Dans une première partie nous considérons le système {YSZ || (0001)_alpha-Al2O3} ({couche||substrat}) obtenu par voie sol-gel pour lequel des traitements thermiques induisent la formation d'îlots YSZ épitaxiés plats (interfaces (1) et (2); substrat plan) ou bombés (interface (3); substrat rugueux). Nous proposons un modèle physique à l'échelle atomique et une approche de simulation ab initio pour calculer l'énergie et comparer la stabilité de chaque interface observée expérimentalement.<br />La deuxième partie introduit un modèle physique à l'échelle nanométrique couplé à un algorithme Monte-Carlo classique pour simuler la mise en îlots, au cours d'un traitement thermique, de films minces synthétisés par voie sol-gel. Cette partie complète l'étude précédente en justifiant la plus grande stabilité de l'interface (3) vis à vis des interfaces (1) et (2) sur un substrat rugueux. Nous proposons ensuite une démarche de simulation analogue et un modèle décrivant les processus de formation d'îlots pour des couches synthétisées par des procédés de type PVD-CVD illustrés par le système {Ge||Si}.<br />Finalement, un modèle physique et un algorithme de dynamique moléculaire classique sont associés pour simuler l'auto-organisation de particules de diamant micrométriques immergées dans un film liquide horizontal en évaporation sur un substrat. Les particules sont soumises à des forces capillaires attractives et des forces de friction avec le substrat qui est plan ou rayé. L'expérience démontre une agglomération préférentielle des particules sur les zones de forte rugosité d'un substrat rayé; le modèle démontre l'importance des frottements dans l'interprétation de ce phénomène.

Cette thèse présente quelques applications des théories alternatives de la gravitation relativiste. Nous étudions en particulier le mouvement à deux corps dans une théorie purement scalaire de la gravitation et la production d'ondes gravitationnelles par les systèmes binaires. Nous obtenons nombre de résultats analytiques et numériques relatifs à ce problème. Nous étudions également en détail la théorie MOND (pour \textit{Modified Newtonian Dynamics}) qui cherche à expliquer, en particulier, les courbes de rotation des galaxies en terme d'une modification des lois de la gravitation, et non à l'aide d'un surplus de matière inconnue et invisible, la matière noire. Cela nécessite de recourir à une théorie qui diffère de la relativité générale au moins dans le régime non-relativiste et des champs faibles, ie. qui ne se réduise pas à la théorie de Newton dans cette limite. La construction d'une telle théorie est l'objet d'une partie de cette thèse. Nous présentons quelques modèles alternatifs à la relativité générale susceptibles de rendre compte de la phénoménologie souhaitée, en proposons de nouveaux, et les analysons en détail à la lumière des contraintes les plus importantes que doit satisfaire toute théorie raisonnable : accord avec l'expérience, stabilité, causalité, localité, en plus d'être naturelle. Nous montrons que des problèmes théoriques imposent de modifier significativement la phénoménologie usuelle de MOND, au moins dans les cadres formels les plus usités. Nous proposons également un modèle de l'anomalie Pioneer, et montrons enfin comment expliquer la vitesse d'échappement à la galaxie sans recours à un quelconque halo de matière noire.

