Cette thèse a pour objectif de contribuer à comprendre l'histoire de formation de notre Galaxie, la Voie lactée, en utilisant pour traceurs des objets parmi les plus vieux de l'univers que sont les amas globulaires, amas d'étoiles denses liées gravitationnellement, et les étoiles de champ.Selon le modèle de croissance hiérarchique des structures, les galaxies se construisent, en partie, par la fusion de galaxies moins massives. La Voie lactée ne fait pas exception et l’histoire de ses accrétions peut se lire également dans sa population d’amas globulaires qui contient à la fois des amas globulaires formés en son sein et d'autres d'origine extragalactique. Si les amas globulaires les plus distants du centre Galactique sont souvent associés au halo externe, dans les régions plus internes, où se situe la plupart de la masse stellaire de notre Galaxie, l'association d'amas globulaires avec les populations stellaires est encore très largement débattue.Dans ce travail, nous utilisons le lien étroit entre les amas globulaires et les étoiles de champ ainsi que des simulations numériques pour tenter de lever l'ambiguïté sur l'origine in situ ou accrétée de ces objets et reconstruire l'histoire d'accrétion de la Voie Lactée. Dans un premier temps, nous étudions la distribution spatiale, la cinématique et l'abondance chimique des amas globulaires à forte métallicité. Nous montrons que leurs propriétés spatiales, dynamiques et chimiques sont en bon accord avec celles de la population stellaire du disque épais de la Galaxie. Nous suggérons alors une époque commune de formation et d'évolution entre les amas globulaires riches en métaux et le disque épais vieux de la Galaxie. Dans un second temps, nous analysons l'efficacité des diagnostiques cinématiques qui ont été proposés pour identifier les débris d'accrétion parmi les étoiles de champ et nous discutons leurs applications aux amas globulaires galactiques. Pour ce faire, nous utilisons des simulations numériques auto-consistantes qui modélisent l'accrétion d'une ou plusieurs galaxies satellites dans un potentiel galactique. Nous montrons, d'une part, que les intégrales du mouvement ne sont pas conservées durant le processus d'accrétion et qu'ainsi, à l'issue de la fusion, les étoiles et les amas globulaires accrétés ne retiennent pas l'information initiale sur les propriétés orbitales de leurs satellites progéniteurs. D'autre part, l’interaction avec des galaxies satellites chauffe les populations in situ (étoiles et amas globulaires) qui, en réaction, peuplent spatialement le halo galactique et les régions préférentiellement occupées par des objets d'origine extragalactique dans les espaces cinématiques.En conséquence, ce travail montre que, dans le contexte de l'arrivée des données Gaia, l’identification des débris d’accrétion au sein de la Voie lactée à l’aide des seuls diagnostiques cinématiques sera difficile, et nécessitera l’utilisation de mesure d’abondances chimiques détaillées. / The goal of this thesis is to contribute to understand the formation history of our Galaxy, the Milky Way, using as tracers some among the oldest objects in the universe, the globular clusters, and field stars.In the LambdaCDM paradigm, one of the main mechanisms of galaxy growth is by means of satellite accretion. The Milky Way is no exception and the history of its accretions can be read also in its population of globular clusters, containing both in-situ and accreted members. While for clusters at large distances from the Galactic centre an extragalactic origin is often proposed, in the inner regions, where most of the stellar mass of our Galaxy lies, the link between globular clusters and stellar populations is still very widely debated.In this work, we use the close link between globular clusters and field stars, as well as numerical simulations, to try to remove the ambiguity on the in-situ or accreted origin of these objects and to reconstruct the accretion history of the Milky Way. As a first step, we study the spatial distribution, kinematics and chemical abundances of metal-rich ([Fe/H] > -1) globular clusters. We show that their spatial, kinematic and chemical properties are in good agreement with those of the stellar population of the thick disk of the Galaxy. We then suggest that metal-rich globular clusters and Galactic thick disk share the same epoch of formation and evolution. Secondly, we analyze the overall efficiency of kinematic diagnostics that have been proposed to identify merger debris among the field stars and discuss their application to the galactic globular cluster system. To do this, we use self-consistent numerical simulations that model the accretion of one or more satellite galaxies in a Milky Way-like potential. On the one hand, we show that the integrals of motion are not conserved during the accretion process. As a result, after the merger, accreted stars and globular clusters do not retain the initial information about the orbital properties of their progenitor satellites. On the other hand, mergers of small galaxies and tidal interactions may cause the heating of the in-situ populations (stars and globular clusters) which, in response, populate the galactic halo and the regions in the kinematic spaces preferentially occupied by objects with an extragalactic origin.In the context of the arrival of Gaia data, this work shows that the identification of debris of past accretion events experienced by the Milky Way using only kinematic diagnostics will be extremely challenging. Detailed chemical abundances and/or ages will be fundamental to disentangle the accreted or in-situ nature of the Galactic stellar populations.

