Le diamant est souvent défini comme le matériau ultime pour la réalisation de composants à semi-conducteurs pour des applications d'électronique de puissance. Bien que plusieurs interrupteurs de puissance en diamant soient parus à l'échelle mondiale, ils sont à l'heure actuelle à l'état de prototype et de preuve de concept. Il est donc nécessaire de comprendre leurs mécanismes de fonctionnement afin de pouvoir utiliser tout leur potentiel dans des convertisseurs de puissance. Dans cette thèse, l'analyse se focalise sur des diodes Schottky en diamant de structure pseudo-verticale. Des caractérisations statiques et en commutation des diodes Schottky ont tout d'abord été réalisées. Elles ont permis d'extraire les caractéristiques des composants et de les intégrer dans des convertisseurs de puissance afin d'analyser leur comportement en commutation. L'utilisation et la gestion des diodes dans des convertisseurs ont ensuite été étudiées. Ces études ont permis de proposer des modifications de la structure des diodes afin d'améliorer la performance de leur intégration dans des convertisseurs de puissance. Finalement l'analyse théorique des performances d'une diode Schottky en diamant dans un convertisseur est réalisée. La comparaison entre ces performances et celles d'une diode Schottky en SiC a permis de mettre en évidence les particularités des composants en diamant ainsi que les bénéfices qu'ils peuvent apporter à l'électronique de puissance. / Diamond is considered as the ultimate semiconductor for power electronics applications. Even if diamond semiconductor devices have been realized worldwide, it is still prototype or proof of concept devices. It is then necessary to understand how do they operate to use their entire benefits in power converters. In this thesis, we focused the analysis on pseudo-vertical diamond Schottky diodes. Firstly, static and switching characterizations have been realized. They allow us to extract devices characteristics in the way to integrate them in power converters to analyze their switching abilities. Management of diodes in power converters is then studied. These studies allow us to propose device structure modifications in the way to improve diodes performances and their integration in power converters. Finally, a theoretical analysis on a diamond Schottky diode performances in a power converter is realized. It has been compared to the performances of a SiC Schottky diode. It highlights the particularities of diamond devices and the benefits they might bring to power electronics applications.

Cette thèse s'intéresse à la dynamique des prismes orogéniques à travers l'étude du cas Himalayen. J'ai utilisé une approche pluri-disciplinaire combinant modélisation numérique, cartographie de terrain, analyse structurale et microstructurale, thermochronologie Ar-Ar et détermination des pics de température métamorphique par RSCM (Raman Spectroscopy of Carbonaceous Material).La modélisation numérique m'a permis d'apporter des contraintes sur les paramètres contrôlant la géométrie actuelle de la chaine. A la suite de cette étude, je propose que les variations latérales observées le long de la chaîne Himalayenne soient générées par la combinaison de deux mécanismes : 1) l'advection asynchrone d'une rampe crustale sous le Moyen Pays Himalayen le long de différents segments, qui entraine la présence et le déplacement de la transition topographique le long de la chaîne; 2) des variations dans le contraste rhéologique entre le plateau du Tibet et la croûte continentale Indienne, qui controlent la formation des klippes et influence la largeur de la chaîne.Le travail de terrain a permis d'apporter des données sur une zone jusqu'alors peu documentée de l'Ouest Népalais. Les observations réalisées, ainsi que les analyses effectuées sur les échantillons rapportés de cette campagne de terrain, m'ont amené à proposer une nouvelle coupe géologique pour cette zone. L'existence du “lesser Himalayan Duplex”, jusqu'alors utilisé pour expliquer cette zone, est ainsi discuté ainsi que la géométrie et la signification du “Ramgarh Thrust”.Par ailleurs, un code de modélisation numérique a été développé afin d'étudier les mécanismes thermiques ayant lieu dans la croûte continentale en cours de migmatisation. Ce modèle, appliqué au massif métamorphique de El Oro en Equateur, nous a amené à mettre en évidence l'existence de mécanismes de convection crustale, lors de la migmatisation, dans cette région. Cette étude méthodologiquement proche de celle réalisée sur le prisme orogénique himalayen, apporte des contraintes sur la formation et la dynamique des plateaux