La fusion cellulaire est une méthode de génération de cellules hybrides combinant les propriétés spécifiques des cellules mères. Initialement développée pour la production d'anticorps, elle est maintenant aussi investiguée pour l'immunothérapie du cancer. L'électrofusion consiste à produire ces hybrides en utilisant un champ électrique pulsé. Cette technique présente de meilleurs rendements que les fusions chimiques ou virales, sans introduire de contaminant. L'électrofusion est actuellement investiguée en cuve d'électroporation où le champ électrique n'est pas contrôlable avec précision et le placement cellulaire impossible, produisant de faibles rendements binucléaires. Afin d'augmenter le rendement et la qualité de fusion, la capture et l'appariement des cellules s'avèrent alors nécessaires.Notre objectif a été de développer et de réaliser des biopuces intégrant des microélectrodes et des canaux microfluidiques afin de positionner et d'apparier les cellules avant leur électrofusion. Une première structure de piégeage se basant sur des plots isolants et l'utilisation de la diélectrophorèse a été réalisée. Afin d'effectuer des expérimentations sous flux, une méthode de scellement des canaux, biocompatible et étanche a été développée. Puis, le milieu d'expérimentation a été adapté pour l'électrofusion. En confrontant les résultats des expériences biologiques aux simulations numériques, nous avons pu démontrer que l'application d'impulsions électriques induisait la diminution de la conductivité cytoplasmique. Nous avons ensuite validé la structure par l'électrofusion de cellules. Un rendement de 55% avec une durée de fusion membranaire de 6 s a été obtenu. Dans un second temps, nous avons proposé deux microstructures de piégeage pour l'électrofusion haute densité. La première se base sur un piégeage fluidique, alors que la seconde, utilise ladiélectrophorèse sans adressage électrique à l'aide de plots conducteurs. Jusqu'à 75% des cellules fusionnent dans cette dernière structure. Plus de 97% des hybridomes produits sont binucléaires. Le piégeage étant réversible, les hybridomes peuvent ensuite être collectés pour des études ultérieures.

Deux pièces de travail sont inclus dans cette thèse. La première partie analyse l'interaction d'une sphère excentrique avec un faisceau incident quelconque formé dans le cadre de généralisé de la théorie de Lorenz-Mie (generalized Lorenz-Mie theory, GLMT). Distributions de contrôle interne, près de la surface, loin des champs dispersés zone ainsi que le comportement de la morphologie dépendant résonances (MDR) dans une sphère excentrique éclairée par un faisceau focalisé guassien sont analysés. Dans la seconde partie, en utilisant l'EBCM, les propriétés de diffusion de lumière autour de l'angle arc pour un ensemble de sphéroïdes dans des orientations aléatoires éclairé par une onde plane sont étudiés. En comparant les paramètres extraits de ces paramètres originaux utilisés dans les expériences de simulation, la sensibilité de la technique d'arc de la sphéricité des gouttelettes non est quantifié.

This thesis is dedicated to the investigation of the structural destabilisation of UO2 single crystal. Irradiations with 470-keV Xe, 500-keV Ce and 500-keV La ions (with corresponding ion range of Rp 85 nm and range straggling of Delta Rp _ 40 nm according to SRIM calculation) have been performed to investigate the destabilisation of UO2 single crystals induce by (i) the radiation damage effects due to the nuclear stopping process of a fission fragment at the end of their trajectories (ballistic contribution) and by (ii) the incorporation of a fission product at high concentration (chemical contribution). The energies and masses of bombarding ions were deliberately chosen so that they would have very similar projected range in UO2 in order to compare the effects induced by solubles (La and Ce) versus non soluble Xe species in UO2. Rutherford Backscattering Spectrometry in channelling geometry (RBS/C) was applied to study the defects induced. Channelling data were analysed afterwards by Monte-Carlo simulation with McChasy code assuming a two-class model of defects comprising (i) the randomly displaced atoms (RDA) and the bent channels (BC) defects. The accumulation of RDA with increasing ion fluence leads to a steep increase (build-up of defects) observed from 4 to 7 dpa regardless of nature of ions and a dramatic increase observed from 300 dpa (corresponding to _ 5 at. % of implanted ions) only for Xe irradiated crystal. The difference due to the soluble versus insoluble species was clearly observed. Such a difference was observed via the dramatic increase of RDA when the crystal is implanted at very high concentration only for crystal implanted with insoluble species. Moreover, the difference is also observed via the higher fraction of RDA created in the crystal irradiated with insoluble element. This phenomenon is mostly due to the size of implanted species in the matrix. Insoluble Xe atoms have the atomic radius which is larger than twice the atomic radius of U sub-lattice while soluble La and Ce atoms have the atomic radii of similar size as compared to U atom. Xe creates a much stronger stress field in UO2 crystal in comparison to La or Ce; a higher fraction of RDA is thus created. Conversely, the accumulation of BC with increasing ion fluence leads to very similar evolution versus ion fluence in all crystals implanted with the three elements . A regular increase of BC versus fluence which reveal the dramatic

