La kaolinite est une des matières les plus utilisées depuis la plus haute antiquité. En effet, du fait de leurs propriétés, les argiles sont utilisées comme charges dans beaucoup d'applications industrielles notamment dans le domaine de la papeterie, de la céramique, de l'industrie cimentaire, dans le verre etc. Leur utilisation est liée à leurs bonnes propriétés optiques, minéralogiques et chimiques. L'ajout de kaolinites submicroniques pose cependant de multiples difficultés liées en particulier à leur incompatibilité avec la plupart des polymères et à la difficulté de les exfolier. Dans ce contexte, il est proposé, dans ce travail, une nouvelle voie de valorisation de la kaolinite à la fois comme charge renforçante et/ou compatibilisante et comme retardateur de flamme dans des matrices thermoplastiques.La surface de la kaolinite est tout d'abord traitée avec différents agents de type silane. Ces charges traitées ont été incorporées (entre 4 et 12% en volume dans le polypropylène et le polyamide et jusqu'à 35 % en volume dans le EVA) ce qui a permis à la fois de modifier les propriétés élastiques, les contraintes seuil ainsi que les performances au choc par rapport aux matrices contenant les charges non traitées et d'établir un lien entre ces différentes performances et la dispersion de la charge (estimée par analyse d'images).Due à l'hétérogénéité de la surface de la kaolinite, une nouvelle méthode pour modifier sa surface est proposée. Cette méthode est basée sur la modification sélective des alumines de surface avec des acides phosphoniques. Les silices de surface étant libres pour réagir avec un autre agent de modification, soit un silane porteur d'une fonction époxy, soit une amine. Il a été mis en évidence, dans un mélange PP/PA, que la kaolinite modifiée avec l'acide phosphonique à une tendance à se placer à l'interface des polymères et pourrait alors jouer un rôle de comptabilisation.Finalement, des études sur le comportement au feu des différentes formulations ont permis de montrer que la kaolinite a un grand potentiel en tant que retardateur de flamme. La réduction du pic de débit calorifique (pHRR) semble être en lien étroit avec le comportement rhéologique des polymères chargés et donc très sensible au traitement de surface. / Kaolinite is one of the most used mineral fillers since ancient times. Indeed, because of their properties, this clay is used as filler in many industrial applications, particularly in the industry of paper, cement, ceramics, glass etc... This use is related to their good optical, mineralogical and chemical properties. However the addition of kaolinite in polymer matrices leads to some difficulties especially related to their incompatibility with most polymers. In this context, this work proposes a new path of development of kaolinite as functional filler for the mechanical reinforcement and/or compatibilization of thermoplastic matrices, as well as a flame retardant.The surface of kaolinite was first modified with different silane agents. These fillers were then incorpored between 4 and 12% by volume in polypropylene and polyamide and 35% by volume in EVA copolymer. The surface treatment of kaolinite allowed the modification of the elastic and impact performances of composites compared to untreated fillers. These changes were related to the filler dispersion in the polymer matrix (dispersion was estimated by image analysis). Due to the surface heterogeneity of kaolinite (silica and alumina faces), a new method for a regiolelective surface modification was developed. This method was based on a first step of selective modification of the alumina faces with a product bearing a phosphonic acid group. In a second step, the silica facesare treated with a silane compound. It has been highlighted in a PP/PA blend that the regioselective surface modified kaolinite tend to be placed at the interface between the two polymer matrices.Finally, the study of the fire behavior of different formulations showed a great potential as flame retardant for kaolinite. Reduction of peak heat release rate (pHRR) values seems to be closely related to the rheological behavior of filled polymers and therefore very sensitive to surface treatment.