continentaux. / This PhD focuses on the dynamics of orogenic wedges using the Himalayas as a case study. I used a multi-disciplinary approach combining numerical modeling, field mapping, structural and microstructural analysis, Ar-Ar thermochronology and metamorphic peak temperature estimation by RSCM (Raman Spectroscopy of Carbonaceous Material) to provide geometrical and timing constraints on the development and evolution of an upper-crustal scale nappe system.Numerical modeling provided the intuition on the parameters that control the current geometry of the belt. According to this study, I propose that along-strike variations observed along the Himalayan Belt are generated by two parallel mechanisms: 1) The asynchronous underthrusting of a crustal ramp beneath the Lesser Hiamalaya, responsible for the presence and displacement of the topographic transition observed along the belt; and 2) variations in the rheological contrast between the Tibetan Plateau and the colliding Indian continental crust, controlling the formation of klippes and the range width.The fieldwork campaign allowed us to bring new data on an area so far poorly documented: the far western Nepal. Field observations as well as analyses performed on samples collected during the field campaign led us to propose a new geological cross section for this area. The existence of the lesser Himalayan duplex, used so far to explain the structure of the belt in the Karnali River area (Western Nepal), is discussed as well as the geometry and tectonic significance of the Ragmarh thrust.In a parallel study, a numerical code has been developed in order to study the thermal behavior of a partially melted continental crust. This model, applied to the El Oro massif in Equator, led us to show the likely presence of crustal convection during partial melting for this area, in the Triassic. This study is similar to the one on the Himalayan orogenic wedge from a methodological point of view and brings new constraints on the formation and kinematics of continental plateau.

Les disques de gaz et de poussières entourant les étoiles jeunes sont d'une importance capitale pour notre compréhension de la formation planétaire. Les observations de ces disques permettent d'avoir un niveau de détails sans précédent sur ces derniers et apportent des contraintes toujours plus fortes sur leur structure et sur les modèles de formation planétaire. Les parties de ces disques les plus proches de l'étoile sont néanmois encore assez mal connues; en effet, pour pouvoir résoudre ces parties internes pour les étoiles jeunes les plus proches de la Terre, un télescope de 100 mètres de diamètre serait nécessaire, ce qui est technologiquement et financièrement impossible actuellement. L'interférométrie permet de contourner ce problème en combinant la lumière de paires de télescopes, permettant ainsi un plus grand pouvoir de résolution. Ma thèse à portée sur l'observation et l'étude des parties internes des disques circumstellaire d'étoiles de type T Tauri. Une étude statistique sur l'environnement de ces étoiles y est présentée, ainsi que leur modélisation par un modèle prenant en compte les mécanisme d'émission et de diffusion de la lumiere par la poussière. La modélisation de disque circumstellaires par un code de transfert radiatif et en combinant des données interférométriques, photométriques et spectroscopiques est aussi abordée. / Observing gas and dusty disks around young stars are of utmost importance for our knowledge about planetary formation. Observations of these disks bring unprecedented details about their structure and composition, and provide stronger and stronger constrains on planetary formation models. However, the inner parts of these disk are still barely known. indeed, a 100 m diameter telescope would be required in order to resolve these inner region, for the closest young stars; nowaday, the construction of such telescope is impossible technologically and financially. By combining the light of pairs of telescopes, the interferometry technique is able to reach the sufficient resolving power, and permits us to observe the inner parts of circumstellar disks. My thesis has been focused on the observation and study of the inner part of TTauri's circumstellar disks. I present in this manuscript a statistical study on the environment around these stars, along with its modeling by taking into account thermal emission and light scattering of the disk. Finally, I present a more complete modelling for some of these stars, done by constraining spectroscopic, interferometric and photometric datasets with a radiative transfer code.

