Un nombre croissant de domaines scientifiques collectent de grandes quantités de données comportant beaucoup de mesures répétées pour chaque individu. Ce type de données peut être vu comme une extension des données longitudinales en grande dimension. Le cadre naturel pour modéliser ce type de données est alors celui des modèles mixtes fonctionnels. Nous traitons, dans une première partie, de la classification non-supervisée dans les modèles mixtes fonctionnels. Nous présentons dans ce cadre une nouvelle procédure utilisant une décomposition en ondelettes des effets fixes et des effets aléatoires. Notre approche se décompose en deux étapes : une étape de réduction de dimension basée sur les techniques de seuillage des ondelettes et une étape de classification où l'algorithme EM est utilisé pour l'estimation des paramètres par maximum de vraisemblance. Nous présentons des résultats de simulations et nous illustrons notre méthode sur des jeux de données issus de la biologie moléculaire (données omiques). Cette procédure est implémentée dans le package R "curvclust" disponible sur le site du CRAN. Dans une deuxième partie, nous nous intéressons aux questions d'estimation et de réduction de dimension au sein des modèles mixtes fonctionnels et nous développons en ce sens deux approches. La première approche se place dans un objectif d'estimation dans un contexte non-paramétrique et nous montrons dans ce cadre, que l'estimateur de l'effet fixe fonctionnel basé sur les techniques de seuillage par ondelettes possède de bonnes propriétés de convergence. Notre deuxième approche s'intéresse à la problématique de sélection des effets fixes et aléatoires et nous proposons une procédure basée sur les techniques de sélection de variables par maximum de vraisemblance pénalisée et utilisant deux pénalités SCAD sur les effets fixes et les variances des effets aléatoires. Nous montrons dans ce cadre que le critère considéré conduit à des estimateurs possédant des propriétés oraculaires dans un cadre où le nombre d'individus et la taille des signaux divergent. Une étude de simulation visant à appréhender les comportements des deux approches développées est réalisée dans ce contexte. / More and more scientific studies yield to the collection of a large amount of data that consist of sets of curves recorded on individuals. These data can be seen as an extension of longitudinal data in high dimension and are often modeled as functional data in a mixed-effects framework. In a first part we focus on performing unsupervised clustering of these curves in the presence of inter-individual variability. To this end, we develop a new procedure based on a wavelet representation of the model, for both fixed and random effects. Our approach follows two steps : a dimension reduction step, based on wavelet thresholding techniques, is first performed. Then a clustering step is applied on the selected coefficients. An EM-algorithm is used for maximum likelihood estimation of parameters. The properties of the overall procedure are validated by an extensive simulation study. We also illustrate our method on high throughput molecular data (omics data) like microarray CGH or mass spectrometry data. Our procedure is available through the R package "curvclust", available on the CRAN website. In a second part, we concentrate on estimation and dimension reduction issues in the mixed-effects functional framework. Two distinct approaches are developed according to these issues. The first approach deals with parameters estimation in a non parametrical setting. We demonstrate that the functional fixed effects estimator based on wavelet thresholding techniques achieves the expected rate of convergence toward the true function. The second approach is dedicated to the selection of both fixed and random effects. We propose a method based on a penalized likelihood criterion with SCAD penalties for the estimation and the selection of both fixed effects and random effects variances. In the context of variable selection we prove that the penalized estimators enjoy the oracle property when the signal size diverges with the sample size. A simulation study is carried out to assess the behaviour of the two proposed approaches.