A part le défrichement pour l'agriculture, le comblement du déficit sur le marché local malgache en bois d'énergie et en bois d'œuvre fait partie des sources de la diminution de la couverture forestière à Madagascar. Afin de préserver les forêts naturelles malgaches, reconnues comme sources de méga-biodiversité, tout en remplissant les besoins en bois du marché local ; les forêts de plantation présentent un enjeu crucial pour Madagascar. Cependant, les bois provenant de la plantation forestière malgache, généralement dominée par les espèces du genre Eucalyptus et Pinus, offrent moins de choix et n'ont pas les qualités requises pour se substituer aux bois des forêts naturelles notamment pour l'ameublement et la menuiserie. Le bois de Liquidambar styraciflua est utilisé dans de nombreux pays en ameublement, emballage ou pour la fabrication de contreplaqués. Ce travail de thèse a pour objectif de contribuer à l'amélioration du Liquidambar styraciflua pour une sylviculture et une utilisation de son bois adaptées au contexte malgache. L'approche ici est originale car elle combine l'étude des caractères de croissance au champ, la production et la qualité grainière, la croissance juvénile et les propriétés des bois tout en considérant la variabilité génétique de l'espèce. Pour ce faire, les données d'inventaire annuels de l'essai de provenances de Liquidambar à Mandraka ont permis d'évaluer l'adaptation de l'espèce et la variabilité intraspécifique de sa croissance. Des échantillonnages de graines accompagnés de tests de germination et de croissance en pépinière ont été effectués pour évaluer la faculté de multiplication et sa variabilité afin de pouvoir se prononcer à la possibilité de vulgarisation de l'espèce. Enfin, ce travail porte également sur la caractérisation des propriétés physico-mécaniques et de durabilité naturelle du bois de Liquidambar. A l'issue de ces essais et de ces expérimentations, ce travail de thèse à mis en évidence que le Liquidambar de Mandraka montre une bonne adaptation avec une croissance élevée par rapport aux essais internationaux de provenances de Liquidambar promus par le Commonwealth Forestry Institute. De plus, la croissance de Liquidambar à Mandraka est semblable à celle des espèces du genre Eucalyptus mais meilleure par rapport à celle des Pinus quand ils sont plantés dans les mêmes conditions écologiques. La production grainière du Liquidambar de la Mandraka est plus élevée que dans son aire naturelle de distribution. Les graines de Liquidambar de la Mandraka présentent une vitesse et un taux germination élevé respectivement de 75% et de 83%. Ceci confirme la bonne adaptation de l'espèce dans les conditions d'étude. Nos travaux suggèrent que les arbres de grande dimension produisent des graines plus fertiles et les semis ont une croissance juvénile plus rapide (jusqu'à l'âge de 425 jours) par rapports aux semis issus des arbre-mères de taille plus petite. Ce travail de thèse a mis également en lumière que les méthodes indirectes de caractérisations du bois comme la Spectrométrie Proche Infra-Rouge, les ultrasons se sont avérées efficaces pour estimer les propriétés physico-mécaniques du bois de Liquidambar en plus des mesures standardisées également utilisées. Les propriétés physico-mécaniques du bois de Liquidambar sont moyennes parmi celles des bois communément utilisés. Les extractibles du bois de Liquidambar sont à l'état de traces et son bois n'est pas durable face aux attaques des termites du genre Reticulitermes et aux champignons Coniophora puteanea et Coriolus versicolor. Des corrélations phénotypiques faibles à fortes ont été observées entre les propriétés physico-mécaniques du bois de Liquidambar ; ce qui suggère qu'une amélioration sylvicole ou génétique visant à augmenter la valeur d'une propriété (physique ou mécanique) donnée pourrait avoir pour conséquence d'augmenter ou de diminuer la valeur d'autres propriétés physico-mécaniques. / Beyond the clearance for agricultural, the filling of the deficiency of wood as energy and material for the Malagasy local market takes part in the reduction of the forest cover in Madagascar. In order to preserve Malagasy natural forests, known to be a mega-biodiversity reservoir, with also full-filling the local demand in wood, the plantation forests represent a crucial challenge. Nevertheless, the timbers coming from the planted Malagasy forest, generally dominated by Eucalyptus and Pine species, offer less choice and do not have the required qualities to substitute the timber from natural forest, especially for carpentry, joinery and furniture manufacturing. Liquidambar styraciflua timber is used in many countries for packaging, veneer, plywood and furniture production. The objective of this work is to contribute to the improvement of Liquidambar styraciflua for a forestry and end-use in adequation with the Malagasy context. The approach used is original because it combines the study of the growing characteristics in the field, the production and the quality of the seeds, the juvenile growth and the wood properties, with considering also the genetic variability of the species. In order to do so, the inventory annual data of the provenance trial of Liquidambar in Mandraka has allowed evaluating the adaptation of this species and the intra-specific variability of its growth. Seed samplings, germination tests and tree nursery growth tests have been performed to evaluate the multiplication ability and its variability in order to state about the vulgarization possibility for this species. Finally, this work was also about the characterization of physic-mechanical and natural durability properties of Liquidambar timber. Once these trials and experiments completed, this work showed that Liquidambar from Mandraka presents a good adaptability associated with an important growth compared to other Liquidambar international provenance trials done by the Commonwealth Forestry Institute. Moreover, the growth of Liquidambar from Mandraka is similar to Eucalyptus species and better than Pinus species when planted in the same ecological environment. The seed production of Liquidambar from Mandraka is higher than in its natural distribution area. Its seeds present a high speed and rate of germination of 75% and 83%, respectively. This confirms the good adaptation of this species for the considered studied conditions. Our study suggest that tallest trees produce more fertile seeds and seedlings have a more rapid juvenile growth (up to 425 days) compared to seedlings coming from smaller mother tree. This work has also brought into light that indirect methods such as Near Infra-Red Spectroscopy, ultrasonic methods were efficient to estimate the physic-mechanical properties of Liquidambar timber, in addition to the standardized methods used. The physico-mechanical properties of Liquidambar timber are average compared to the most commonly used. Liquidambar timber extractible content is very low and it is not durable neither towards Reticulitermes termites, nor Coniophora puteanea and Coriolus versicolor Basidiomycete fungi. Low to strong phenotypic correlations between the physic-properties have been observed ; suggesting that a genetic or silvicultural improvement aiming to up-grade a property (physic or mechanic) could, in consequence, increase or decrease the value of another physic-mechanical property. Nevertheless, it would be interesting to get adequate experiments (test descendance from cross experiments) to estimate the genetic correlations. Concerning the variability, the physico-mechanical properties of Liquidambar timber follow a linear or logarithmic tendency from pith to bark, and normal, as well as tension wood was observed. The growing and multiplication characteristics of liquidambar are more variable than its physico-mechanical properties.