La marge Sud-Est Atlantique a été le siège d'une accumulation très importante de carbone organique durant les<br />derniers cycles climatiques : les teneurs y sont parmi les plus élevées du monde pour des sédiments océaniques<br />(de 5 à 18-20% à 1000 m de profondeur, de 0,5% à 8% à 3500 m). Ces accumulations sont liées à l'intense<br />activité des cellules d'upwelling associées au système du Courant du Benguela, elles-mêmes fonctions de<br />l'intensité des alizés circulant le long de la côte.<br />Une étude a été réalisée sur des carottes réparties le long de la marge, entre le Dernier Maximum Glaciaire<br />(DMG) et l'Optimum Climatique Holocène (OCH), dans le but de comprendre et contraindre les différents<br />facteurs à l'origine de cette importante sédimentation organique profonde. Les résultats acquis par différentes<br />méthodes (pyrolyse Rock-Eval, spectrométrie Infra Rouge à Transformée de Fourier, observation de lames de<br />palynofaciès...) montrent un enrichissement général du contenu organique des sédiments au DMG par rapport à<br />l'OCH. Cet enrichissement n'est pas homogène, et présente des valeurs maximales à l'aplomb des cellules<br />d'upwelling les plus actives (Lüderitz et Walvis Bay). Il existe une corrélation négative entre le pourcentage de<br />carbone organique total et celui des carbonates, due d'une part à la dilution de la matière organique par la<br />fraction minérale, et d'autre part à la dissolution des carbonates lors de la biodégradation de la matière<br />organique. La distribution de la silice biogène répond plus aux variations de facteurs externes plutôt qu'à la<br />productivité différentielle des cellules d'upwelling.<br />Les études optiques des constituants organiques ont permis l'identification de deux types de matière organique<br />amorphe : un type granulaire, floconneux, et un type gélifié. Le type gélifié est associé aux cellules les plus<br />actives (Lüderitz et Walvis Bay) et caractérisé par un processus de préservation par sulfuration naturelle, le type<br />granulaire, associé à un processus d'adsorption sur des particules argileuses, se rencontre au niveau des cellules<br />relativement moins actives.<br />Ces différents résultats mettent en évidence des modulations de l'enregistrement organique durant la transition<br />DMG/OCH, contrôlées par des processus internes et externes au système d'upwelling. Les deux paramètres<br />majeurs étant la variabilité de l'intensité de la productivité se développant dans la zone photique, et la migration<br />des dépôts lors de la transgression marine associée au réchauffement global. Les processus externes sont<br />principalement liés aux différents apports de masses d'eaux via le Nord (Courant d'Angola) et le Sud (Courant<br />des Aiguilles, Courant Antarctique Intermédiaire).<br />La détermination du potentiel pétrolier de ces sédiments montre que la zone de haute productivité de Lüderitz<br />peut potentiellement être à l'origine du dépôt de roches mères d'hydrocarbures parmi les plus productives au<br />monde.<br />Une comparaison avec un cycle de même nature mais plus ancien (Pléistocène) a été faite après l'étude d'une<br />carotte du leg ODP 175-1084. Les résultats acquis, complétés par des données sur les biomarqueurs, nous ont<br />permis de supposer un type de fonctionnement très différent de celui mis en évidence au Quaternaire terminal.<br />Celui-ci est associé au rôle prépondérant des apports détritiques dans la sédimentation organique et inorganique sur le site de Lüderitz au Pléistocène basal, ainsi qu'à l'existence d'un changement climatique majeur, caractérisé par un pic de productivité associé à des organismes siliceux (diatomées) puis carbonaté (coccolithes).

L'objectif de cette étude multimarqueurs est de fournir une meilleure compréhension du rôle joué par le système d'upwellings du Benguela vis à vis de la séquestration du carbone au cours des deux derniers cycles climatiques.<br />Les sédiments de la pente continentale namibienne sont riches en matière organique (MO) bien que les processus sédimentaires soient exclusivement hémipélagiques. La première partie de ce travail consiste en la détermination des mécanismes de préservation qui ont participé à la fossilisation de la MO dans la colonne d'eau et le sédiment et leur distribution du haut en bas de pente, au large de Lüderitz (25°6S). Les analyses moléculaires, spectroscopiques, pétrographiques et les pyrolyses révèlent que l'enfouissement de carbone organique était plus efficace pendant les périodes glaciaires du fait de flux de MO accrus vers le sédiment. Ces flux agissent positivement sur l'initiation de mécanismes de fossilisation tels que la sulfuration naturelle. Par ailleurs, des associations organo-minérales dans la colonne d'eau ont probablement été responsables de la protection pendant le transport d'une quantité non négligeable de MO, et assuré son accumulation sur la pente inférieure.<br />Les teneurs en carbone organique varient au rythme des cycles glaciaires-interglaciaires. La deuxième étape de l'étude est donc consacrée à l'estimation des effets des variations climatiques sur la paleoproductivité et les flux exportés. L'étude des signaux d15N, de la taille des particules lithogéniques et des contenus terrigènes et biogènes des sédiments montre que la productivité, soutenue par l'apport de nitrate en surface, n'est que partiellement controllée par la force des alizés. Les advections de masses d'eaux Angolaises, Indiennes et l'utilisation des nutriments en Antarctique conditionnent l'alimentation en nitrate et silicium, le rendement et la nature de la production primaire de l'upwelling à l'échelle des cycles climatiques.