Dans un disque axisymétrique en équilibre, les vitesses galactocentriques radiales et verticales sont théoriquement nulles. Pourtant, de grands relevés spectroscopiques ont révélé que les étoiles du disque de la Voie Lactée sont animées de vitesses non nulles dans les directions radiale et verticale. Les structures en vitesse radiale sont généralement associées aux composantes non-axisymétriques du potentiel. Celles en vitesse verticale non nulle sont souvent associées à des excitations externes. Nous avons montré que la réponse stellaire à une perturbation spirale produit un déplacement radial et des mouvements verticaux non nuls. La structure du champ moyen de vitesse obtenue est cohérente avec les observations. De plus un modèle simple reposant sur une linéarisation des équations d'Euler reproduit naturellement ce résultat. Nous concluons que ces structures observées pourraient aussi être engendrées par des perturbations internes non-axisymétriques. / In an equilibrium axisymmetric galactic disc, the mean galactocentric radial and vertical velocities are expected to be zero everywhere. Recent spectroscopic surveys have however shown that stars of the Milky Way disc exhibit non-zero mean velocities outside of the Galactic plane in both the radial and vertical velocity components. While radial velocity structures have already often been assumed to be linked with non-axisymmetric components of the potential, non-zero vertical velocity structures are usually rather attributed to excitations by external sources. We show that the stellar response to a spiral perturbation induces both a radial velocity flow and non-zero vertical motions. The resulting structure of the mean velocity field is qualitatively similar to the observations. Such a pattern also emerges from an analytic toy model based on linearized Euler equations. In conclusion, non-axisymmetric internal perturbations can also be the source of the observed mean velocity patterns.

La cinématique de l’articulation du genou est complexe. Elle est déterminée par des paramètres géométriques et des paramètres mécaniques. Les paramètres géométriques sont principalement définis par la géométrie des os, des surfaces articulaires et par les insertions des différents tissus mous. Les paramètres mécaniques sont définis par les caractéristiques des tissus mous exprimés par les lois qui relient les distances entre leurs insertions et les efforts qu’ils génèrent. Les muscles, tendons et ligaments sont caractérisés par leur constante de raideur et leur pré-tension à une position donnée de l’articulation du genou : l’extension totale. Cette thèse analyse à l’aide d’un modèle multi-corps rigides le comportement de l’articulation du genou. La première partie de la thèse décrit la constitution du modèle. La seconde partie positionne le modèle dans des conditions aux limites. La troisième partie présente les résultats du modèle et les compare à différentes publications de la bibliographie. La quatrième et dernière partie fait varier les différents paramètres mécaniques et quantifie leur influence sur la cinématique du genou. Une synthèse des résultats permet de mettre en évidence les paramètres les plus influents sur la rotation interne/externe du tibia par rapport au fémur et sur l’avancée/recul du fémur par rapport au tibia pendant le mouvement de flexion du genou. / Knee kinematic is complex. It depends of geometric parameters and mechanical parameters. Geometric parameters are mainly defined by bone geometry, articular surfaces and by several soft tissues insertions. Mechanical parameters are defined by soft tissues characteristics designed by laws which link distances between their insertions and generated forces. Muscles, tendons, and ligaments are characterized by linear stiffness and pre-load at one specific position of knee joint: full extension. This work analyzes with rigid-body simulation tool, the knee joint comportment. First part of this work describes model construction. Second part places model inside external loads and constrains. Third part shows model results and compares them to several bibliographies. Last and forth part tests several values of each mechanical parameter. This part evaluates influence of parameter to knee kinematic. Synthesis of results helps to show most influent parameters on internal/external rotation of tibia relative to femur and on femur anterior/posterior displacement during knee flexion movement.