The thesis aims at developing techniques in solid state nuclear magnetic resonance (ssNMR) of paramagnetic metal-organic and inorganic systems in combination with electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy and quantum chemical methods such as density functional theory (DFT).Solid state NMR signals of paramagnetic systems suffer from severe loss of sensitivity and resolution due to large hyperfine interactions. Among all the interactions seen in ssNMR, the interaction between the unpaired electron(s) and the observed nucleus leading to hyperfine interaction in paramagnetic solids is large in magnitude. Large broadening due to fast relaxation in paramagnetic systems on the one hand limits the excitation of the nuclei using conventional probes thereby causing severe loss in sensitivity and resolution of ssNMR signals. On the other hand the large shifts due to Fermi-contact interaction mask the diamagnetic chemical shifts (which are rich source of chemical group information) and make signal assignment difficult. The conventional techniques developed for solid state NMR of diamagnetic systems are inefficient for paramagnetic systems. These factors have led ssNMR of paramagnetic systems to be an unexplored topic for decades.Recently Ishii and co-workers have circumvented some of these problems using very-fast magic angle spinning (VFMAS).1 Spinning the sample at MAS frequencies >30 kHz drastically enhances the sensitivity and resolution of ssNMR signals in paramagnetic complexes. We have used the VFMAS approach and have shown how to cope with moderate hyperfine interactions in ssNMR of organic (cyclam and acetylacetonate) and inorganic (alkaline-copper pyrophosphates) systems with transition metal ions such as CuII, NiII and VIV as paramagnetic center. On the one hand Fermi-contact interaction which is responsible for large shifts up to 100 ppm in 1H and 1000 ppm in 13C and 31P cause severe problems for signal assignment. But on the other hand it also leads to better spectral dispersion and hence improve the resolution of the ssNMR signals. We were able to exploit this idea and a well resolved 13C and even 1H solid state NMR spectrum in paramagnetic metal-organic systems was obtained using a simple Hahn-echo experiment. This is usually not possible, since 1H NMR in diamagnetic solids suffer from large broadening of 100 kHz due to 1H-1H homonuclear dipolar coupling. Furthermore fast relaxation in paramagnetic systems allows one to reduce the interscan delay and thereby repeat the experiments several times in a given time and improve the signal to noise ratio. This compensates for loss in sensitivity more often due to fast relaxation in paramagnetic systems.Fermi-contact shifts are characteristics of unpaired electron spin density in a molecule. Using quantum chemical methods such as DFT one can calculate the theoretical Fermi-contact shifts.2 We have compared the experimental 13C ssNMR shifts with shifts from DFT calculation in paramagnetic metal -cyclam and -acetylacetonate complexes and have assigned the 13C signals. For assignment of 1H, a 2D version of dipolar INEPT (insensitive nuclei enhancement by polarization transfer) was used. In some cases such as the Cu-cyclam complex, a very well resolved 1H ssNMR spectrum motivated us to try 1H-1H homonuclear correlation experiment. We obtained several important cross peaks with a relatively simple pulse sequence. We used the dipolar connectivity information from it to complete the 1H assignment.One of the important aims of the thesis was to find a way to measure the metal-carbon distances using solid state NMR relaxation rates. In paramagnetic metal-organic complexes the carbon-13 relaxation caused by the dipolar interaction with the unpaired electron depends on the distance of the carbon atoms to the central metal ion, therefore its rates in principle contain structural information...

