Ce mémoire comprend trois parties qui illustrent, à travers des exemples naturels, les principaux aspects mécaniques et cinématiques de la déformation des roches granitiques. Les deux premières parties traitent des mécanismes de déformation. L'une est consacrée aux granites syntectoniques, l'autre aux granites prétectoniques (socles anciens). Les principaux contrastes structuraux et microstructuraux existant entre ces deux types de contexte sont illustrés et interprétés en termes d'histoires thermiques différentes, rétrogrades ou progrades. Ceci conduit à préciser les relations entre la nature des mécanismes de déformation, le degré d'homogénéité du champ de déformation (échelle des instabilités mécaniques), et les conditions métamorphiques syntectoniques. La troisième partie est consacrée à l'analyse cinématique. Dans les roches granitiques, l'hétérogénéité de la déformation résulte de sa localisation dans des zones de glissement de toute échelle, de celle du grain (glissements intracristallins) à celle du massif (bandes et zones de cisaillement). On propose un modèle cinématique d'interprétation des champs de déformation hétérogène en termes de combinaisons de systèmes de glissement, en étendant cette notion à des structures variées (plans réticulaires, litages, failles, bandes et zones de cisaillement ductile). Selon ce modèle, la distribution des systèmes de glissement à une échelle donnée reflète la nature (aplatissement, déformation plane, constriction) et le degré de non coaxialité de la déformation globale à cette échelle. Il rend compte de l'essentiel des caractères des orientations préférentielles de réseau, telles que celles du quartz, èt des champs de failles ductiles tels que ceux affectant les roches granitiques. Appliqué à ces roches, il souligne leur intérêt en tant que marqueurs de la déformation crustale.

L'extrémité australe de l'Amérique du Sud se situe actuellement dans un con-texte cinématique complexe impliquant les plaques Nazca, Antarctique et Scotia. Dans ce secteur, l'histoire compressive andine débute au Crétacé supérieur avec pour conséquences le soulèvement de la cordillère et le développement du bassin d'avant-paysde Magellan.L'arcature actuelle des Andes australes résulte du développement progressif de l'orocline patagonien associé au fonctionnement d'un décrochement senestre le long de la bordure sud du continent depuis le Crétacé supérieur. A partir de 30 Ma, l'ouverture du passage de Drake entre le continent Sud-américain et la Péninsule Antarctique conduit à la croissance de la plaque Scotia. La subduction de la dorsale du Chili débute à 14 Ma au niveau de la Terre de Feu. Le point triple migre progressivement jusqu'à sa position actuelle à 46°30'S. , L'étude structurale et cinématique de la région (analyse de populations de failles) a été réalisée - principalement à la transition cordillère/bassin. Elle est complétée par l'analyse de l'imagerie. satellitaire et de la topographie numérique, l'interprétation de données de sismique réflexion pétrolière, une étude paléomagné tique, et de la modélisation analogique. Cette étude met en évidence (1) des directions principales de raccou perpendiculaires à la cordillère tout le long de l'orocline, (2) de décrochantes dextres et senestres le long des secteurs de la co respectivement N-S et E-O, et (3) des rifts néogènes disposés radiale principalement la zone axiale du bassin de Magellan. Ce champ compatible avec le contexte actuel, a été comparé à celui obtenu p analogique d'un orocline simple. Le passage progressif entre la zone l'ouest et le décrochement au sud du continent (appelé effet de coin) semble être une condition suffisante au développement de l'essentiel des structures observées.

