L'astronomie gravitationnelle a débuté en septembre 2015 avec la première détection de la fusion de deux trous noirs par LIGO. Depuis lors, plusieurs fusions de trous noirs et une fusion d'étoiles à neutrons ont été observées. Advanced Virgo a rejoint les deux observatoires LIGO dans la prise de données en août 2017, augmentant fortement les capacités de localisation du réseau. Afin d'exploiter pleinement le potentiel scientifique de ce nouveau domaine, un énorme effort expérimental est nécessaire pour améliorer la sensibilité des interféromètres. Cette thèse, développée dans ce contexte, est composée de deux parties. La première concerne Advanced Virgo : nous avons développé un budget de bruit automatique pour le bruit de fréquence du laser et nous avons effectué des mesures de caractérisation optique pour les cavités de bras kilométriques. Des pertes aller-retour aussi faibles que 80 ppm ont été mesurées. Elles sont parmi les plus basses jamais mesurées avec un faisceau de cette taille. La deuxième partie concerne la conception et le développement d'une cavité de filtrage de 300 m, un prototype pour démontrer la production de lumière squeezing dépendante de la fréquence avec les propriétés nécessaires pour une réduction du bruit quantique à large bande dans KAGRA, Advanced Virgo et Advanced LIGO. Nous avons contribué à la fois aux phases de conception et d'intégration du projet. Nous avons d'abord fait le design optique de la cavité, y compris les spécifications pour l'optique de la cavité et une estimation détaillée des sources de dégradation pour le squeezing. Nous avons donc développé un système de contrôle pour les miroirs, assemblé les suspensions et finalement aligné et mis la cavité en résonance avec la lumière laser / Gravitational wave astronomy has started in September 2015 with the first detection of a binary black-hole merger by LIGO. Since then, several black-hole mergers and a binary neutron star merger have been observed. Advanced Virgo joined the two LIGO detector in the observation run, in August 2017, highly increasing the localization capabilities of the network. In order to fully exploit the scientific potential of this new-born field, a huge experimental effort is needed to bring the instruments at their design sensitivity and to further improve them. This thesis, developed in this context, it is composed of two parts. The first is about Advanced Virgo: we have developed an automatic noise budget for the laser frequency noise and we have performed optical characterization measurements for the kilometric arm cavities. Round trip Losses as low as 80 ppm have been measured. They are among the lowest ever measured for beams of these size. The second part is about the design and development of a 300 m filter cavity, a prototype to demonstrate the frequency dependent squeezing production with properties needed for a broadband quantum noise reduction in the future upgrades of KAGRA, Advanced Virgo and Advanced LIGO. We have contributed to the design and integration phases of the project. We have first made the optical design of the cavity, including the the specifications for the main cavity optics and a detailed estimation of the squeezing degradation sources. We have then developed a local control system for the mirrors, assembled the suspensions, and finally aligned and brought the cavity in resonance with the laser light