Depuis de nombreuses années, le déploiement des TIC dans la prise en charge médicale de pathologies chroniques joue un rôle majeur notamment dans l’évolution des pratiques de santé et l’amélioration du bien-être du patient. Les pathologies chroniques sont de nature longue et évolutive et nécessitent un suivi régulier effectué par une équipe pluridisciplinaire où différents acteurs interviennent auprès du patient. Le patient à son tour, est amené à respecter à domicile, un protocole de soins défini et personnalisé par cette équipe. Cependant, la forme dans la quelle le contenu du protocole est représenté n’est pas forcément complète ni facile à comprendre par les patients. De plus, chaque patient est unique, et la définition du protocole de soins doit être personnalisée et appropriée à ses soins et traitements individuels, parfois même à ses souhaits et contraintes personnelles. L’expertise du patient sur sa maladie chronique est une information précieuse que nous souhaitons intégrer dans un protocole de soins personnalisé afin d’améliorer la prise en charge médicale, le suivi à distance de la maladie chronique et à terme améliorer la connaissance de la pathologie chronique. Pour ce faire,nous avons proposé (i) un langage de représentation informatisée de protocole de soins personnalisé, destiné aux professionnels de santé et aux patients,suffisamment simple,intuitif et facile à comprendre.(ii) une ontologie de l’expertise patient (tirée de son vécu avec la pathologie) permettant de signaler des imprévus dans le déroulement du protocole (actions non prévus ou évènements non prévus). / For several years, the deployment of information and communication technologyintothemanagementofchronicalpathologiesistakingaconsiderableplace, more particularly in the evolution of health’s practices and in the improvement of the well-being of the patient Chronical pathologies are of long duration and they need to be under a regular monitoring of the healthcare professional, composed of multidisciplinary or different actors in charge with the patients. On the other side the patients are alsochargedoffollowingahealthcareprotocolathomepreviouslydefinedbythe health care team. Nevertheless, the different forms of representing the contests of this protocol, it is not always complete and comprehensible for the patients. Furthermore, each one of the patients is unique and a proper definition of the health care protocol must be personalised and conform to his individual treatment and even to his personal wishes or constraints. But this is not the case of information guides or medical references that are supplied in general. With the intent to improve the interaction between the patient and the healthcareprofessionalsrelatedtothehealthcareprotocol,wepropose(i)alanguagefor the computerised representation of the healthcare protocol, sibling the healthcare professionals and the patients, enough simple, intuitive and easy to understand, (ii) an ontology for the patient expertise (based on his experience on the disease) allowingsotheinteractionofthepatientwithhishealthcareprotocolbyreporting all the unexpected behaviours. These behaviours are events that are not defined in the initial health care protocol.

Le potentiel de production d'hydroélectricité à l'aide de micro centrales hydroélectriques est sous-exploité en Europe. L'exploitation de petites chutes d'eau, à l'aide des vis d'Archimède, est un moyen de production d'énergie renouvelable récent et en voie de développement. Cette thèse étudie les performances hydrauliques de ce type de turbine. Une première partie du travail a porté sur la mise en place d'un dispositif expérimental, à échelle réduite, permettant de tester pour des conditions hydrauliques et des paramètres géométriques variés les performances hydrauliques d'une vis d'Archimède. Un modèle théorique semi-analytique permettant de déterminer les performances de la vis a été développé puis validé à l'aide des résultats expérimentaux. Les écoulements complexes au sein de cette turbine sont étudiés par le biais d'une modélisation numérique 3D instationnaire, validée expérimentalement. La compréhension de la structure de l'écoulement a alors permis de développer un nouveau modèle théorique permettant de déterminer avec plus de précision le débit de fuite qui est à l'origine d'une perte significative de rendement. Ces résultats permettent d'envisager l'implémentation d'un modèle de dimensionnement industriel. / The potential for hydropower generation using micro-hydro plants is still under exploited in Europe. The Archimede Screw Generators are a growing technology convenient for low-head hydraulic sites. This thesis studies the hydraulic performance of this turbine. The first part of thiswork presents an experimental device using a laboratory screw scale. This device allows to test screw performance for various hydraulic conditions and geometrical parameters. A theoretical model predicting the screw performance has then been developed and validated with experimental results.The complex flows occurring within the screw are studied thanks to 3D and unsteady numerical simulations. The numerical results are validated experimentally. The insights provided on the flow structure permit to develop a new leakage model. These leakages are a major source of efficiency loss. Eventually, all these results will allow the implementation of an industrial dimensioning model.