La mise en place des corps magmatiques acides ou basiques des Jebiles centrales s'est faite dans un domaine à déformation régionale essentiellement transcurrente et qui devient décrochevauchante aux limites de la chaîne avec les blocs stables. Elle est contrôlée par le jeu d'un accident N 1600 sénestre. Les corps magmatiques se sont mis en place entre des cisaillements N-S sénestres interconnectés par des cisaillements N70° dextres. Les trois familles de fractures indiquent un contexte transpressif et un champ de raccourcissement crustal post Viséen subhorizontal, de direction NW-SE. Une activité hydrothermale a accompagné la mise en place, la déformation et lE refroidissement des intrusions. Le fluide le moins évolué a une composition très proche de celle de l'eau de mer, il a transformé des granites en trondjhémites essentiellement par gain de Na et Mg et perte de Fe, K et Rb. Un fluide plus évolué é transformé des granulites en tonalites, essentiellement par gain. de Ca et perte de K Rb, Fe. Le fluide le plus évolué est riche en fer, sa circulation s'est localisée dam des zones de cisaillement métriques où il a transformé des gabbros en chloritoschistes de composition comparable aux chloritites des amas sulfurés locaux Ce changement de composition de fluide dans un même domaine géographique e pendant le même période, est caractéristique des systèmes hydrothermaw générateurs d'amas sulfurés. L'altération hydrothermale a profondément altéré la signature géochimique du magmatisme bimodal des Jebilet centrales. Les éléments immobiles indiquent que les trondhjémites/tonalites étaient initialement des granites de type A2; les roches basiques sont des tholéiites à signature géochimique ambigüe. La cinématique de la déformation et le type d'association bimodale des Jebilet centrales traduisent un environnement géodynamique complexe ou l'influence de mouvements de distension et de raccourcissement crustal s'est déroulée dans un contexte de convergence oblique de plaques.

Les Andes Centrales sont l'exemple type d'une chaîne se développant le long d'une marge active en contexte non collisionel et résultent de la subduction légèrement oblique (-N75°E) de la plaque océanique Nazca sous le continent sud-américain. Elles sont caractérisées par la présence du haut plateau de l'Altiplano-Puna s'étendant depuis le Pérou au Nord jusqu'en Argentine au Sud et présentant une altitude moyenne avoisinant 4000 m. Le plateau est bordé par deux chaînes culminant à près de 6500 rn d'altitude : l'arc volcanique chilien à l'Ouest et la Cordillère Orientale à l'Est. Il possède une morphologie particulière s'exprimant sous la forme d'étendues planes montrant une forte extension géographique et est caractérisé par un drainage hydrographique interne. La croûte continentale y est fortement épaissie et atteint localement 80 km. Le haut plateau de la Puna se localise à l'extrême Nord-Ouest de l'Argentine (22°00'S-26°30'S et 65°30'W et 68°00'W) et correspond à la terminaison Sud de l'Altiplano bolivien. Il se caractérise par une altitude moyenne;::: 4400 m. Sa structuration interne s'organise en chaînons de socle épimétamorphique précambrien et paléozoïque, bordés par des chevauchements à forts pendages (;:::60°), s'orientant suivant une direction Nl0°E. Ces chaînons alternent avec des bassins compressifs intramontagneux cénozoïques au sein desquels le remplissage sédimentaire, pour majeure partie d'origine continentale, atteint des épaisseurs de l'ordre de 6000 m. Cette étude met en évidence (1) l'orientation des axes principaux de Ja déformation finie cénozoïque à travers la Puna. L'axe principal de raccourcissement (À3) est subhorizontal et s'oriente suivant une direction ONO-ESE à NO-SE, l'axe principal d'allongement (Àl) est subvertical. Les chevauchements n'admettent pas de composante décrochante marquée alors que l'on attend de la transpression dextre dans cette région. L'orientation du raccourcissement est oblique par rapport à une direction E-0 attendue. Ces directions ont probablement été déviées dans le sens horaire, en réponse à la courbure oroclinale de la chaîne durant le Cénozoïque. Des données d'Anisotropie de Susceptibilité Magnétique permettent de s'affranchir de ces rotations. Elles indiquent qu'à l'échelle de la Puna, les directions principales de raccourcissement s'orientent initialement suivant une direction E-0 et qu'à l'échelle des Andes Centrales, elles s'organisent radialement autour de l'arc, au voisinage d'un front de déformation andin possédant une géométrie convexe vers l'Est et dont la courbure doit s'accentuer au cours du Cénozoïque, au fur et à mesure de sa propagation vers l'Est, (2) L'âge de l'initiation du raccourcissement horizontal à travers la Puna est considéré comme s'étant essentiellement produit durant la phase Quechua de l'orogenèse andine, au Miocène Moyen à Supérieur (14-10 Ma). Cependant, la nature du remplissage sédimentaire des bassins intramontagneux, la géométrie symptomatique de dépôts syntectoniques de certaines séquences paléogènes et des datations radiométriques par la méthode des traces de fission sur apatites indiquent qu'un raccourcissement significatif s'initie dès l'Eocène Supérieur à travers cette région arrière­ arc, (3) A travers la Puna, les rotations tectoniques obtenues par une étude de paléomagnétisme sont horaires. A l'échelle de la chaîne (depuis le Pérou/Nord Bolivie jusqu'au Nord Chili/Nord Argentine), les relations entre l'orientation des structures majeures et les rotations paléomagnétiques valident le modèle d'une courbure oroclinale progressive des Andes Centrales durant le Cénozoïque.