L'objectif de ce travail de thèse était d'étudier les effets de l'hyperthermie sur la proprioception et leurs répercussions sur la cinématique de la course à pied. Nous avons élaboré un protocole expérimental composé de deux études pour répondre à cette question. La première expérimentation a exploré l'hyperthermie induite en mode passif et son effet sur la proprioception. Notre hypothèse était que les perturbations neuromusculaires induites par une hyperthermie passive générale pourraient affecter la proprioception et l'équilibre. 14 participants ont réalisé une série de tests de la fonction neuromusculaire ainsi que des tests de proprioception et d'équilibre statique et dynamique dans une chambre environnementale en conditions chaude (44°C-50°C) et contrôle (24°C). Les résultats de cette 1ère étude ont montré qu'une augmentation de la température rectale (39.0°C vs. 36.9°C) et cutanée (37.9°C vs. 32°C) en ambiance chaude par rapport à la situation de contrôle était associée à une réduction de l'amplitude du reflexe H, une diminution de l'acuité proprioceptive et des perturbations de l'équilibre statique et dynamique. Ces résultats suggèrent que l'hyperthermie passive détériore la proprioception et l'équilibre, ce qui pourrait affecter le geste sportif. Afin d'explorer les effets de l'hyperthermie active sur la proprioception, nous avons par la suite réalisé le test de proprioception active chez 12 coureurs entrainés avant et après un test de 30 minutes en course à pied dans des conditions chaude (39°C) et contrôle (22°C). Les résultats de cette étude ont montré une augmentation plus importante des contraintes thermiques, perceptives et cardiovasculaires en ambiance chaude comparé à la condition tempérée. En plus, nous avons observé une diminution de l'acuité proprioceptive suite à l'exercice en ambiance chaude mais pas tempérée. Ces résultats montrent que les altérations identifiées en situation d'hyperthermie passive lors de la première étude sont également spécifiques à un exercice en ambiance chaude. Lors de ce protocole expérimental, nous avons également exploré les répercussions de ces perturbations de la proprioception sur la cinématique de la course à pied. Pour ce faire, les paramètres spatio-temporels et cinématiques angulaires de la foulée ont été mesurés à vitesse constante (i.e., 70% de la vitesse maximale aérobie) lors de la première et dernière minute de l'exercice (la vitesse étant librement choisie de la 2ème à la 29ème minute). Nous avons ainsi montré une diminution de la fréquence et une augmentation de la longueur des foulées avec la fatigue dans les deux conditions ; accompagnée de changement des paramètres angulaires limités à un redressement du bassin et une diminution de l'angle de la cheville. Cependant, Il n'y avait aucun effet de la condition thermique ou d'interaction entre la fatigue et l'environnement thermique pour les paramètres spatio-temporels et cinématiques angulaires. Ces résultats suggèrent que l'hyperthermie induite par un exercice de course à pied affecte la proprioception de la cheville, mais que cette altération n'affecte pas la cinématique de la course à pied. Suite à ces travaux, nous pouvons donc conclure que la proprioception est affectée par l'hyperthermie induite soit par des méthodes passives ou actives. Ces altérations pourraient provenir des effets de l'hyperthermie sur les fonctions neuromusculaire et cognitive. Cependant, la dégradation de l'acuité proprioceptive avec une augmentation de la température rectale au-delà de 39°C n'affecte pas la cinématique de la course à pied, ce qui suggère une forte stabilité du pattern de course malgré une proprioception et des fonctions neuromusculaires affectées / The objective of this PhD was to investigate the effects of hyperthermia on proprioception and their impact on running gait kinematics. We developed an experimental protocol consisting of two studies to answer this question.The first experiment explored passive hyperthermia and its effects on proprioception and balance. We hypothesized that neuromuscular disturbances induced by passive hyperthermia would impair proprioception and balance. 