Les travaux présentés dans ce mémoire sont consacrés à l'étude des processus d'adsorption des anions phosphate par la rouille verte ferrique carbonatée et la ferrihydrite. L'objectif final vise une application au traitement des eaux usées en milieu rural. La synthèse des deux oxydes de fer a été réalisée et leurs propriétés physico-chimiques caractérisées. Un intérêt particulier a été consacré à comparer les propriétés structurales de la rouille verte ferrique en fonction de différents paramètres de synthèse. Une étude approfondie des propriétés physico-chimiques de surface de la ferrihydrite par spectroscopie de photoélectrons X a quant à elle été réalisée. La réactivité de ces deux oxydes a ensuite été abordée en mode discontinu où l'équation cinétique du pseudo-second ordre et le modèle d'isotherme de Freundlich offrent les meilleurs ajustements. L'influence de divers paramètres a été prise en compte comme le pH, la force ionique, etc. Le mode continu a été envisagé sur un matériau de filtration constitué de l'oxyde de fer déposé sur de la pouzzolane. La méthode de fabrication ainsi que les conditions optimales de préparation du matériau de filtration ont été déterminées. Les mécanismes d'adsorption en condition de flux hydrodynamique ont alors mis en évidence des phénomènes advectifs, diffusifs et une régionalisation de l'eau régissant l'adsorption au sein de la colonne. Des informations telles que les capacités d'adsorption ou l'influence du débit sur le processus d'adsorption ont pu être également obtenues. Une expérience préliminaire sur une eau usée prétraitée met finalement en évidence une quantité adsorbée particulièrement intéressante pour une application industrielle potentielle / The Ph.D. work, presented in this manuscript, is devoted to evaluating phosphate adsorption process on carbonate ferric green rust and ferrihydrite. The main objective concerns an application for the treatment of waste water in rural areas. Both iron oxides are first synthesized and their physico-chemical properties characterized. The ferric green rust structural properties differences as a function of synthesis parameters such as aging period and addition of hydrogen peroxide solution is of particular interest. A detailed study of surface physico-chemical properties by X Photoelectron Spectroscopy is carried out in the case of ferrihydrite. The reactivity of these two iron oxides is then evaluated in batch experiments. Adsorption process follows the pseudo-second order kinetic equation and Freundlich isotherm model which give the best adjustments of experimental data. The influence of various parameters such as pH, ionic strength, etc on phosphate adsorption is also taken into account. Column experiments are afterwards carried out by using filtration material constituted of iron oxide deposited onto pozzolana. The optimal conditions to prepare this filtration material are naturally predetermined. Phosphate adsorption in hydrodynamic mode is characterized by advective and diffusive mechanisms and water regionalization which govern the adsorption process in the column. Moreover, phosphate adsorption capacity and flow rate influence on adsorption process are obtained. Finally, a preliminary experiment on a pre-treated waste water finally shows that the filtration material is potentially interesting for an industrial application

L’objectif de cette thèse est la modélisation et l’étude de systèmes biologiques par l’intermédiaire de méthodes formelles. Les systèmes biologiques démontrent des comportements continus mais sont aussi susceptibles de montrer des changements abrupts dans leur dynamiques. Les équations différentielles ordinaires, ainsi que les systèmes dynamiques hybrides, sont deux formalismes mathématiques utilisés pour modéliser clairement de tels comportements. Un point critique de la modélisation de systèmes biologiques est la recherche des valeurs des paramètres du modèle afin de reproduire de manière précise un ensemble de données expérimentales. Si aucun jeu de paramètres valides n’est trouvé, il est nécessaire de réviser le modèle. Une possibilité est alors de remplacer un paramètre, ou un ensemble de paramètres, définissant un processus biologique par une fonctiondépendante du temps.Dans le cadre de cette thèse, nous exposons tout d’abord une méthode pour la révision de modèles hybrides. Pour cela, nous proposons une approche gloutonne appliquée à une méthode de contrôle optimal utilisant les mesures d’occupations etla relaxation convexe. Ensuite, nous étudions comment analyser les propriétés dynamiques d’un modèle à temps discret en utilisant la simulation ensembliste. Dans cet objectif, nous proposons deux méthodes basées sur deux outils mathématiques.La première méthode, qui