This work is dedicated to present and validate a new and generalized macroscopic nonlocal theory of sound propagation in rigid-framed porous media saturated with a viscothermal fluid. This theory allows to go beyond the limits of the classical local theory and within the limits of linear theory, to take not only temporal dispersion, but also spatial dispersion into account. In the framework of the new approach, a homogenization procedure is proposed to upscale the dynamics of sound propagation from Navier-Stokes-Fourier scale to the volume-average scale, through solving two independent microscopic action-response problems. Contrary to the classical method of homogenization, there is no length-constraint to be considered alongside of the development of the new method, thus, there is no frequency limit for the medium effective properties to be valid. In absence of solid matrix, this procedure leads to Kirchhoff-Langevin's dispersion equation for sound propagation in viscothermal fluids. The new theory and upscaling procedure are validated in three cases corresponding to three different periodic microgeometries of the porous structure. Employing a semi-analytical method in the simple case of cylindrical circular tubes filled with a viscothermal fluid, it is found that the wavenumbers and impedances predicted by nonlocal theory match with those of the long-known Kirchhoff's exact solution, while the results by local theory (Zwikker and Kosten's) yield only the wavenumber of the least attenuated mode, in addition, with a small discrepancy compared to Kirchhoff's. In the case where the porous medium is made of a 2D square network of cylindrical solid inclusions, the frequency-dependent phase velocities of the least attenuated mode are computed based on the local and nonlocal approaches, by using direct Finite Element numerical simulations. The phase velocity of the least attenuated Bloch wave computed through a completely different quasi-exact multiple scattering method taking into account the viscothermal effects, shows a remarkable agreement with those obtained by the nonlocal theory in a wide frequency range. When the microgeometry is in the form of daisy chained Helmholtz resonators, using the upscaling procedure in nonlocal theory and a plane wave modelling lead to two effective density and bulk modulus functions in Fourier space. In the framework of the new upscaling procedure, Zwikker and Kosten's equations governing the pressure and velocity fields' dynamics averaged over the crosssections of the different parts of Helmholtz resonators, are employed in order to coarse-grain them to the scale of a periodic cell containing one resonator. The least attenuated wavenumber of the medium is obtained through a dispersion equation established via nonlocal theory, while an analytical modelling is performed, independently, to obtain the least attenuated Bloch mode propagating in the medium, in a frequency range where the resonance phenomena can be observed. The results corresponding to these two different methods show that not only the Bloch wave modelling, but also, especially, the modelling based on the new theory can describe the resonance phenomena originating from the spatial dispersion effects present in the macroscopic dynamics of the matarial.

In this thesis, acoustical and other physical properties of soft submicron suspensions were investigated in order to provide invaluable clues for their adaptation in theragnostic applications. Two types of dispersions were studied: fluorocarbon droplets stabilised with a polymeric (PLGA, PLGA-PEG) shell or a semifluorinated surfactant (called FTAC) shell. Since preparation of polymeric particles had been already developed, we first studied factors affecting mean diameter, size distribution, and coarsening of emulsions made of FTAC stabilising droplets of various fluorocarbons. Mechanical parameters used for emulsion synthesis and surfactants length were optimised to get the smallest droplets (~200 nm in diameter) that stay mainly submicrometric for several weeks. In addition, a full characterisation of surfactant properties was conducted. Next, for ultrasonic theragnostic purpose, it was necessary to improve our understanding in the mechanisms underlying interactions between ultrasonic waves and particles of a suspension. To do so, ultrasound propagation studies through dilute suspensions were carried out in a large frequency range (3-90 MHz) with subsequent modelling. The model could fit with a good accuracy our experimental data on polymeric particles and reveals information about unknown parameters of the shell: the geometrical parameters (shell thickness) and the viscoelastic parameters of the shell (speed of sound, shear moduli at infinite and zero frequencies, and the relaxation frequency). Therefore, such a model provides the required feedback for tuning the physicochemical parameters of nanoparticles in order to optimize their design.

In this thesis, we demonstrate the creation and characterization of multiparticle entangled states of neutral atoms with the help of a high finesse cavity. Our experimental setup consists of a fibre-based high finesse cavity above the surface of an atom chip. It allows us to prepare an ensemble of 87Rb atoms with well-defined atom number. The atoms are trapped in a single antinode of an intracavity standing wave dipole trap and are therefore all equally coupled to the cavity mode. We present a scheme based on a collective, quantum non-destructive (QND) measurement and conditional evolution to create symmetric entangled states and to analyze them at the single-particle level by directly measuring their Husimi Q function. We use this method to create and characterize W states of up to 41 atoms. From the tomography curve of the Q function, we reconstruct the symmetric part of the density matrix via different reconstruction techniques and obtain a fidelity of 0.42. Furthermore, we have devised an entanglement criterion which only relies on comparing two populations of the density matrix. We use it to infer the degree of multiparticle entanglement in our experimentally created states and find that the state with highest fidelity contains at least 13 entangled particles. In addition, we show preliminary results on experiments to count the atom number inside a cavity in the QND regime and to create entangled states via quantum Zeno dynamics.