14 participants performed a series of tests of neuromuscular function, proprioception, as well as static and dynamic balance in an environmental chamber under hot (44°C - 50°C) and control (24°C) conditions. The results of this first study showed that an increase in rectal (39.0°C vs. 36.9°C) and skin (37.9°C vs. 32°C) temperatures in hot compared to control ambient conditions was associated with a reduction in the amplitude of the Hoffman reflex, a decrease in the proprioceptive acuity and impairments in static and dynamic balance. These results suggest that passive hyperthermia deteriorates proprioception and balance, something that could potentially affect sports movement. ln order to explore the effects of active hyperthermia on proprioception, we subsequently performed the active discrimination test in 12 trained runners before and just after a 30-minute running time-trials under hot (39°C) and control (22°C) conditions. The results of this study showed a larger increase in thermal, perceptual and cardiovascular stresses when running in the heat as compared to running in a temperate environment. ln addition, we observed a decrease in proprioceptive acuity following exercising in the heat only. This showed that the proprioceptive impairments identified during the first study are also present following exercise-induced hyperthermia, but not exercise-induced fatigue without hyperthermia. During this study, we have also explored the impact of hyperthermia-induced alterations in proprioception on running gait kinematics. To do so, we measured angular kinematics and spatiotemporal stride parameters at a constant speed (i.e., 70% of the maximum aerobic speed) during the first and last minute of the exercise (whilst speed was freely chosen from the 2nd to the 29th minute). Results showed that fatigue decreased step frequency and increase step length under both conditions, along inducing a few little changes in the angular kinematic parameters limited to an increase of the PELVlS angle and a decrease of the ANKLE angle. However, no interaction effect was found for any of the spatiotemporal or angular stride parameters. These results suggest that exercise-induced hyperthermia impairs ankle proprioception, but that this alteration does not affect running kinematics. ln summary, proprioception is affected by hyperthermia induced either by passive or active methods. These alterations could be due to the effects of hyperthermia on neuromuscular and cognitive functions. However, the degradation of proprioceptive acuity with an increase in rectal temperature above 39 °C does not affect the kinematics of running, suggesting that running pattern remains stable despite proprioception and neuromuscular functions impairments

Ce document présente la mesure de rendements isotopiques issus de la fission de l'U238 obtenus suite à l'expérience SOFIA réalisée au GSI à Darmstadt (août 2012). Cette expérience novatrice utilise la technique de la cinématique inverse relativiste, qui présente plusieurs avantages : les fragments de fissions sont focalisés vers l'avant dans un cône de faible ouverture angulaire (grande efficacité géométrique), et possèdent un état de charge nul ce qui facilite considérablement la mesure des rendements élémentaires. Le dispositif SOFIA se compose tout d'abord d'une cible active, dans laquelle a lieu la fission par excitation coulombienne et d'une chambre d'ionisation qui permet à la fois la mesure de la charge nucléaire et de l'angle horizontal des deux fragments en coïncidence. La mesure des masses est faite en déterminant le rayon de courbure des fragments, déviés par un puissant aimant (ALADIN), grâce à deux détecteurs de positions (MWPC), et par une mesure de temps de vol, qui nécessite une résolution extrême d'environ 40 ps FWHM pour que la séparation des isotopes lourds voisins soit acceptable. L'analyse des données montre que les objectifs initiaux ont étés remplis, puisque la séparation isotopique est atteinte sur toute la gamme des fragments de fission. Un effet pair-impair significatif est observé dans les rendements en charge, dont le spectre présente, comme attendu, une valeur moyenne pour la charge lourde très proche de Z = 54. L'effet pair-impair neutron présente, étonnamment, une amplitude et une forme très similaire à celle mesurée sur des fissions