Depuis plus de 20 ans, de nombreuses méthodes et techniques non invasives ont été développées en vue de mesurer le plus objectivement possible, les propriétés (physico-chimiques, sensorielles, etc.) des produits cosmétiques. Ces méthodes visent à évaluer leur innocuité et leur efficacité, et deviennent d’autant plus perfectionnées que les processus d’élaborations de ces produits deviennent complexes et innovants.Au cours de ces travaux de thèse, une étude multi-échelle, de l'évolution structurale d'émulsions cosmétiques représentatives des crèmes mises sur le marché a été menée, afin de prédire leur stabilité tant texturale que microbiologique.L’étude du lien entre l’organisation structurale de ces émulsions avec leur composition et leur stabilité a été un des premiers défis à relever. Grâce à une technique non destructive ultrasonore permettant d’accéder aux propriétés micro-rhéologiques (propriétés viscoélastiques observée lors d'une sollicitation harmonique de cisaillement à quelques MHz), en association à différentes techniques classiques de caractérisation (microscopie optique, rhéologie basse fréquence, etc.) ; il a été possible de corréler les paramètres micro-rhéologiques obtenus à des modèles physiques reliant structuration interne et stabilité dans les émulsions considérées. Les résultats ont montrés que les données micro-rhéologiques sont sensibles aux variations de compositions (concentration) et d’organisations microscopiques des micelles au sein des émulsions (floculation, coalescence, etc.).Ensuite, le suivi de l’évolution d’une bactérie type (Pseudomonas fluorescens) dans des émulsions possédant des structures internes différentes, a montré d’une part la sensibilité de la micro-rhéologie vis-à-vis de la présence de bactéries dans le milieu, et d’autre part, l’impact de la structure et l’organisation des micelles sur le développement de ces bactéries.Finalement, la micro-rhéologie apparait être une méthode de mesure innovante et adaptée à l’échelle industrielle apportant une valeur ajoutée lors du développement de formulations cosmétiques. D’un point de vue sécuritaire, le dépistage précoce de contaminations biologiques par la détection d’instabilités (de changements) structurales au sein des émulsions, pourrait représenter une avancée majeure lors des phases de production et de commercialisation des produits cosmétiques. / In the last 20 years, many non-invasive methods and techniques have been developed in order to measure the properties (physicochemical, sensory, etc.) of cosmetic products. These methods are designed to evaluate their safety and effectiveness, and become even more sophisticated as the processes of developing these products become complex and innovative.During this thesis works, a multi-scale study of the structural evolution of cosmetic emulsions was conducted in order to predict their textural and microbiological stability.The study of the link between the structural organization of these emulsions with their composition and their stability was one of the first challenges. Thanks to an ultrasonic non-destructive technique allowing access to micro-rheological properties (viscoelastic properties observed during a harmonic loading of shear at a few MHz), in association with different classical characterization techniques (optical microscopy, low frequency rheology, etc. .); it was possible to correlate the micro-rheological parameters obtained with physical models linking internal structuring and stability in the emulsions considered. The results showed that micro-rheological data are sensitive to variations in compositions (concentration) and microscopic organization of micelles within emulsions (flocculation, coalescence, etc.).Then, the follow-up of the evolution of Pseudomonas fluorescens bacteria in emulsions with different internal structures showed on the one hand the sensitivity of micro-rheology towards the presence of bacteria in the cream, and on the other hand, the impact of the structure and organization of micelles on the development of these bacteria.Finally, micro-rheology appears to be an innovative measurement method adapted on an industrial scale providing added value when developing cosmetic formulations. From a safety point of view, the early detection of biological contaminations by the detection of structural instabilities (of changes) within emulsions could represent a major advance during the production and marketing phases of cosmetic products.