Via la photosynthèse et la photomorphogenèse, la lumière contrôle fortement la ramification. Le rosier (Rosa hybrida L.) présente par exemple une inhibition complète du débourrement à l’obscurité. Mieux comprendre le mode d’action de la lumière offrira des possibilités nouvelles à l’horticulture. Peu de choses sont connues sur la signalisation de la lumière au cours du débourrement. Notamment, les rôles de chacun des photorécepteurs et des cytokinines (CK), hormones promotrices du débourrement, dans la transduction du signal lumineux n’ont pas été examinés. Dans ce travail, des apports exogènes et des dosages de CK à l’obscurité montrent que le photocontrôle du débourrement passe par la photorégulation des CK. La lumière contrôle la néosynthèse et le transport des CK depuis l’entre-nœud vers le bourgeon, et inhibe leur dégradation. Les CK néoformées initient le débourrement car elles régulent un ensemble de gènes majeurs du débourrement (signalisation des strigolactones, métabolisme et transport de l’auxine et des sucres, division et expansion cellulaires). Afin d’identifier les photorécepteurs impliqués dans ce processus, des études ont été menées chez le pois (Pisum sativum L.). Il en ressort que le profil de débourrement chez le pois est sous photocontrôle : basitone à la lumière, ce profil devient acrotone à l’obscurité ou suite aux simples et doubles mutations de phyA, phyB et cry1. Ces trois photorécepteurs jouent donc un rôle primordial sur les corrélations inhibitrices entre bourgeons. Des apports de CK permettent de restaurer le profil basitone du sauvage chez le mutant phyB, ce qui suggère que la signalisation de la lumière vers les CK passe par phyB. / Through photosynthesis and photomorphogenesis, light highly controls plant branching. Roses (Rosa hybrida L.) exhibit for example a strong inhibition of bud outgrowth under darkness. Better understanding the action of light in branching will give new opportunities to horticulturists. Yet, little is known about the light signalling pathway during bud outgrowth. In particular, the involvements of each photoreceptor and of cytokinins (CK), plant hormones acting as promoters of bud outgrowth, in the transduction of the light signal during bud outgrowth have not been assessed. In this work, exogenous applications and quantification of CK under darkness show that the photocontrol of bud outgrowth goes through the photo-regulation of CK. Light controls CK neo-synthesis and transport from the internode toward the bud, and inhibits their degradation. The neo-synthesised CK initiate bud outgrowth by regulating a set of major genes involved in bud outgrowth (strigolactones signalling, metabolisms and transports of auxin and of sugar, cell division and expansion). In order to identify the photoreceptors that are involved in this process, we studied pea (Pisum sativum L.) mutants. Our research indicate that the bud outgrowth profile along the stem is under photocontrol: being basitonic under white light, this profile becomes acrotonic under darkness or after mutations of phyA, phyB and cry1. These three photoreceptors thus play a major role in the control of the correlative inhibitions between buds. Since applications of CK allowed to restore the wild-type basitonic profile in the phyB mutant, this suggests that the light signalling pathway towards CK involves phyB.

Beaucoup d’applications en ingénierie demandent l’utilisation de matériaux intelligents qui peuvent se déformer en réponse à un stimulus extérieur. C’est dans ce contexte, que s’est posé ce projet de recherche. Bénéficiant d’un environnement pluridisciplinaire, grâce à l’association de deux axes de l'Institut Pascal : l’axe MMS (Mécanique, Matériaux et Structures) et l’axe PHOTON (Axe Photonique, Ondes, Nanomatériaux), cette thèse s’intègre parfaitement dans l’action transversale "Matériaux et Modélisations multi-échelles" du laboratoire. La première partie de ce travail s'appuie sur un système expérimental mis au point par une équipe américaine [Chang_10] qui permet la mesure sans contact du pH d'une solution en exploitant les caractéristiques photoniques du système. Ce système est composé d'un réseau d'hydrogel fixé sur un substrat rigide. Un modèle numérique est développé dans le but de simuler le fonctionnement de l'ensemble et d'optimiser le réseau d'hydrogel en vue d'applications dans le domaine médical. La seconde partie de ce travail concerne le développement d'une théorie sur le comportement mécanique de polymères sensibles à la lumière. L'objectif est d'établir une relation liant la déformation du matériau à l’intensité lumineuse. Les résultats obtenus sont comparés avec les résultats expérimentaux issus de la littérature. L'influence des interactions entre les molécules d'azobenzènes sur la déformation du matériau est étudiée. / Many engineering applications involve stimuli-responsive materials that can change their shape under the action of an external stimulus. It is in this context that this project takes place. Thanks to a multidisciplinary environment with the association of two lines of research of the Institut Pascal: the Mechanical area (Mechanic, Materials and structure) and the Photonic area (Nanostructures and Nanophotonics), this PhD perfectly fits with the “Materials and multi-scale Modeling” transversal action of the laboratory. The first part of this work relies on an experimental system developed by an American team [Chang_10] which allows to measure the pH of a solution without contact, making use of its photonic characteristics. This system is composed of a hydrogel network fixed on a rigid substract. A numerical model is developed in order to simulate its behavior and optimize the hydrogel network with a view to applications in the medical domain. The second part of this PhD is related to the development of a theory on the mechanical behavior of photo-sensitive polymers. The aim is to establish a link between the material deformation and the light intensity. The obtained results are compared to experimental ones from literature. The interaction influence of the azobenzenes molecules on the material strain is studied.