en neutrons thermiques. Le rapport pic/vallée des distributions en masses indiquent que l'énergie d'excitation est proche des 14 MeV attendus. Enfin, nos mesures sont très souvent comparées au code GEF qui donne des résultats toujours très proches des nôtres. / The isotopic fission yields of U 238 following the SOFIA experiment, conducted at the GSI facility (Darmstadt), are presented here. This experiment takes advantage of the inverse kinematics technique at relativistic energies. Benefits are several : fission fragments are highly focused (high geometrical efficiency) and are also completely stripped, which greatly simplifies their nuclear charge measurement. The first detector of the SOFIA setup is an active target in which fission occurs via electromagnetic excitation, followed by an ionization chamber to measure the nuclear charge and the horizontal angle of both fission fragments. The masses are deduced by the bending radius measurement of the fragments, deflected by a strong magnet (ALADIN), thanks to two position detectors (MWPC), and also by a highly resolved time-of-flight measurement (40 ps FWHM) so that heavy neighboring isotopes can be separated. The data analysis shows that the main goals are achieved since the isotopic separation is reached over the whole range of the fission fragments. A strong even-odd effect is seen in the charge spectrum, which also exhibits a mean heavy charge close to Z = 54. Surprisingly, the neutron even-odd effect of the light region is seen to be very close to the one in thermal neutron induced fission. The peak-to-valley ratio of the mass spectrum confirms that the mean excitation energy at fission is close to the expected one (14 MeV). The GEF code is used for comparison and always gives results very close to ours.

La modélisation de bassin est un des objectifs majeurs de l'exploration pétrolière. Elle a pour but la compréhension de l'évolution du potentiel pétrolier dans le temps et l'espace. La résolution se fait en deux étapes : une étape inverse qui construit l'évolution de la géométrie dans le temps appelée étape de restauration ; une étape directe qui simule le transfert des fluides au cours des temps géologiques. Dans ce rapport, on résout le problème cinématique réversible par une approche qui consiste à intégrer le plus tôt possible (donc dès le dessin des structures plissées et faillées dans leur état actuel) des critères de compatibilité qui assureront au mieux d'abord (1) la restauration puis (2) la re-déformation de plusieurs blocs chevauchants. Nous utilisons pour cela des règles de trigonométrie et des lois de déplacement simplifiées. Les deux modes de déplacement considérés sont le cisaillement vertical et la flexion, ceux-ci peuvent être utilisés au choix en fonction du type de formation. Dans une première partie, l'idée a été d'améliorer la construction du modèle de faille en introduisant un critère de filetage, qui assure un glissement entre les blocs le long du plan de faille. Dans une seconde partie, le prototype a été validé sur de nombreux cas de complexité géologique croissante, en mode réversible. Ce travail a mis en évidence tout l'intérêt de s'appliquer à améliorer la construction du modèle dès que possible pour le restaurer et le déformer.

Les galaxies de type précoce présentent un large éventail de structures photométriques et dynamiques. Ces structures sont autant de signatures fossiles des processus de formation et d'évolution de ces galaxies. Leur étude nous permet de remonter à l'histoire de leur formation et de leur évolution. Dans le but de comprendre les structures observées, des modèles reproduisant des observations sont construits. La méthode développée est une généralisation de celle introduite par Syer & Tremaine (1996), consistant en un N-corps dont le poids des particules varie au cours du temps. Le code présenté est adapté à des données de spectroscopie intégrale de champ, et est à-même de reproduire la photométrie ainsi que la dynamique des galaxies observées. Ces modèles sont basés sur des données SAURON obtenues sur des galaxies de type précoce. Des modèles préliminaires ont été obtenus pour les galaxies M 87 et NGC 3377. Une annexe présente en outre des observations menées sur NGC 936.