La chaleur dégagée par des dispositifs à différentes échelles (microprocesseurs, automobiles, habitations, usines) constitue une source quasi inexploitée d’énergie. La conversion de cette énergie thermique en énergie électrique est possible via l’emploi de générateurs thermoélectriques. Cependant actuellement leur usage est peu répandu du fait de leur faible rendement, de la toxicité et du coût des matériaux. L’objectif de cette thèse qui fait suite à la thèse théorique de Kinga Niedziolka (Université Montpellier, 2014) était l’obtention de nouveau matériaux thermoélectriques performants à base de ZnSb sur la base des résultats obtenus par modélisation. Conformément aux calculs réalisés et en accord avec le partenaire industriel (Hutchinson), les dopants choisis pour ZnSb ont été l’aluminium (1% en substitution du zinc), le tellure (1% en substitution de l’antimoine, le titane (1% en substitution du zinc) et l’yttrium (1% en substitution du zinc). L’objectif ici est de synthétiser et de caractériser les matériaux qui ont été calculés de type n (conduction électrique assurée par les électrons). Les matériaux ont été synthétisés par fusion, trempe et recuit et ont été obtenus sous forme de lingot polycristallin. Ils ont été caractérisés par diffraction des rayons X, microscopie électronique à balayage et microsonde de Castaing. Leur mise en forme pour les caractérisations thermoélectriques a ensuite été mise au point. C’est en utilisant la technique du Spark Plasma Sintering (SPS) que nous avons atteint des densités très intéressantes de l’ordre de 98% pour tous les matériaux contenant un dopant. Les caractérisations thermoélectriques ont été conduites en fonction de la température jusqu’à 600 K au moyen d’un appareillage de type ZEM-3.Les travaux de dopage se sont concentrés sur les matériaux dopés au tellure présentant les résultats les plus prometteurs. Cependant les caractérisations thermoélectriques des matériaux synthétisés n’ont pas permis de mettre en évidence le passage au type n souhaité. Cependant, une avancée a été réalisée en ce qui concerne ZnSb non dopé qui est naturellement un matériau de type p (conduction électrique assurée par les trous): grâce à la mise en œuvre de la mécanosynthèse nous avons obtenu un matériau présentant de meilleurs propriétés que ceux existants. Des analyses de ce matériau au microscope électronique en transmission ainsi que des analyses par la méthode XPS ont conduit à l’identification de certains précipités responsables de l’amélioration de ses propriétés thermoélectriques. De plus, le matériau ZnSb obtenu, présente une grande stabilité en température ce qui renforce d’autant plus son intérêt d’utilisation par rapport à d’autres matériaux dans la même gamme de température. / The heat loss from different sources at different scales (microprocessors, cars, houses, factories) is an almost untapped source of energy. The conversion of this thermal energy into electrical energy is possible through the use of thermoelectric generators. However at the present time their use is not widespread due to their low efficiency, toxicity and because of the cost of the existing materials. The aim of this thesis that follows the DFT calculations previously made during Kinga Niedziolka’s thesis, (University of Montpellier, 2014) was to obtain new efficient thermoelectric materials based on ZnSb relying on the calculation results. Based on the calculations and in agreement with the industrial partner Hutchinson, aluminum (1 % at. in substitution of Zn), tellurium (1 % at. in substitution of Sb), titanium (1 % at. in substitution of Zn) and yttrium (1 % at. in substitution of Zn) were selected as dopants. The objective, was to synthesize and characterize the materials which were calculated as n type semiconductors (electron conduction). The materials were synthesized by melting, quenching and annealing. They were obtained in the form of polycrystalline ingots. They were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and EDS and WDS microanalysis. Their shaping for thermoelectric characterization was then developed. The technique of Spark Plasma Sintering (SPS) was chosen to this aim and we achieved very interesting densities of around 98% for all doped materials. Thermoelectric characterizations were carried out up to 600 K by means of a ZEM-3 type apparatus. Only tellurium doped materials with the most promising results were thoroughly studied. However, the thermoelectric characterization of the synthesized doped materials didn’t show the expected transition to an n-type conduction. However, progress was made regarding ZnSb as a p-type material. The optimization of the mechanical alloying process led to a very promising ZnSb material. The analyses of this material by transmission electron microscopy and XPS analysis led to the identification of some precipitates which give rise to improved thermoelectric properties compared to existing p-type ZnSb. Furthermore the obtained material has a high thermal stability reinforcing its interest compared to other materials for applications in the same temperature range.

Les carbonates microporeux sont caractérisés par une importante hétérogénéité de faciès (texture, composition) qui se traduit généralement par une très grande variation des (1) propriétés physiques (porosité, perméabilité, vitesses acoustiques), et (2) du comportement mécanique. Ces hétérogénéités rendent souvent difficile les prédictions en termes de stockage géologique, de qualité de porosité ou perméabilité des réservoirs d'eau souterraine ou d'hydrocarbures lors de l'exploration ou production. Cette étude intégrée apporte de nouveaux éléments de réflexion quant aux facteurs de contrôles microstructuraux sur les propriétés physiques et mécaniques des roches carbonatées microporeuses.