Exploiter le degré de liberté angulaire de la lumière pour contrôler les forces optiques ouvre une nouvelle voie pour la manipulation optique de systèmes matériels. Dans ce contexte, notre travail porte sur l’interaction lumière-matière en présence de chiralité, qu’elle soit matérielle ou ondulatoire. Expérimentalement, nous avons utilisé des gouttes de cristaux liquides cholestériques interagissant avec un ou plusieurs champs lumineux polarisés circulairement et nous avons apporté une description quantitative de nos observations. Notre principal résultat correspond à la démonstration que la pression de radiation optique peut être contrôlée par l’hélicité du photon. Ce phénomène est ensuite utilisé, d’une part pour faire une démonstration de principe du tri de la chiralité matérielle via une approche optofluidique et d’autre part pour réaliser un piège optique tridimensionnel sensible à la chiralité de l’objet piégé. / Exploiting the angular momentum degree of freedom of light to control the mechanical effects that result from light-matter exchanges of linear momentum is an intriguing challenge that may open new routes towards enhanced optical manipulation of material systems. In this context, our work addresses the interplay between the chirality of matter and the chirality of optical fields. Experimentally, this is done by using cholesteric liquid crystal droplets interacting with circularly polarized light and we provide with theoretical developments to quantitatively support our observations. Our main result is the demonstration of optical radiation force controlled by the photon helicity. This phenomenon is then used to demonstrate the optofluidic sorting of material chirality and the helicity-dependent three-dimensional optical trapping of chiral liquid crystal microspheres.

Dans cette thèse, je m'intéresse à la dynamique hétérogène et au phénomène de vieillissement dans les suspensions colloïdales de sphères dures et dans le modèle de sphères quasi-dures. Ces phénomènes sont étudiés par des techniques de diffusion de la lumière et par des simulations de dynamique moléculaire. La mesure expérimentale des fluctuations induites de la dynamique permet d'estimer quantitativement la taille des régions coopératives dans le système. Les simulations numériques permettent de valider ces mesures. <br />Dans l'étude de la dynamique hors équilibre, nous montrons que les systèmes très concentrés peuvent être équilibrés si le temps de mesure est suffisamment grand, environ dix fois le temps caractéristique de relaxation.

L'azote est une ressource importante pour la croissance des plantes, et pour les pathogènes des cultures. L'objectif de cette thèse est de proposer une modélisation mécaniste des dynamiques d'azote dans une plante de blé en post-floraison. Pour cela, une approche structure-fonction a été mise en oeuvre. Des expérimentations ont permis de caractériser les dynamiques spatio-temporelles d'azote dans la tige feuillée. La masse d'azote surfacique des limbes et des gaines diminuait avec la distance depuis le sommet du couvert, mais elle était homogène le long d'un limbe ou d'une gaine. Les dynamiques temporelles étaient identiques pour les gaines et les limbes suggérant que ces deux entités répondent de la même manière à la lumière interceptée et à l'état azoté de la plante. De plus, les dynamiques étaient synchrones pour tous les phytomères et identiques à un facteur d'échelle près. En période d'absence d'absorption d'azote racinaire, ces dynamiques suivaient une cinétique d'ordre un. Ces résultats ont permis de développer un modèle structure-fonction des dynamiques d'azote au sein de la structure botanique d'une tige feuillée. Les principales hypothèses de ce modèle sont: (i) la teneur en azote d'un limbe est déterminée par le turnover des protéines de l'appareil photosynthétique; (ii) les différentes entités de la tige feuillée partagent un pool commun d'azote mobile. Ce modèle a été validé sur une gamme contrastée de conditions environnementales avec un jeu unique de six paramètres. Les relations azote-éclairement sont une propriété émergente des processus décrits à l'échelle locale. Ce travail ouvre des perspectives pour simuler la régulation des dynamiques d'azote dans des modèles individus-centrés de peuplements végétaux.