L'importance de la matière organique dans les milieux aquatiques naturels est évaluée et modélisée de différentes manières, depuis le milieu océanique côtier aux rejets urbains en eau douce.

L'étude visait principalement à caractériser le Cénomano-turonien du bassin sénégalais et d'aires voisines (Tarfaya, Maroc). L'approche mise en jeu, principalement fondée sur l'analyse de la matière organique par diverses méthodes géochimiques et pétrographiques, a permis de réaliser une reconstitution paléoenvironnementale de la zone d'étude. Celle-ci se singularise avant tout par un fort détritisme et de mauvaises conditions de production et de préservation d'une matière organique marine et continentale. <br /> <br />Les conditions de genèse et d'accumulation des hydrocarbures ont fait l'objet d'une modélisation 2D. La genèse a débuté vers la fin du Crétacé et l'expulsion à l'Eocène. La tectonique post-rift a permis le développement de structures en "Rollover". Des hydrocarbures ont pu s'y piéger après migration suivant les failles normales.

L'originalité des mangroves de Guyane résulte de leur association avec la ceinture sédimentaire mobile se développant de l'Amazone à l'Orénoque. Cette zone côtière tropicale se caractérise par des remaniements sédimentaires importants et extrêmement rapides. Une double problématique s'imposait, avec les conditions de stockage de la matière organique (MO) dans les sols de mangroves, et l'étude de ses interactions avec la fraction minérale. Cette étude nous a permis de :<br />i) déterminer les relations entre géochimie du substrat et paramètres externes ;<br />ii) identifier les relations entre évolution des populations végétales de la mangrove et composition des MO particulaires et dissoutes ;<br />iii) identifier les processus précoces de la diagenèse organique, ainsi que des chemins et des produits de décomposition de la MO ;<br />iv) déterminer l'extension de la contamination en métaux lourds, ainsi que l'impact de la diagenèse organique et des processus d'oxydo-réduction sur le comportement des métaux.

Les Ferralsols se caractérisent par une microstructure très développée dont dépend étroitement leur fertilité. Cette microstructure repose sur des microagrégats très stables, de 50 à 800 µm de diamètre. Sous végétation naturelle comme sous pâturage, la densité apparente des sols, la taille et le mode d'assemblage des microagrégats, ainsi que la caractérisation de la matière organique, ont permis de mettre en évidence d'importantes variations avec la profondeur. Nous avons établi une typologie du mode d'assemblage des microagrégats ainsi qu'un modèle mettant en relation structure et porosité. La matière organique se singularise, en pyrolyse, par une composante de haute température, d'origine conjecturale, mais très probablement due à un effet de matrice minérale. L'ensemble des variations observées ne peuvent a priori s'expliquer par des différences d'usage du sol, mais plutôt grâce à l'activité des insectes sociaux qui sont vraisemblablement à l'origine des microagrégats.

