle sans coronographe, qui consiste à acquérir simultanément des images à différentes longueurs d'onde. Cette méthode, fondée sur une approche de Maximum A Posteriori, utilise l'information multi-longueur d'onde de l'imageur différentiel, pour estimer conjointement les résidus de turbulence ainsi que les paramètres de l'objet. En plus de l'imagerie différentielle spectrale, l'instrument SPHERE permet d'acquérir des images différentielles angulaires, c'est-à-dire avec rotation de champ. Une méthode fondée sur la théorie de la détection est proposée pour traiter de façon optimale ce type de données. Enfin, dans le contexte de l'imagerie coronographique, j'ai proposé dans un troisième temps un modèle novateur complet de formation d'image d'une longue pose avec coronographe. Ce modèle prend en compte un coronographe parfait, des aberrations statiques en amont et en aval du masque focal, et la fonction de structure de la turbulence après correction par OA. Ce modèle est utilisé dans une méthode d'inversion permettant d'estimer l'objet observé. Ces méthodesà fort potentiel devraient être implantées à terme sur l'instrument SPHERE, et devraient permettre la découverte de nouvelles exoplanètes à l'horizon 2011.

La Synthèse d'Ouverture Optique permet d'obtenir la résolution d'un instrument de grand diamètre en faisant interférer les faisceaux issus de plusieurs sous-pupilles de diamètre inférieur. Néanmoins, la difficulté principale de cette méthode réside dans le cophasage de l'instrument, c'est-à-dire dans la mesure puis la correction des aberrations différentielles présentes entre les pupilles. Dans ce contexte, les techniques de type plan focal présentent un avantage certain. Ainsi, le phase retrieval et la diversité de phase (basés respectivement sur l'acquisition d'une ou d'au moins deux images dans des conditions de phase différentes) sont aujourd'hui couramment employés avec des instruments monolithiques; leur applicabilité au cophasage de systèmes multipupilles a également été démontrée en laboratoire. Toutefois, ces estimateurs présentent l'inconvénient d'être itératifs donc potentiellement coûteux en temps de calcul. Nous nous proposons dans ce manuscrit de développer de nouveaux estimateurs de cophasage qui soient analytiques, permettant ainsi une estimation en temps-réel des aberrations sur objet étendu. Pour cela, nous démontrons qu'en exprimant le critère à minimiser sous forme quadratique nous aboutissons à une estimée simple de la phase recherchée. Nous montrons également que nous pouvons parvenir à l'expression de ce nouveau critère en considérant une approximation affine de la fonction de transfert optique. Les performances obtenues en simulation révèlent qu'il est possible de fermer une boucle de cophasage à faible flux et par la même occasion de restaurer l'objet observé dans un but d'imagerie. La mise en oeuvre expérimentale de l'ensemble des algorithmes (itératifs et analytiques) dans le cadre de différents projets permet d'affirmer que l'approche plan focal peut désormais être utilisée pour cophaser des systèmes multipupilles complexes.

La démarche proposée dans la suite part d'une vision ingénieur des problèmes de mécaniques ayant comme base le calcul des structures. Dans nos recherches ont s'est focalisé sur deux aspects fondamen- taux de cette approche : les problèmes d'identi?cation et les problèmes de fatigue ou la prédiction de durée de vie. Si les techniques mis en ouvre dans les deux domaines semblent assez différentes il est néanmoins nécessaire de les maîtriser pour résoudre un certain nombre des problèmes pratiques. Le mémoire présenté est divisé en trois chapitres. Dans le premier chapitre, nous abordons les problèmes inverses et d'identi?cation formulés pour des corps à comportement élastique. Le comportement linéaire permet le développement des méthodes spéci?ques pour leur résolution [A18] 1 , comme l'écart à la réciprocité [A6,A21], l'erreur en loi de comportement [A5,A8], ... . La présentation proposée essaie de trouver un chemin fédérateur entre ces différentes techniques. Le deuxième chapitre est consacré aux méthodes de type contrôle optimal appliquées à la résolution des problèmes d'identi?cation des paramètres de comportement. La généralité de ses méthodes permet leur application autant à des corps au comportement linéaire qu'à ceux au comportement non linéaire. Plus précisément s'est intéresses à la méthode de différentiation directe et de l'état adjoint. Les pro- blèmes d'identi?cation étudiés faisant intervenir des corps au comportement élastoviscoplastique et des conditions aux limites unilatérales. Les applications discutées dans ce cadre sont de l'identi?cation des paramètres matériaux pour des structures ou des essais géotechniques [A14,AS1,AS2] ou à partir des essais d'indentation [A10,A11,A12]. Le troisième chapitre discute les méthodes de conception à la fatigue des structures sous chargement thermomécanique. Les application en vue sont les collecteurs d'échappement en fonte [A9,A15,A20] et les culasses en aluminium. On présente l'identi?cation d'une loi de comportement, les grandes lignes du calcul mécanique ainsi que le critère de fatigue choisi. Les résultats de la méthode sur différentes pièces sont également discutées. Une série des problèmes traités dans différents travaux, comme par exemple les problèmes des contraintes résiduelles [A2,A3,A4], les problèmes de forabilité [A7], la modélisation mécanique du fonctionnement des poumons et de la cage thoracique [A13], ou encore le problème de la modélisation acoustique d'une clarinette [A17] ne serrons pas discutés dans ce mémoire. On ne discutera pas des relations entre la fa- tigue à grande et faible nombre des cycles [A16] ou des extensions des modèles de fatigue existantes dans le domaine anisotrope [A20].

Deux opérateurs sont étudiés dans cette thèse: l'opérateur de Schrödinger radial, issu de la mécanique quantique non relativiste; puis le système AKNS singulier, adaptation de l'opérateur de Dirac radial provenant de la mécanique quantique relativiste. La première partie consiste en la résolution du problème direct associé à chacun des deux opérateurs: détermination des valeurs et vecteurs propres, ainsi que leur dépendance vis à vis des potentiels. La présence de fonctions de Bessel due à la singularité explicite induit des difficultés lors de la détermination d'asymptotiques. La seconde partie porte sur la résolution de ces problèmes spectraux inverses. À l'aide d'opérateurs de transformations nous évitons les difficultés induites par la singularité. Ils nous permettent de développer une théorie spectrale inverse pour les opérateurs singuliers considérés. Précisément, nous construisons une application spectrale bien adapté à l'étude de la stabilité du problème inverse ainsi qu'à l'étude des ensembles isospectraux. Un résultat d'injectivité est aussi obtenu pour les opérateurs AKNS et de Dirac singuliers avec potentiels réguliers.