(1) Une centaine d'échantillons de carbonates a été prélevée tous les 2m environ le long du forage EST205 au niveau de la plate-forme oxfordienne de Meuse/Haute-Marne. Un objectif appliqué de ce travail, vise à mieux contraindre les variations verticales des propriétés pétrophysiques et pétrographiques qui régissent en grande partie les circulations aquifères actuelles dans cette formation. D'un point de vue fondamental, un résultat majeur est la mise au point d'une nouvelle méthode de rock-typing pour les réservoirs microporeux, et l'établissement d'un lien entre matrice micritique et les propriétés physiques. Les propriétés de transport (perméabilité, conductivité électrique) sont grandement influencées par la réduction ou l'augmentation progressive de la microporosité intercristalline selon le type de matrice micritique considéré. L'augmentation des vitesses d'ondes acoustiques peut être vue comme le reflet d'une cimentation progressive des particules de micrites, qui rend l'ensemble de la matrice plus rigide et cohérente. La dispersion des valeurs de vitesses est expliquée grâce à la théorie de la poroélasticité. Les calculs réalisés avec les équations de Biot-Gassmann [Biot, 1956 ; Gassmann, 1951] mettent en évidence une population de microcracks (crack porosity), qui affecte les vitesses de propagation des ondes. Enfin, une origine possible des niveaux poreux oxfordiens est une dissolution précoce des particules de micrites via la circulation d'eau météorique sous saturée par rapport à la calcite, lors de courtes phases d'émersion de la plate-forme.(2) La vitesse de propagation des ondes P dans la formation de l'Oolithe Blanche (Grainstone Oolithique, Jurassique Moyen, Basin de Paris) est très largement contrôlée par la structure de l'espace poreux (porosité annulaire ou uniforme dans les grains ; Type A) et par la présence ou l'absence d'un ciment isopaque autour des grains (Type B) (Makhloufi et al., 2013 ; Casteleyn et al., 2010, 2011). Plusieurs essais de déformation triaxiale ont été réalisées sur des échantillons de Type A et B afin d'investiguer le rôle de telles microstructures sur la réponse mécanique des roches carbonatées poreuses. Cette étude est essentielle à la compréhension générale de l'Oolithe Blanche, qui présente un fort potentiel géothermique et représente une cible potentielle pour la séquestration de CO2.Les échantillons comparés présentent des textures et faciès équivalent (porportion de ciment de blocage, granulométrie), ainsi que des propriétés pétrophysiques très similaire (porosité, perméabilité) ; afin que le paramètre microstructural soit le seul à varier.Deux comportements distincts sont mis en évidence :Type A: les échantillons avec une microporosité uniforme dans les grains ont un comportement ductile, tandis que les échantillons à porosité annulaire sont caractéristiques du domaine fragile.Type B: les échantillons avec des ciments isopaques autour des grains ont un comportement fragile. En revanche, les échantillons dépourvu de tels ciments présentent un comportement mécanique relevant plus du domaine ductile.Ces résultats montrent que les structures de porosité et les ciments jouent un rôle important sur la réponse mécanique des roches carbonatées microporeuses. / This integrated study provides significant insight into parameters controlling (1) the acoustic and reservoir properties of microporous limestone and (2) the mechanical behavior of such rocks. This work improves the knowledge of the relationships among rock physic and rock mechanic on one hand, and the microstructural content on the other hand.(1) Petrophysical properties measured from laboratory and logging tools (porosity, permeability, electrical conductivity and acoustic properties) have been coupled with thin section and SEM observations on the EST205 borehole from the Oxfordian limestone aquifer of the Eastern part of the Paris Basin. A major achievement is the establishment of the link between micrite microtexture types (particle morphology and nature of inter-crystal contacts) and the physical response. Fluid-flow properties are enhanced by the progressive augmentation of intercrystalline microporosity and associated pore throat diameter, as the coalescence of micrite particle decreases between relatively coarser tight morphologies and microporous morphologies. The slow increase of P-wave velocity can be seen as a reflection of crystal size and growing contact cementation leading to a more cohesive and stiffer micrite microtexture. By applying poroelasticity theory on our samples, we show that velocity dispersion can be a very useful tool for data discrimination in carbonates. Finally, a possible origin of high porous levels in neritic limestones is a mineralogical dissolution of carbonates through freshwater-related diagenesis during subaerial exposure time.(2) Regarding rock mechanic, conventional triaxial experiments were performed on samples from the Oolithe Blanche formation (Middle Jurassic Limestone, Paris basin) to investigate the effect of different microstructural parameter on the mechanical behavior of microporous carbonate rocks. Type A samples display two different microporosity distributions within the grains (uniform versus rimmed microporosity) and type B samples are based on the presence/absence of an isopachous cement around the ooids. This work is of primary importance since the Oolithe Blanche formation, a deep saline aquifer, is a possible target for CO2 sequestration and geothermal production in the center of the Paris Basin. Experiments were performed under saturated state with respectively two sets of experimental conditions: (1) a 5 MPa pore pressure and a 28 MPa confining pressure with a temperature of 55°C for Type A carbonates to mimic in-situ conditions in the Center of the Paris Basin; and (2) a 0.5 MPa pore pressure and a 1.5 MPa confining pressure for Type B samples. Sample types have similar facies and composition (oolithic microporous grainstone with a 500µm average grain size), and porosity ranges from 17% to 20%. Permeability values are also very similar and range from 10-2 mD to 10-1 mD.(1) Type A samples with a rimmed porosity display a typical behavior of the brittle failure regime with stress-strain curves reaching a peak (138 MPa) beyond which strain softening was recorded, and strain localization on a shear fracture. (2) Type A samples with a uniform porosity display a ductile behavior with no localization of the deformation.(2) Type B samples with isopachous cement show a brittle behavior with stress drop (16 MPa to 18 MPa) and localization on a shear fracture. When isopachous cements are absent, a more ductile type of behavior is observed. Our set of data suggests that those two microstructural parameters have a significant control on the mechanical behavior of carbonate rocks.