Dans le modèle cosmologique actuel, l'univers est composé de 70% d'énergie noire et de 30% de matière noire, toutes deux de nature inconnue. Ce travail de thèse se focalise sur cette deuxième composante sombre. Au moyen de l'optique gravitationnelle, je conduis une étude de la distribution de matière noire dans les structures cosmiques. Cette technique permet de sonder le contenu en masse de l'univers indépendemment de sa nature ou de son état dynamique. Elle fournit ainsi un diagnostic sur les structures aux petites échelles non-linéaires.<br /><br />Je compare la distribution de matière sombre déduite du cisaillement faible à celle de la lumière des galaxies dans le superamas de galaxies MS0302+17 par une analyse de la corrélation masse-lumière. Le contraste de la première se déduit de celui de la seconde par une relation de biais linéaire et un rapport M/L ~ 300 constant. Les cartes de masse et de lumière montrent une remarquable similitude morphologique révélant ainsi la structuration type « cosmic-web ». Je présente les premiers résultats d'un relevé d'amas de galaxies avec le cisaillement faible qui seront comparés aux données XMM-LSS.<br /><br />De plus, une analyse détaillée (strong+weak lensing) de l'amas de galaxies MS2137-23 montre que le profil de masse est compatible avec le modèle NFW issu des simulations numériques. Une étude des régions centrales utilise aussi la dynamique des étoiles dans la galaxie cD.

La dégradation de la qualité physique des sols est un problème couramment rencontré dans les agrosystèmes, comme par exemple dans le cas des systèmes de culture légumiers de plein champ en Bretagne. L'altération de la structure du sol pose à la fois des problèmes d'ordre agronomiques (circulation de l'eau et des gaz, levée des plantules, propagation des agents pathogènes) et environnementaux (érosion et ruissellement de surface). Une méthode possible de remédiation et d'amélioration des situations dégradées est d'utiliser des produits organiques comme amendements. L'effet propre de l'amendement en fonction de ses caractéristiques initiales est encore mal connu.<br />L'objectif de ce travail est d'étudier les relations entre les caractéristiques initiales des matières organiques exogènes et leur effet sur la stabilité structurale du sol, propriété physique du sol définissant la résistance de la structure aux contraintes physiques.<br />Une première partie de cette étude a consisté à établir les relations entre évolution de la stabilité structurale mesurée selon la procédure proposée par Le Bissonnais (1996) et différents agents agrégeants biologiques (polysaccharides extraits à l'eau chaude, longueur d'hyphes, biomasse microbienne) au cours de la décomposition de produits organiques en conditions contrôlées. La stabilité structurale évolue au cours du temps en fonction du test utilisé pour mesurer la stabilité structurale et des produits en cours de décomposition. La concentration en polysaccharides extraits à l'eau chaude est particulièrement corrélée avec la stabilité structurale à l'humectation lente. La longueur des hyphes mycéliens est reliée à la stabilité structurale à l'humectation rapide et à la désagrégation mécanique. Les produits induisant une forte activité biologique de décomposition ont un effet plus important sur la stabilité structurale que les produits se décomposant peu.<br />Dans une deuxième partie, nous mettons en relation les caractéristiques initiales des produits organiques, les dynamiques de décomposition et les évolutions des facteurs agrégeants et de la stabilité structurale. La qualité des matières organiques apportées sont mesurées par différentes méthodes (analyse proximale Van Soest, Pyrolyse GC/MS, attaque enzymatique, C/N, sucres solubles). A partir de cette description, une expression de la stabilité structurale à l'humectation lente a été proposée à partir de la concentration en lignine Van Soest, hémicellulose + cellulose Van Soest et sucres solubles.<br />L'évolution de la stabilité structurale est ensuite mesurée au cours de la décomposition des mêmes produits organiques utilisés au laboratoire, cette fois dans les conditions d'un essai au champ pendant 2 années. La hiérarchie entre les produits est respectée entre le laboratoire et le champ, bien que les effets soient moins importants. On observe aussi des arrières effets importants la seconde année d'étude.<br />Dans la dernière partie de cette étude, nous proposons un modèle de prédiction de la stabilité structurale à l'humectation lente à partir des caractéristiques initiales des produits organiques. Ce modèle prend en compte les facteurs climatiques et la disponibilité de l'azote minéral dans le sol et simule l'effet d'un apport organique sur la stabilité structurale à un pas de temps journalier pour des conditions de plein champ. Il permet de bien décrire les résultats