L'objet de la trajectographie par mesures d'azimuts (TPA) est d'estimer les paramètres cinématiques d'une source suivant un modèle de trajectoire. Les méthodes classiques de TPA se divisent en deux classes. Les méthodes globales, basées sur l'estimateur du maximum de vraisemblance, traitent les mesures par bloc. Elles sont performantes mais lourdes en temps de calcul. Les méthodes récursives employant un filtre de Kalman étendu sont rapides mais souffrent dans ce contexte de problèmes de divergence. Nous proposons des estimateurs globaux et rapides qui sont une combinaison linéaire des mesures. Un choix original du vecteur d'état permet de les mettre en œuvre. En faisant l'hypothèse d'une faible variation du signal mesuré, on montre, grâce à la quadrature de Gauss, que ces estimateurs sont quasi-efficaces et non biaisés. D'une manière générale, ces estimateurs sont quasi-exhaustifs et permettent dans certains problèmes d'estimation non-linéaire de réduire le nombre de mesures sans perte significative d'information. Nous présentons aussi des algorithmes rapides d'optimisation de trajectoires d'un observateur en trajectographie passive. Deux types de manœuvres sont envisagés, avec et sans changement de cap. Elles apportent une amélioration des estimées après la TPA

Nous développons une méthode d'approximation elliptique de la source des séismes qui améliore l'efficacité des inversions cinématiques et dynamiques. Nous l'appliquons au séisme de Tottori (Japon 2000).<br />Une inversion cinématique non-linéaire est d'abord résolue par l'algorithme de voisinage (NA). Elle converge vers une distribution de glissement modélisée par deux ellipses et reproduit très bien les données de mouvement fort. La solution est non unique.<br />Nous étendons la méthode aux inversions dynamiques. La propagation dynamique de la rupture est modélisée en différences finies et la loi de frottement est du type affaiblissement de glissement.<br />Nous réalisons une inversion par essai-erreur pour les modèles d'aspérité et de barrière. Ce dernier permet une implémentation facile et un meilleur accord avec les données observées. Le moment sismique calculé est compatible avec la magnitude du séisme et l'énergie de rupture est proche de celle d'autres études.<br />Nous automatisons l'inversion dynamique pour le modèle de barrière par le NA. Les résultats d'inversion montrent un meilleur accord avec les données et illustrent la non-unicité de la solution dynamique.

La marche est pour l'homme son mode de locomotion le plus usuel. Pour un sujet sain, il s'agit d'une action simple qu'il exécute sans être obligé d'y penser. Cependant, la survenue d'une pathologie peut venir la perturber et augmenter son coût énergétique. L'autonomie diminue, ce qui risque de rendre dépendant l'individu dans ses activités quotidiennes. Afin de lutter contre, la rééducation de la marche doit prendre en compte les causes de ses perturbations. Or, il est difficile d'isoler le rôle de chacun des paramètres interdépendants qui composent la marche. L'objectif de ces travaux est donc de proposer une boucle complète allant de l'analyse à la simulation de la marche pathologique en passant par sa modélisation. L'intérêt est de disposer d'un outil capable de déterminer les facteurs discriminants de l'altération de la marche. Premièrement, le développement de nouveaux outils génériques d'analyse nous aide à mieux comprendre le mouvement étudié et ceci uniquement à partir de données cinématiques, en particulier acquises lors d'une marche sur tapis roulant. La deuxième étape se focalise sur la modélisation d'une marche particulière, celle des sujets hémiplégiques. La cinématique inverse permet de définir une tâche principale liée au mouvement ainsi qu'une tâche secondaire capable de tenir compte de la pathologie du sujet. Finalement, la marche hémiplégique est reproduite grâce à la méthode de simulation choisie. L'approche se base sur des entrées simples à acquérir et permet de tester des hypothèses de rééducation à travers le travail mécanique. La finalité de ce travail est donc de fournir aux thérapeutes un outil simple d'évaluation des hypothèses de rééducation de la marche à partir de son coût énergétique