La morphogénèse épithéliale est une caractéristique clé du développement des organismes multicellulaires. Parmi les différents types d'évènement morphogénétique, la capacité à créer des invaginations est cruciale pour la mise en forme des organismes. Un aspect fondamental de la morphogénèse repose sur la capacité des cellules à exercer, échanger et résister aux stress mécaniques pour permettre la mise en forme des tissues. Au cours des décennies passées, l'importance des forces mécaniques générées au niveau des jonctions adhérentes et notamment sur le plan parallèle au plan apical a été largement démontrée. Cependant, le rôle des forces mécaniques générées sur un plan perpendiculaire au plan apical (dans l'axe apico/basal) est loin d'être aussi bien compris. Récemment, l'équipe a montré que les cellules apoptotique au sein de l'épithélium de patte de drosophile sont capables de générer une force apico/basale qui est requise pour la formation des plis distaux, préfigurant les articulations de la future patte. Même si le rôle d'une structure verticale d'acto-myosine (nommée câble) dans la génération de cette force, a été clairement démontré, rien n'est connu à propos de sa régulation ou du point d'ancrage que ce câble d'acto-myosine pourrait utiliser pour générer cette force. De plus, seuls les effets apicaux de cette force ont été étudiés. Mes travaux de thèses se sont articulés autour de deux objectifs principaux : (1) Déchiffrer les mécanismes intracellulaires requis pour le processus de génération de force apico-basal via le câble, en étudiant en parallèle les effets de la génération de force sur le processus apoptotique lui-même. (2) Etudier les conséquences de l'application de cette force mécanique sur le pôle basal de l'épithélium. Au cours de ma thèse, j'ai montré que pour exercer une force apico-basale, les cellules apoptotiques créent une structure apico-basale comprenant, de l'apical vers le basal : les jonctions adhérentes, un câble d'acto-myosine, le noyau et les jonctions basales.[...] / Epithelium morphogenesis is a key feature during the development of multicellular organism. Within morphogenetic events, the ability to create a fold is crucial to shape multicellular organism. A fundamental aspect of morphogenesis lies on the ability of cells to exert, exchange and resist mechanical stress in order to shape the tissue. During the past decades, the importance of mechanical force generated at the level of adherent junctions, parallel to the apical plan has been greatly elucidated. However, the role of mechanical forces generated perpendicular to the apical plan (in the apico/basal axe) is far from being understood. Recently, the team demonstrated that apoptotic cells in the leg disc epithelium of the drosophila, are able to generate an apico/basal force that is required for the fold formation that foreshadows the future articulation of the adult leg. Even if the role of acto-myosin structure in the generation of this force has been demonstrated, nothing is known about other regulators or even anchoring points that could help this structure in generating this force. Moreover, the effects of this force have only been observed for the apical side of the epithelium. My Phd aims at two goals: (1) Deciphering the intracellular structure that are required for this force generation process and the possible effect of force generation for the apoptotic process per se.(2) Analysing the consequences of those forces on the basal side of the epithelium. During my Phd, I have shown that in order to exert an apico/basal force, the apoptotic cell needs to generate an apico/basal structure comprising from the apical to the basal: adherent junctions, acto-myosin cable, nucleus and basal adhesions. More precisely, I observed that acto-myosin structures called "cables" that have been implicated in the force generation process, spawn from the adherent junctions and grows progressively until reaching the nucleus of the cell. I observed that apoptotic cells have a basally localised nucleus. Following that, I observed that nucleus is anchored by a basal actin meshwork, that restraints apoptotic nucleus movements. What is more, I observed that apoptotic cells maintain basal cell/matrix adhesions. [...]

Dans de nombreux projets de végétalisation, le sol est la principale entrave à l’implantation des végétaux. Il est donc fondamental de connaitre la manière dont les systèmes racinaires se mettent en place dans le sol. La mise en place du système racinaire dans le milieu souterrain correspond à l’expression du patrimoine génétique guidé par les contraintes du sol. A travers ce document nous avons tout d’abord présenté la mise en place des systèmes racinaires des espèces herbacées résultant du patrimoine génétique puis nous avons présenté sa plasticité face à certaines contraintes du sol. Les espèces ne possèdent pas forcément un simple système racinaire mais une combinaison de systèmes racinaires qui se met progressivement en place. Nous présentons dans ce document une typologie et une classification de ces systèmes racinaires selon leur localisation et l’implication de l’organe-support dans la multiplication de l’espèce. Nous nous intéressons aussi à l’effet des contraintes du sol sur la mise en place de l’architecture racinaire : la résistance à la pénétration qui est une contrainte récurrente même dans les terres cultivées et la porosité grossière qui est une contrainte présente dans les sols remaniés. Des expérimentations ont été menées sur une diversité d’espèces herbacées afin de comparer leur architecture racinaire en