Notre siècle est marqué par une incidence annuelle importante et grandissante des pathologies (surtout dégénératives) à l'origine de lomboradiculalgies invalidantes, ainsi que de leur traitement chirurgical qui, malgré une vraie explosion de méthodes et implants dédiés, ne parvient pas toujours à améliorer les symptômes et permettre au patient de reprendre une vie personnelle et professionnelle normale. L'objectif de ce travail de thèse, en partenariat entre le Laboratoire de Biomécanique, l'Agence Nationale pour la Recherche et la Technologie(ANRT), la société Eurosurgical/SpineNetwork et six centres cliniques partenaires, a été l'analyse des corrélations entre les paramètres biomécaniques du rachis, le résultat clinique et fonctionnel d'un traitement chirurgical, l'état général du patient et sa qualité de vie, afin de mieux comprendre les causes biomécaniques de la réussite ou de l'échec des traitements chirurgicaux sur le rachis lombaire et d'identifier les possibles facteurs clé. Après une analyse bibliographique approfondie pour évaluer l'existant, nous avons mis en place une collecte multicentrique de données (principalement rétrospective) et une méthodologie d'analyse quantitative, appuyée sur un logiciel permettant le calcul de paramètres biomécaniques à partir d'examens radiologiques (que nous avons tout d'abord validé). Ceci a permis, pour les 319 dossiers sélectionnés, une analyse de données in extenso à la fois clinique et biomécanique, qui met en parallèle le résultat clinique et la configuration du patient au cours de son suivi, soulignant les facteurs qui influencent le résultat et les paramètres biomécaniques permettant de les caractériser. Ainsi, un certain nombre de paramètres vertébraux a pu être relié à la détection précoce des complications (dégradation des étages adjacents, subsidence, perte de correction) et les résultats cliniques favorables ont été associés à certaines valeurs des paramètres rachidiens et pelviens, décrivant une géométrie rachidienne normale et équilibrée. De plus, l'analyse biomécanique quantitative à partir de radiographies de rachis permet de s'assurer de la correction obtenue et de sa stabilité dans le temps, de la configuration normale, associée à un équilibre économique du patient, ainsi que de la normalité de la cinématique des étages traités ou adjacents. Ces éléments peuvent compléter l'examen clinique et enrichir les indices dont le clinicien dispose, concernant le pronostique d'un traitement choisi, qu'il soit bon ou marqué par un risque de récidive ou de complication, modifiant et appuyant ainsi la prise en charge du patient.