Par ses implications cognitives et pragmatiques, la représentation graphique constitue un outil privilégié du projet architectural et urbain par lequel se manifestent et opèrent les manières de faire. Partant de cette hypothèse méthodologique, cette recherche tente de mieux définir le renouvellement des modes de production et de pensée de l'éclairage urbain à travers l'étude des usages de la représentation graphique chez les concepteurs lumière, principaux acteurs de ce renouveau issus de milieux professionnels divers. Trois types de sources sont utilisés : observation du travail d'agence, entretiens semi-directifs et surtout corpus graphique extrait de vingt projets (mises en lumière urbaines, plans lumière), analysé sur un mode monographique puis typologique. Les entretiens révèlent une démarche commune de type scénographique ainsi que l'importance du mouvement d'acculturation à la maîtrise d'oeuvre traditionnelle par lequel se construit la nouvelle profession de concepteur lumière. La production graphique des concepteurs lumière reflète largement ces caractéristiques, tirant sa spécificité d'un processus d'hybridation entre les formes graphiques de l'éclairagisme technique et celles du projet architectural et urbain, comme le montre l'analyse typologique du corpus. Plus largement, l'analyse graphique met en évidence le caractère actuel (Cauquelin, 1992), c'est-à-dire à la fois traditionnel et contemporain, des pratiques des concepteurs lumière. Cette actualité, questionnant les modes d'appréhension courant du projet architectural et urbain, a ainsi trait : - à leur champ de compétence et d'intervention, ni tout à fait technique ni tout à fait artistique, témoignant en outre d'une hybridation entre disciplines ; - sur le plan graphique, à leur usage de techniques mixtes et au brouillage de la frontière entre conception et communication ; - sur le plan esthétique, au mélange entre retour aux origines de la scénographie et création de dispositifs spatio-lumineux inédits.

Ce travail de thèse présente la mise au point d'une méthodologie de mesure de champs de déformations planes à l'échelle micrométrique. La mesure cinématique est faite par une méthode de grille qui analyse les déformations d'un réseau périodique attaché à la surface à étudier. Les grilles ont été réalisées par photolithographie interférentielle directe. Pour l'observation et la numérisation des réseaux, le choix s'est porté sur la microscopie interférométrique en lumière blanche qui donne accès à la topographie 3D de la surface d'intérêt. Une étude de bruit à permis d'optimiser la réalisation des réseaux pour l'application mécanique auxquels ils étaient destinés. Par ailleurs, l'application de déplacements de corps rigide a permis de mettre en évidence un problème de corrélation spatiale de ce bruit qui ne pouvait être ignoré. Ainsi, et en apportant un soin particulier sur la réalisation expérimentale des essais mécaniques, la résolution en déformation obtenue est de l'ordre de 1 à 2×10-3 pour une résolution spatiale d'environ 20 µm. Une première application concernant l'étude des déformations élasto-plastiques d'un acier ferritique a permis de valider la présente méthode, de l'étendre à l'étude de régions d'intérêt de plus grandes tailles et d'en souligner les points forts mais aussi les limites.