présence ou non une zone de contrainte. Concernant la résistance à la pénétration, nous retrouvons et généralisons les résultats obtenus par d’autres chercheurs sur d’autres espèces herbacées tels que la diminution du taux de croissance ou l’augmentation du diamètre des racines au niveau de la contrainte. De même, nous retrouvons des traits prédictifs de capacité de pénétration tels que le diamètre apical racinaire et le taux de croissance racinaire et nous mettons en avant la teneur en matière sèche du système racinaire avec une corrélation négative. Concernant la porosité grossière, nous observons un effet sur la croissance racinaire, le diamètre apical racinaire et le développement de primordia lorsque la porosité est très grossière / In many revegetation projects, the soil is the main obstacle to the establishment of plants. It is therefore essential to know how the root systems are set up in the ground. The root systems establishment is the expression of the genetic heritage guided by the constraints of the environment. In this document we first presented the root systems development of herbaceous species resulting from genetic and then we presented its plasticity face to soil constraints. The species do not have a single root system, but a combination of root systems that are implemented gradually. We present here a typology and classification of root systems depending on their location and on the bearing-organ involvement in the vegetative multiplication of the species. We are also interested in the effect of soil constraints on the development of root architecture: the penetration resistance is a recurring stress even in cultivated land and the gross porosity is a stress present in soils reworked. Experiments were conducted on a variety of herbaceous species to compare their root architecture with or without a stress zone. Regarding the penetration resistance, we find and generalize the results obtained by other researchers on other herbaceous species such as the decreasing root growth rate or the increasing root diameter at the level of the stress. Similarly, we find the traits predicting the penetration such as root apical diameter and root growth rates and we highlight the root dry matter content with a negative correlation. Regarding the gross porosity, we observe an effect on root growth rate, root apical diameter and primordia development when the porosity is very gross

L’ingénierie tissulaire vise à régénérer des organes ou des tissus lésés. Ainsi, les gels de fibrine sont largement utilisés pour la reconstruction de différents tissus. Cependant, à concentration physiologique, ils ne peuvent pas être manipulés. Pour améliorer leurs propriétés mécaniques, ils peuvent être combinés dans une architecture de Réseaux Interpénétrés de Polymères (RIP) à un réseau de polymère synthétique (PVA ou POE). Ces RIPs peuvent être rendus biodégradables en copolymérisant d’albumine bovine de sérum modifiée par des groupements méthacrylate (BSAm) avec le partenaire synthétique.Selon leurs compositions, ces matériaux peuvent être complètement dégradés ou fragmentés après quelques jours en présence de thermolysine, une enzyme protéolytique. Ces cinétiques de dégradation de ces RIPs ont été étudiées en suivant le relargage des fragments protéiques hors du matériau, d’une part, et la diminution de leurs propriétés viscoélastiques, d’autre part. Leur biocompatibilité a été vérifiée : des fibroblastes cultivés à leur surface présentent une viabilité supérieure à 90% après 5 semaines de culture et leur prolifération est suivie de la synthèse de macromolécules de la Matrice Extracellulaire.Afin de leur ajouter une action bactéricide et d’augmenter encore leur résistance mécanique, des sels d’ammonium ont également été incorporés à certains de ces RIPs. Enfin, la synthèse de tels RIP a été mise au point à partir de plasma sanguin. Les éventuels phénomènes de rejet lors de leur intégration au sein du corps devraient ainsi être limités. De plus, le plasma sanguin contenant un grand nombre de facteurs de croissance et de molécules bioactives, la réparation tissulaire devrait ainsi être améliorée. / Tissue engineering aims to regenerate deficient tissues and organs. Fibrin gels are widely used for the reconstruction of various tissues. However, at physiological concentration, they can’t be handled. To improve their mechanical properties, they can be combined with a synthetic polymeric network (PVA or PEO) in an Interpenetrating Polymer Network (IPN) architecture. These IPN can be made biodegradable by crosslinking the Bovine Serum Albumin modified by methacrylate groups (BSAm) with the synthetic partner.Depending on the composition, these materials can be fully degraded or fragmented after several days of incubation with thermolysin, a proteolytic enzyme. The degradation kinetics of these hydrogels were studied by following the release of proteic fragments from the material and by the loss of viscoelastic properties. The biocompatibility was also verified: fibroblasts cultivated on the surface show a viability of over 90% after 5 weeks of culture and the proliferation is followed by the synthesis of Extracellular Matrix macromolecules.To add a bactericide property, and to increase their mechanical resistance, ammonium salts were incorporated in those IPN. Lastly, the synthesis of these IPN were adapted, starting from whole blood plasma. Rejection phenomena upon implantation should thus be hindered. Moreover, blood plasma contains a wide variety of growth factors and bioactive molecules, which should improve tissue regeneration.