se repose sur les polynômes de Bernstein, est une extension aux systèmes dynamiques hybrides, de l’outil de calcul ensembliste Sapo [1]. La seconde méthode utilise les représentations de Krivine-Stengle [2] pour permettre l’analyse d’atteignaiblité de systèmes dynamiques polynomiaux. Enfin, nous proposons aussi une méthodologie pour générer des systèmes dynamiques hybrides modélisant des protocoles biologiques expérimentaux. Les méthodes précédemment proposées sont appliquées sur divers études biologiques. Nous étudions tout d’abord un modèle de la production d’hémoglobinedurant la différentiation des érythrocytes dans la moelle [3]. Pour permettre la construction de ce modèle, nous avons dans un premier temps généré un ensemble de jeux de paramètres valides à l’aide d’une méthode de type Monte-Carlo. Dans un second temps, nous avons appliqué la méthode de révision de modèle afin de reproduire plus précisément les données expérimentales [4]. Nous proposons aussi un modèle préliminaire des effets à faibles doses du Cadmium sur la réponse du métabolisme à différentes étapes de la vie d’un rat. Enfin, nous appliquons les techniques d’analyse ensembliste pour la validation d’hypothèses sur un modèle d’homéostasie du fer [6] dans le cas où des paramètres varient dans de larges intervalles.Dans cette thèse, nous montrons aussi que le protocole associé à l’étude de la production d’hémoglobine, ainsi que le protocole étudiant l’intégration du Cadmium durant la vie d’un rat, peuvent être formalisés comme des systèmes dynamiques hybrides, et servent ainsi de preuves de concepts pour notre méthode de modélisation de protocoles expérimentaux / The purpose of this thesis is the modelling and analysis of biological systems with mechanistic models (in opposition with black-box models).In particular we use two mathematical formalisms for mechanism modelling: hybrid dynamical systems and polynomial Ordinary Differential Equations (ODEs).Biological systems modelling give rise to numerous problem and in this work we address three of them.First, the parameters in the differential equations are often uncertain or unknown.Consequently, we aim at generating a subset of valid parameter sets such that the models satisfy constraints deducted from some experimental data.This problem is addressed in the literature under the denomination of parameter synthesis, parameter estimation, parameter fitting, or parameter identification following the context.Then, if no valid parameter is found, one solution is to revise the model. This can be done by substituting a law in place of a constant parameter.In the literature, models with uncertain parts are known as grey models, and their studies can be found under the term of model identification.Finally, it may be necessary to ensure the correctness of the built models using validation, or verification, methods for a continuous over-approximation of the determined valid parameters.In this thesis we study the parameter synthesis problem, in the Haemoglobin production model case study, using an adaptation of the classical method based on Monte-Carlo sampling, and numerical simulations.To perform model revision of hybrid dynamical systems we propose an iterative scheme of an optimal control method based on occupation measures, and convex relaxations.Finally, we assess the quality of a model using set-based simulations, and reachability analysis.For this purpose, we propose two methods: the first one, which relies on Bernstein expansion, is an extension for hybrid dynamical systems of the reachability tool sapo , while the other uses Krivine-Stengle representations to perform the reachability analysis of polynomial ODEs.We also provide a methodology to generate hybrid dynamical systems modelling biological experimental protocols.All of these proposed methods were applied in different case studies.We first propose a model of haemoglobin production during the differentiation of an erythrocyte in the bone marrow.To develop this model we first applied the Monte-Carlo based parameters synthesis, followed by the model revision to correctly fit to the experimental data.We also propose a hybrid model of Cadmium flux in rats in the context of an experimental protocol, as well as a preliminary study of the effect of low dose Cadmium on a Glucose response.Finally, we apply the reachability analysis techniques for the validation on large parameters set of the iron homoeostasis model developed by Nicolas Mobilia during his Phd.We note the haemoglobin production model, as well as the glucose reponse model can be formalised, in their experimental context, as hybrid dynamical systems. Thus, they serve as proof of concept for the methodology of biological experimental protocols modelling.