RESUME : Le fauteuil roulant manuel (FRM), aide technique utilisée pour compenser des problèmes moteurs, asseoit le patient et induit l'utilisation des bras comme membres moteurs. Cette fonction est non naturelle et occasionne souvent des pathologies spécifiques. L'objectif de ce travail de thèse est d'apporter une contribution scientifique à l'étude de la biomécanique de propulsion en FRM en fournissant des outils de quantification. Ces outils sont une modélisation mécanique des efforts de propulsion, le développement d'un système d'analyse cinématique et la conception d'un FRM instrumenté de terrain, nommé CERAHFIT. Nous avons montré par exemple que le paramètre de résistance au roulement est primordial pour obtenir des modélisations mécaniques réalistes. Notre système d'analyse du mouvement est constitué d'une acquisition vidéo classique associée à un mannequin numérique calqué sur le sujet filmé pour reconstruire son mouvement en trois dimensions. Ce système peut être complété par les acquisitions de CERAHFIT qui permettent de mesurer les efforts au niveau du système de soutien du corps et au niveau des mains-courantes. La prochaine étape sera des acquisitions avec sujets pathologiques dans le but d'obtenir des informations objectives pour conseiller sur les réglages d'un FRM et sa conception.

Le rachis cervical est une structure multi-corps reliant le thorax et le crâne. Ses dérèglements mécaniques et leurs conséquences sont une problématique actuelle. La biomécanique fournit des outils pertinents pour quantifier la cinématique cervicale à partir de données objectives aidant au diagnostic ou à l'évaluation de l'efficacité d'un traitement thérapeutique. L'objectif de ce travail est d'apporter une contribution à l'analyse de l'impact de pathologies cervicales dégénératives ou traumatiques sur sa cinématique 3D in vivo. Une approche globale permettant de caractériser de manière non-invasive les mobilités cervicales a été mise en place à partir d'un protocole spécifique évalué en précision et reproductibilité. La caractérisation de l'influence de l'âge et du genre a été proposée sur un large panel de sujets asymptomatiques. Cette base de données a servi de référence pour mettre en évidence la faisabilité de la caractérisation de signatures pathologiques à partir de cas d'application. Une approche segmentaire a été proposée afin de quantifier la contribution de chaque étage vertébral dans le mouvement. Une méthode de reconstruction 3D personnalisée du rachis cervical à partir de clichés stéréoradiographiques a été mise en place pour quantifier les amplitudes segmentaires cervicales dans les 3 plans de l'espace en clichés pseudo-dynamiques. Ce travail de thèse permet d'aborder la cinématique 3D cervicale in vivo de manière originale et complète. Cette étude ouvre des perspectives intéressantes sur la combinaison entre approche globale et approche segmentaire du rachis cervical, permettant de mieux comprendre et quantifier les dérèglements cervicaux.

Dans les Alpes Occidentales, la plupart des modèles cinématiques considèrent que depuis la fin du Crétacé, la convergence entre les plaques Adriatique et Européenne a été accomodée par des translations le long de décrochements et de l'épaississement crustal. Les rotations, difficiles à détecter, ont souvent été négligées. Cependant certains modèles les considèrent comme un mécanisme majeur de déformation au cours de l'édification de la chaîne alpine. Afin de tester ces modèles, nous avons mené une étude paléomagnétique sur l'ensemble de la zone briançonnaise de l'Arc Alpin Occidental. Le métamorphisme subi par cette zone durant la fin de l'Eocène et le début de l'Oligocène est responsable d'une réaimantation de l'aimantation rémanente naturelle (ARN). L'analyse de cette aimantation permet donc d'accéder à l'histoire post-métamorphique des zones internes. Près de 350 échantillons, répartis sur 37 sites échelonnés entre le massif du Grand Galibier au Nord et les Alpes Ligure au Sud Est, sont porteurs d'une composante d'aimantation caractéristique stable isolée entre 200° et 450°. Cette composante présente systématiquement une polarité inverse fortement déviée par rapport à la direction Oligocène pour l'Europe stable. Ces déviations augmentent de 47° à 117° du Nord au Sud. Nous les interprétons comme le résultat d'une rotation antihoraire des domaines internes par rapport à l'Europe stable. Cette étude paléomagnétique a été doublée d'une approche plus mécanique basée sur des expériences analogiques simples pour étudier l'influence potentielle de la rotation de la plaque Apulienne sur la mise en place de l'Arc Alpin Occidental. Les structures générées par une plaque tournante basale sous une épaisseur de sable donnée, suggèrent que la rotation antihoraire pourrait être une des conditions aux limites majeure contrôlant l'évolution tardive de l'arc. La complémentarité des deux études permet de proposer un modèle cinématique global pour la mise en place tardive (post-Oligocène) de l'arc Alpin Occidental et apporte des éléments de réponse aux apparentes contradictions qui règnent entre contrainte et déformations actuelles. Les rotations permettraient d'expliquer en particulier pourquoi la chaîne Alpine est toujours active sismiquement alors que les données GPS n'indiquent pas de convergence significative entre Lyon et Turin.