Le spectre de polarisation linéaire observé au bord solaire (second spectre solaire) révèle une structure riche d'informations. L'interprétation quantitative de ce spectre de polarisation nécessite de prendre en compte les taux de dépolarisation par les collisions isotropes avec les atomes neutres d'hydrogène. Ces taux sont très mal connus à l'heure actuelle. Le développement d'une méthode collisionnelle, applicable au grand nombre d'atomes présents dans le second spectre solaire, et qui soit suffisamment précise et efficace, est indispensable pour combler ce vide. L'objectif de cette thèse est de répondre à ce besoin urgent. Dans cette thèse nous avons développé une nouvelle méthode semi-classique pour calculer les taux de dépolarisation et les taux de transfert de polarisation des raies spectrales des atomes et des ions par collisions avec les atomes neutres d'hydrogène (Derouich et al. 2003a; Derouich et al. 2003b; Derouich et al. 2004a; Derouich et al. 2004b). Notre méthode est une extension de celle développée et appliquée avec succès aux élargissement des raies par collisions avec les atomes neutres d'hydrogène, dans les années 90, par Anstee, Barklem et O'Mara. Un grand avantage de notre méthode est qu'elle n'est pas spécifique à un atome/ion perturbé donné; elle peut Ítre facilement appliquée à n'importe quel état de n'importe quel atome. Nous avons développé un code numérique pour calculer les taux de dépolarisation par notre nouvelle méthode, code inspiré de celui qui calcule l'élargissement des raies de Anstee, Barklem et O'Mara. Nous avons calculé les taux de dépolarisation pour les états $p$ $(l=1)$, $d$ $(l=2)$ et $f$ $(l$=3) des atomes neutres. Nous avons fourni des tableaux de données simples d'utilisation et permettant de déterminer les taux de dépolarisation pour de nombreux niveaux par interpolation ou par extrapolation. Nous avons étendu notre méthode et le code numérique qui lui est associé aux atomes une fois ionisés. Dans le but de valider notre théorie, nos résultats ont été comparés à des résultats de chimie quantique quand cela est possible. Les différences entre nos taux de dépolarisation et ceux obtenus par une approche de chimie quantique, dans les cas des atomes Na I, Mg I, et Ca I et l'ion Ca II, sont toujours inférieurs à 20 $\%$. De plus, nous nous sommes intéressé au cas important du SrI $5 p$ $^1P_{1}$: une erreur de 20-30 \% est attendue par rapport à des résultats basés sur un potentiel d'interaction hybride considéré comme étant le plus précis (section 6.5.1). Nos résultats ont été aussi comparé à ceux que nous avons obtenus en utilisant un potentiel de Van der Waals. Les taux de dépolarisation obtenus en utilisant ce potentiel sont largement sous-estimés. Nous avons ensuite interprété les observations des taux de polarisation linéaire de la raie \mbox{SrI 4607 Å}, obtenues avec THEMIS en Décembre 2002 par V. Bommier et G. Molodij, en terme de champ magnétique turbulent. Nous avons introduit nos taux de dépolarisation dans le code de transfert de rayonnement en présence de champ magnétique associé au formalisme développé par Landi Degl'Innocenti, Bommier et Sahal-Bréchot (1990). La détermination du champ magnétique dépend de faÁon très sensible de celle des vitesses microturbulente et macroturbulente. Nous avons déterminé Ces vitesses par superposition des profils des intensités théoriques, obtenus dans l'hypothèse d'une atmosphère non-magnétisée, à ceux observés. La différence entre la polarisation calculée pour une atmosphère non-magnétisée et la polarisation observée de la raie SrI 4607 Å $\;$ est cohérente avec la présence d'un champ magnétique moyen de 46 Gauss dans les région entre 200 et 300 km au-dessus du niveau correspondant à la profondeur optique $\tau_{5000}=1$. Enfin, nous avons montré qu'une erreur inférieure à 20 $\%$ sur les taux de dépolarisation correspond à une erreur inférieure à 10 $\%$ sur le champ magnétique turbulent qui en dérive. Cette erreur entre bien dans la barre d'erreur attendue sur la valeur du champ magnétique validant complètement notre méthode semi-classique de calcul des taux de dépolarisation pour contribuer à l'interprétation du second spectre du soleil.

Ce travail concerne l'influence de la température sur la structure et la dynamique des protéines collectrices de lumière des bactéries pourpres dans leur environnement natif, les membranes intracytoplasmiques.<br />Pour mener à bien ces études, nous avons développé au laboratoire une approche de “calorimétrie fonctionnelle” dans les membranes intracytoplasmiques par des techniques de spectroscopie d'absorption, de dichroïsme circulaire et de Raman de résonance. Nous avons analysé l'effet de la température sur les propriétés spectrales de la protéine LH1 en utilisant les molécules de bactériochlorophylles comme marqueur naturel de l'assemblage des polypeptides transmembranaires, constituant l'anneau de LH1. Il existe dans la littérature de nombreuses études sur les processus d'auto-assemblage de ces protéines antennes, mais toutes réalisées après solubilisation en présence de détergent. C'est pourquoi nos études ont été réalisées sans ajout de détergent ou autres agents chaotrophes, mais directement sur les membranes intracytoplasmiques contenant la protéine LH1 surexprimée naturellement, dans le but de comparer les chemins de dissociation-réassociation de ces protéines selon qu'elles sont extraites ou non de leur milieu natif.<br />Nous avons montré que la variation de température autour de valeurs proches des conditions physiologiques révèle la dynamique de la structure des protéines LH1 et LH2. Ces résultats mettent en évidence l'existence d'un équilibre entre deux formes spectrales démontrant une flexibilité conformationnelle des protéines antennes dans leur environnement natif. <br /> A des températures élevées, nous montrons qu'il est possible de dissocier de manière réversible la protéine LH1, mais que le processus de dissociation et réassociation de la protéine suit un chemin différent de celui observé à partir de la protéine solubilisée.<br /> Ces études montrent l'importance des interactions entre bactériochlorophylles pour l'oligomérisation et le fonctionnement des protéines antennes dans leur “milieu naturel”