Le présent travail de thèse a pour objectif de développer un outil de modélisation par transition d’échelles sous forme de machine d’essais virtuels. Celle-ci, utilisée conjointement aux codes de calculs de structures, permet de déterminer le comportement anisotrope complexe de composites à matrice polypropylène chargés en fibres de verre courtes sous sollicitations dynamiques. La microstructure en cœur-peau induite par le procédé d’injection du matériau est investiguée expérimentalement par μCT. Le comportement dynamique est caractérisé pour des vitesses de déformation allant jusqu’à 200s-1 au moyen d’une une méthodologie expérimentale basée sur l’utilisation d’un joint d’amortissement et d’une optimisation des éprouvettes. Les mécanismes d’endommagement sont analysés expérimentalement par essai in situ. Ils mettent en évidence le phénomène d’endommagent prépondérant qui est la décohésion de l’interface fibre matrice. Basé sur ces résultats expérimentaux, l’approche multi échelles développée consiste en une méthode de Mori Tanaka incrémentale appliquée à une matrice élastoviscoplastique et des renforts enrobés intégrant l’évolution de l’endommagement à l’échelle mésoscopique. L’endommagement introduit dans les enrobages perturbe le transfert de charge entre la matrice et les renforts. De plus, la dépendance à la vitesse de déformation, aux orientations et aux taux de fibre du modèle sont corrélés par des essais. La machine d’essais virtuels est validée par modélisation de structures. L’outil prédictif ainsi développé prend en compte le minimum nécessaire à la description de la microstructure tout en étant fiable et pertinent dans la modélisation de composites sous sollicitations dynamiques modérées. / The current work focuses on the development of a micromechanical modeling tool in the form of a virtual test machine which, used with the structural calculation codes, allows to determine the complex anisotropic behavior of polypropylene matrix composites reinforced with short glass fibers under dynamic loading. The core-skin microstructure induced by the material injection process is investigated experimentally by μCT. The dynamic behavior is characterized for strain rates of up to 200s-1 using an experimental methodology based on the use of a damping joint and specimen optimization. The mechanisms of damage are analyzed experimentally by in situ SEM testing. They highlight the importance of the debonding phenomenon in the damage scenario. Based on these experimental results, the multiscale approach developed consists of an incremental Mori Tanaka method applied to an elastoviscoplastic matrix and coated reinforcements integrating the evolution of damage at the mesoscopic scale. The damage introduced into the coatings disturbs the load transfer between the matrix and the reinforcements. In addition, the strain rate, orientation, and fiber rate dependence of the model are correlated by testing. The virtual testing machine is validated by modeling structures. The developed predictive tool thus takes into account the minimum necessary to describe the microstructure while being reliable and relevant in the modeling of composites under moderate dynamic stress.