Des quantités importantes de cendres (4,12 million kg en France en 2008) sont issues de l'incinération des boues de station d'épuration. La valorisation de ces cendres comme matière première secondaire pour l'élaboration de matériau dans le domaine du bâtiment et des travaux publics (BTP) a été étudiée dans cette thèse. La caractérisation physique et chimique des cendres et l'étude de leur réactivité ont révélé un comportement intermédiaire entre le ciment et le sable, proche du comportement de matériaux pouzzolaniques. Les tests de lixiviation réalisés sur les cendres ont montré qu'à l'exception du Se et du Mo, les éléments présents dans les cendres sont solubilisés à des concentrations inférieures aux seuils définis règlementairement pour les déchets inertes ou non-dangereux. Les liens entre la solubilisation des éléments et la minéralogie des matériaux ont été étudiés à travers la modélisation géochimique réalisée sous PhreeqC. L'influence du taux de substitution du ciment par les cendres sur les propriétés mécaniques des matériaux a également été étudiée. L'indice d'activité à 28 jours de la cendre est conforme à la spécification de la norme EN 450-1. La résistance du mortier diminue quand le taux de substitution augmente à cause de la faible teneur en CaO dans les cendres et de l'apport supplémentaire d'eau nécessaire. Pour le béton avec un taux de substitution de 10 %, la résistance est comparable à celle du béton témoin. L'essai de durabilité des matériaux cimentaires incorporant les cendres révèle une forte diminution de résistance mécanique sous l'effet de la sollicitation au gel/dégel. Une évaluation environnementale de ces matériaux a été réalisée par l'essai de lixiviation à l'échelle du laboratoire et à l'échelle pilote. Les quantités relarguées cumulées des éléments polluants et des anions sont inférieures aux seuils sans impact environnemental, acceptables en construction aux Pays-Bas et en France.

Cette thèse est consacrée à l'étude fondamentale et au développement de micro-sources lasers en matériaux organiques, susceptibles de débouchés dans les technologies de l'information et les biotechnologies. Nous avons exploré l'aspect tridimensionnel (3D) de ces lasers, tant en termes de fabrication que de caractérisation. Concernant la fabrication, nous avons fait évoluer la géométrie des microlasers, auparavant quasi-bidimensionnelle (2D, issue de films fins) vers une géométrie 3D (comme des cubes). Des procédés de lithographie UV épaisse ou d'écriture directe au laser par photo-polymérisation à 2 photons ont été adaptés pour réaliser des formes sur mesure de micro-résonateurs optiques incluant un colorant. Afin d'étudier l'émission très anisotrope de ces lasers, nous avons conçu et développé un outil original, appelé scanner à angle solide (SAS), permettant de collecter l'émission d'un microlaser dans toutes les directions du demi-espace qui le surplombe, avec une grande précision. Le SAS a permis de constater que les microlasers 2D émettent principalement hors-plan. Un modèle a été développé pour expliquer cet effet et émettre des prédictions. D'autre part, différentes formes de microlasers 2D ont été analysées, à partir de leurs directions et spectres d'émission, grâce au formalisme semi-classique des orbites périodiques. En particulier, une orbite diffractive a été observée dans les triangles, ce qui ouvre la voie à une étude systématique de la diffraction par un coin diélectrique. Nous apportons également une explication à la directionalité de l'émission par des microlasers carrés. Pour finir, les premières caractérisations 3D de micro-lasers 3D ont été réalisées.

Les polaritons de cavité sont des quasi-particules, partiellement matière-t partiellement lumière, crées lors du couplage fort d'un exciton et d'un photon de cavité. A une certaine température et densité de particules, les polaritons de cavité peuvent subir une transition de phase de type quasi-Bose-Einstein et condenser dans l'état de plus basse énergie du système; dans ces conditions, la cavité émet de la lumière cohérente et le dispositif associé est appelé laser à polaritons. ZnO est l'un des matériaux les plus adaptés pour la fabrication des lasers à polaritons fonctionnant à température ambiante, en raison de ses excellentes propriétés excitoniques. Cependant, des difficultés techniques ont empêché la réalisation de microcavités à base de ZnO pendant longtemps. Dans cette thèse nous présentons la fabrication de microcavités à base de ZnO par deux approches différentes, ce qui a permis de surmonter les difficultés technologiques existantes et ont permis d'obtenir des figures de mérite avec des valeurs records (pour le facteur de qualité ainsi que pour l'éclatement de de Rabi). Des lasers à polaritons fonctionnant à température ambiante ont été démontré dans les deux cas. Dans la microcavité entièrement hybride, des condensats de polaritons ont été étudiés dans une gamme de désaccord exciton-photon sans précédents, et de basse température à température ambiante; ceci a permis d'obtenir, pour la première fois, un diagramme de phases complet. Cette thèse ouvre la voie à une polaritonique appliquée fonctionnant à température ambiante.