Le but de cette thèse est de mettre en relation les propriétés structurale, dynamique et fonctionnelle de la forme humaine d’une nouvelle protéine découverte dans le cerveau des vertébrés en 2000 : la Neuroglobine. Dans un premier temps, j’ai réalisé une étude théorique dans laquelle un mécanisme à deux voies menant à la forme pentacoordinée avec cystéines oxydées a été mis en avant. A travers ce mécanisme, un conformère de la Neuroglobine au sein duquel le groupe prosthétique hème a basculé au cœur de la structure protéique a été déterminé. A partir des structures de ce mécanisme, une étude sur la diffusion de petits ligands au sein des cavités internes de la protéine à l’aide de la méthode de métadynamique a mis en évidence que la formation du pont disufure intramoléculaire favorisait la poche de ligation. De plus un certain nombre de voies de sortie pour les ligands a pu être obtenu. Pour compléter ce premier aspect de la thèse, une étude des propriétés mécaniques, communes avec les autres globines, a montré l’importance de quatre résidus centraux, dit mécaniquement sensibles, qui régulent les canaux d’accès aux différentes poches internes de la protéine, appelé phénomène de respiration. Dans un second temps, je me suis intéressé à l’interaction de la Neuroglobine avec un petit ligand via une étude expérimentale par ITC. La première conclusion importante est que la cinétique de ligation est plus importante lorsque le pont disulfure est formé. De plus j’ai observé une diminution de la cinétique lors du passage Wild Type vers C120S puis réaugmentation de la cinétique lors du passage C120S vers C46G/C55S/C120. Afin de comprendre ce phénomène, une simulation de la Neuroglobine triplement mutée a été réalisée au cours de laquelle un réseau de deux liaisons hydrogènes a été mis en avant. Ce réseau change considérablement les voies d’entrée/sortie pour les ligands. Ainsi la mutation 120 ferme une/ou plusieurs voies de sortie alors que la mutation 46 ouvre la voie naturelle des globines. Le changement observé étant important, une étude par RMN de Ngb TM et WT cystéines réduites a montré qu’il y avait une différence de structure entre ces formes pas seulement au niveau des points de mutation mais sur l’ensemble de la structure. Ces nouveaux résultats mettent ainsi en évidence le rôle important des trois cystéines chez la Neuroglobine humaine. / In this PhD work, I tried to link together the different structural, dynamic and fonctional properties of a new human protein discovered in the mamals brain in 2000: the Neuroglobin. First of all, I established a new two ways mecanism in order to get the pentacoodinated oxydized cysteins state using theoritical method. One of this mecanism’s conformer shows an important heme sliding inside of the proteic structure. Furthermore with help of metadynamic method, I studied the small ligand diffusion and migration in the internal cavity network. I showed the higher ligand affinity when the disulfide bridge is bond and we proposed an important number of exit pathways. Then we developed a method to understand the mechanical properties of the globins and we found four residues mechanically sensitive which form together a control access pathway between internal cavities, called breath phenomenon. Secondly I used ITC method in order to characterize the interaction between the Neuroglobin and a small ligand. From this experiment we highlighted that the kinetic ligation is faster when the disulfide bridge is formed. Then I noticed a relative decrease of the velocity when the mutation C120S is operated followed by a relative increase of the velocity for the triple mutation C46G/C55S/C120 compared to the Wild Type data. To understand these results, I performed a molecular simulation of the triple mutation Neuroglobin form. During this trajectory, I discovered a structure with a two hydrogen bonds network, which significantly changes the ligand entry/exit pathways. The 120 mutation closes one/several exit pathways while the 46 mutation opens the natural globin exit pathway. Because of the considerable structural change observed in the triple mutation Neuroglobin form, I decided to produce NMR results. These last points reveal a relative structure difference between the Wild Type oxidized cysteins form and the triple mutation form not only on the mutation points but also on the global structure. All these new results highlight the essential role of the three cysteins in the human Neuroglobin.

Cette thèse porte sur la commande non linéaire des systèmes mécaniques sous-actionnés, ces systèmes possédant moins d'actionneur que de degrés de liberté. La dynamique interne de ces systèmes est souvent instable ce qui les rend difficiles à commander et requiert des méthodes de commande spécifiques. La contribution de cette thèse est la proposition de deux approches de commandes originales dont le but est la génération de cycle limites stables sur toutes les coordonnées du système mécanique sous-actionné. La première approche de commande est basée sur la linéarisation partielle par retour d'état et l'optimisation de trajectoires de référence. La seconde approche est basée sur les travaux récents sur la commande sans modèle, une technique de commande qui permet de contrôler un système sans avoir besoin de modèle mathématique préalable de sa dynamique. Ces deux approches de commande sont appliquées à un système mécanique sous-actionné particulier: le pendule inversé stabilisé par roue d'inertie. Plusieurs scénarios sont proposés, à la fois en simulation numérique et en temps-réel sur une plate-forme expérimentale. Les résultats obtenus attestent de la capacité des contrôleurs proposés à stabiliser le système autour de cycles limites stables en dépit de la présence de perturbations externes. / This thesis is focused on non linear control of underactuated mechanical systems, thoses systems with less actuators than degrees of freedom. The internal dynamics of such system is often unstable making them particulary difficult to control. Thus specific care must be taken when designing controlers for such systems. The main contribution of this thesis is the design of two new control schemes for stable limit cycles generation on all coordinates of underactuated mechanical systems. First control approach is based on partial feedback linearization and reference trajectories optimization. Second approach is based on recent work on model free control,a control scheme which doesn't require prior mathematicalmodel of the controlled system dynamics. The proposed approaches are applied to an inertiawheel inverted pendulumtestbed. Several experimental scenarios are proposed, both in numerical simulation and in realtime implementation. Obtained results demonstrate the ability of both controllers to stabilize the system around stable limit cycles and to reject external disturbances.