Chaque cellule vivante sur notre Terre est entourée d'une membrane lipidique. Les protéines résidant dans la membrane exécutent multitude de fonctions essentielles pour la survivance de la cellule. Parmi eux sont le transport actif et passif dans et hors de la cellule, la signalisation et la catalyse des réactions.Une des plus grandes familles de protéines membranaires sont rhodopsins microbiennes, qui utilisent l'énergie de la lumière pour leur fonction. Les membres de cette famille comptent parmi eux les pompes de protons, cations et anions, entraînée par l'illumination, les canaux ioniques activés par l'illumination et, finalement, photorécepteurs. Bien que les aspects fondamentaux de leur fonctionnement ont été connus depuis un certain temps, il ya une abondance de questions sans réponse. Dans cette thèse, plusieurs structures de rhodopsines microbiennes (y compris la première structure de protéorhodopsine et la première structure de la pompe à sodium) sont présentés et analysés. Les structures ouvrent la voie pour comprendre les similitudes et les différences entre les différents rhodopsines microbiennes et pour exploiter cette connaissance pour créer de meilleurs instruments à base de rhodopsines microbiennes pour des applications biologiques, par exemple, dans le domaine de optogenetics.Alors que la première partie de ce travail porte sur les nouvelles structures de rhodopsines microbiennes, la deuxième partie présente l'approche de simulation pour comprendre la signalisation en fonction des rhodopsines sensorielles dans phototaxie. Les domaines HAMP des protéines transductrices des signals des rhodopsines sensorielles sont étudiés au moyen de la dynamique moléculaire, et il est démontré que les simulations peuvent être utilisés pour la construction et la validation des structures atomiques des domaines de signalisation, ainsi que pour la compréhension des changements conformationnels associée à signalisation, initié par les transformations des rhodopsine sensorielles.La troisième et la dernière partie décrit le travail sur la protéine IPCT-DIPPS de Archaeoglobus fulgidus, une enzyme catalysant deux étapes consécutives de di-inositol-phosphate biosynthèse. La structure résolue peut servir de modèle pour comprendre le mécanisme catalytique de transférases CDP-alcool, une grande famille de protéines comptant des milliers de membres, parmi lesquels sont cinq protéines humaines, qui catalysent les étapes majeures de la biosynthèse des lipides. La structure a également été utilisé pour prédire les sites de liaison des ligands sur le site actif de l'enzyme et pour proposer le mécanisme d'action catalytique.Pour résumer, cette thèse présente les études structurales de diverses protéines membranaires par la cristallographie aux rayons X et la modélisation qui font progresser notre compréhension des aspects fondamentaux et pratiques de fonctionnement des protéines membranaires. / Every living cell on Earth is surrounded by a lipid membrane. Proteins residing in the membrane perform a variety of functions crucial for the cell's survival. Among them are active and passive transport in and out of the cell, signaling and reaction catalysis.One of the largest membrane protein families are microbial rhodopsins, which utilize light energy for their function. Members of this family count among them light-driven proton, cation and anion pumps, light-gated ion channels and photoreceptors. While the basic aspects of their functioning have been known for some time, there is a plenty of unanswered questions. In this dissertation, several structures of microbial rhodopsins (among them the first proteorhodopsin structure and the first light-driven sodium pump structure) are presented and analyzed. The structures open the way for understanding the similarities and differences between the various microbial rhodopsins and for exploiting this understanding to create better microbial rhodopsin-based instruments for biological applications, for example, in the field of optogenetics.While the first part of this work deals with the novel structures of microbial rhodopsins, the second part presents the simulation approach for understanding the sensory rhodopsin-based signaling in phototaxis. The HAMP domains of the sensory rhodopsin transducer protein are studied by means of molecular dynamics, and it is demonstrated that the simulations may be used for building and validating the atomic structures of signaling domains, as well as for understanding the signaling-associated conformational changes, initiated by light-driven sensory rhodopsin transformations.The third and the last part describes the work on the Archaeoglobus fulgidus IPCT-DIPPS proteins, an enzyme catalyzing two consecutive steps of di-inositol-phosphate biosynthesis. The determined structure may serve as a model for understanding the catalytic mechanism of CDP-alcohol transferases, a large family of proteins counting thousands of members, among which are five human proteins that catalyze the major steps of lipid biosynthesis. The structure was also used to predict the binding sites of the ligands at the enzyme active site and to propose the mechanism of catalytic action.To sum up, this dissertation presents the structural studies of various membrane proteins by means of X-ray crystallography and modeling that advance our understanding of fundamental and practical aspects of membrane protein functioning.