Ce travail de thèse présente les résultats d'études géomorphologiques sur la cinématique de failles dans le centre et l'est de l'Iran. Dans cette région, des observations géodésiques associées à l'analyse d'un réseau GPS à large maille (Vernant et al., 2004 ; Masson et al., 2007) suggèrent que le cisaillement dextre entre l'Iran Central et le bloc Afghan est d'environ 16 mm/an. Un modèle cinématique (Walker et al., 2004) propose que ce cisaillement dextre soit pris en compte depuis les 5 derniers Ma par les grands décrochements limitant le Lut à l'Ouest et à l'Est. Leur vitesse géologique est cependant mal contrainte tout comme celle de décrochements situés à l'intérieur du plateau iranien, généralement considérés peu ou non actifs. Nous démontrons l'activité de deux décrochements dextres situés sur le plateau iranien, les failles d'Anar et de Deshir, et déterminons leur vitesse de glissement moyennée sur plusieurs cycles sismiques. Pour cela, des décalages de bords d'incision de terrasses alluviales ont été mesurés et des datations par mesure de la production in-situ en isotopes cosmogéniques (10Be et 36Cl) et par luminescence stimulée optiquement (OSL) ont été effectuées. L'analyse des données de surface et de profil, obtenues par les mesures d'isotopes cosmogéniques, a permis de mettre en évidence l'existence d'un héritage variable et important du matériel composant les terrasses alluviales. Nous avons proposé une méthode pour estimer la quantité minimum d'héritage variable, dans le but de déterminer l'âge d'abandon des surfaces abandonnées puis les vitesses de glissement sur les failles. Les datations par isotopes cosmogéniques et OSL combinées aux mesures de décalages morphologiques impliquent des vitesses de glissement géologique court-terme de 0.8 mm/an pour la faille d'Anar et de 0.85 – 2 mm/an pour la faille de Deshir. Ces résultats nous permettent de discuter le rôle de ces failles dans l'accommodation de la déformation dans le centre et l'est de l'Iran, suggérant que la déformation cisaillante se répartit sur une zone plus large que le Lut et ses bordures, et est prise en compte par un plus grand nombre de failles, qu'initialement supposé. Les données géologiques et GPS disponibles sont encore en nombre insuffisant pour déterminer s'il y a ou non des incompatibilités entre déformation finie et déformation instantanée.

Ce travail a consisté à restaurer deux chaînes d'avant-pays arquées imbriquées situées dans la partie frontale des Alpes franco-suisses: les Chaînes Subalpines Septentrionales (CSS) et le Jura à leur front. Le Jura a été rétrodéformé à l'aide d'un logiciel de restauration en 3D UNFOLD et les CSS sur la base de coupes sériées. La restauration 3D du Jura indique champ de déplacement vers le front de l'arc. Nous montrons que le décollement du Jura doit s'enraciner dans des chevauchements crustaux supposés ou dans le décollement des CSS. Les données sur la chronologie des déformations ne permettant pas de distinguer les deux hypothèses, nous utilisons les résultats de la restauration des CSS pour proposer un nouveau modèle pour la propagation des déformations dans les Alpes Externes franco-suisses entre l'Oligocène et le Pliocène.