Le Génie Electrique, en général, et l'électronique de puissance, en particulier, prend une part de plus en plus importante dans les systèmes embarqués. La fiabilité des systèmes électroniques dépend fortement de la gestion de leur température. Les systèmes de refroidissement actuels sont lourds, volumineux, et consommateurs d'énergie, ce qui est en désaccord avec les systèmes embarqués. Il est donc nécessaire de chercher de nouveaux systèmes, plus fiables, plus légers, et moins énergivores. Le sujet de cette thèse porte sur l'utilisation des ferrofluides, suspensions colloïdales magnétiques, à basse température de Curie, dont les propriétés magnétiques varient fortement avec la température entre l'ambiante et une centaine de degrés Celsius afin de les utiliser comme liquide caloporteur dans les systèmes de refroidissement. Les propriétés magnétiques fortement dépendantes de la température d'un tel fluide permettent la mise en mouvement de ce dernier par l'action couplée d'un champ magnétique et d'un gradient de température alors que toutes les pièces solides restent fixes. Le système de refroidissement n'est alors plus assujetti à l'usure de la pompe permettant la circulation du fluide caloporteur. Le système est ainsi globalement plus fiable et moins consommateur d'énergie. L'énergie de mise en mouvement du ferrofluide étant extraite directement des pertes des composants. Le comportement des ferrofluides est trop méconnu à l'heure actuelle pour concevoir et optimiser une pompe statique magnétothermique. Un effort important de modélisation et de caractérisation doit être mené. Ce manuscrit présente une étude pratique vérifiant le principe de création de pression hydrostatique par couplage magnétothermique. Une modélisation de la distribution des forces locales mettant en mouvement le ferrofluide ainsi que la mise en place d'outil permettant la caractérisation des ferrofluides sont également présentées. Les efforts de caractérisation se sont concentrés sur la rhéologie, au regard du champ magnétique, du cisaillement et de la température, ainsi que sur le comportement magnétique du ferrofluide à différentes températures. / The Electrical Engineering in general and power electronics, in particular, plays an increasingly important role in embedded systems. The reliability of electronic systems strongly depends on the management of their temperature. Cooling systems today are heavy, bulky, and consumers of energy, which is in disagreement with embedded systems. It is therefore necessary to look for new systems, more reliable, lighter and use less energy. The subject of this thesis focuses on the use of ferrofluids, magnetic colloidal suspensions at low Curie temperature, the magnetic properties vary strongly with temperature between ambient and one hundred degrees Celsius, for use as coolant in cooling systems. The magnetic properties strongly dependent on the temperature of such fluid allow the actuation of the latter by the action of a magnetic field coupled at a temperature gradient so that all solid parts are stationary. The cooling system is no longer subject to the wear of the pump for the circulation of the coolant. The system is thus globaly more reliable and less energy consuming. The energy for moving the ferrofluid being extracted directly losses components. The behavior of ferrofluids is too little known today to design and optimize a pump magneto static. A major effort of modeling and characterization should be conducted. This manuscript presents a practical study verifying the principle of hydrostatic pressure created by magnetothermal coupling. A modeling of the distribution of local forces by moving the ferrofluid and the development tool for the characterization of the ferrofluids are also presented. Characterization efforts focused on rheology, under the magnetic field, shear and temperature, as well as on the magnetic behavior of the ferrofluid at different temperatures.