Cette thèse est principalement consacrée au développement de méthodes de sélection de modèles par maximum de vraisemblance pénalisée dans le cadre de données complexes. Un premier travail porte sur la sélection des modèles linéaires généralisés dans le cadre de données stratifiées, caractérisées par la mesure d’observations ainsi que de covariables au sein de différents groupes (ou strates). Le but de l’analyse est alors de déterminer quelles covariables influencent de façon globale (quelque soit la strate) les observations mais aussi d’évaluer l’hétérogénéité de cet effet à travers les strates.Nous nous intéressons par la suite à la sélection des modèles non linéaires à effets mixtes utilisés dans l’analyse de données longitudinales comme celles rencontrées en pharmacocinétique de population. Dans un premier travail, nous décrivons un algorithme de type SAEM au sein duquel la pénalité est prise en compte lors de l’étape M en résolvant un problème de régression pénalisé à chaque itération. Dans un second travail, en s’inspirant des algorithmes de type gradient proximaux, nous simplifions l’étape M de l’algorithme SAEM pénalisé précédemment décrit en ne réalisant qu’une itération gradient proximale à chaque itération. Cet algorithme, baptisé Stochastic Approximation Proximal Gradient algorithm (SAPG), correspond à un algorithme gradient proximal dans lequel le gradient de la vraisemblance est approché par une technique d’approximation stochastique.Pour finir, nous présentons deux travaux de modélisation statistique, réalisés au cours de cette thèse. / This thesis is mainly devoted to the development of penalized maximum likelihood methods for the study of complex data.A first work deals with the selection of generalized linear models in the framework of stratified data, characterized by the measurement of observations as well as covariates within different groups (or strata). The purpose of the analysis is then to determine which covariates influence in a global way (whatever the stratum) the observations but also to evaluate the heterogeneity of this effect across the strata.Secondly, we are interested in the selection of nonlinear mixed effects models used in the analysis of longitudinal data. In a first work, we describe a SAEM-type algorithm in which the penalty is taken into account during step M by solving a penalized regression problem at each iteration. In a second work, inspired by proximal gradient algorithms, we simplify the M step of the penalized SAEM algorithm previously described by performing only one proximal gradient iteration at each iteration. This algorithm, called Stochastic Approximation Proximal Gradient Algorithm (SAPG), corresponds to a proximal gradient algorithm in which the gradient of the likelihood is approximated by a stochastic approximation technique.Finally, we present two statistical modeling works realized during this thesis.

Les paramètres de croissance de poissons pélagiques et démersaux ont été étudiés durant la période de 1990 à 2015 dans le but d’examiner l’impact de facteurs biotiques comme la densité-dépendance, le recrutement, la mortalité totale et de facteurs abiotiques tels que l’intensité d’upwelling, la température et la concentration en chlorophylle a. Les paramètres d’histoire de vie des espèces peuvent varier selon les espèces, d’une région à l’autre, et dans le temps au sein d’une même région en raison de leur plasticité et de la pression de la pêche. Une comparaison inter-espèces et inter-régions a été réalisée. Le modèle non linéaire à effets mixtes a été utilisé pour différentes populations de l’Océan Atlantique afin d’établir les paramètres de croissance aux niveaux individuel et de la population. Les variations des paramètres de croissance d’une sélection d’espèces ont été mises en corrélation avec des facteurs biotiques et abiotiquesLes espèces (Sardinella aurita, sardinelle ronde, Atherinella brasiliensis, tinicalo, Merlangius merlangus, merlan, Melanogrammus aeglefinus, églefin et Solea solea, sole) montrent des réponses différentes aux facteurs biotiques et abiotiques. Au niveau spatial pour le merlan et l’églefin, la croissance est affectée par la latitude et la température, tandis qu’au niveau temporel la croissance du merlan est affectée par la température et la densité. Il y avait un intérêt pour savoir si les variables morphométriques et le diamètre de l’otolithe de tinicalo étaient de bons indicateurs de la croissance : c’est la longueur standard qui a présenté / The impact of biotic factors such as density-dependent processes, recruitment, total mortality, and abiotic factors such as upwelling intensity, temperature and chlorophyll a concentration on the variation of growth parameters of pelagic and demersal fish were studied during the periods 1990 - 2008 (pelagic) and 1971 - 2015 (demersal). Life history parameters vary according to the species and from one region to another and over time within a given area because of their plasticity and the high fishing pressure. Interspecies and inter-regional comparison were carried out. Non-linear mixed effects models were used on different fish species of the Atlantic Ocean in order to estimate the growth parameters at the individual and population levels. Variations in growth parameters of selected species were correlated with biotic and abiotic factors.Selected species (Sardinella aurita, round sardinella, Xenomelaniris brasiliensis, tinicalo, Merlangus merlangus, whiting, Melanogrammus aeglefinus, haddock and Solea solea, sole) showed different responses to biotic and abiotic factors. Regardind the spatial component for whiting and haddock, the variation of growth parameters was affected by latitude and temperature. Concerning the temporal component, whiting was affected by temperature and density-dependent processes. There was also an interest to know if the morphometric variables and the diameter of the otolith of Atherinella brasilensis were good growth indicators. Among the morphometric parameters examined, the standard length-Age relationship showed the best fit (r2 = 0.90), foll

Les matériaux à base de TiO2 ont déjà été très étudiés. En particulier, les films minces mésoporeux cristallins de TiO2 montrent une activité photo-catalytique élevée due à leur surface spécifique incomparable. Cependant, l'étude et l'optimisation de la photocatalyse dans un tel milieu poreux n'est pas si simple car le processus catalytique dépend de plusieurs paramètres environnementaux et structuraux. Les activités de recherche se sont essentiellement focalisées sur (i) la conception de couches mésoporeuses à base de TiO2 avec une composition et une nanostructure variée et (ii) leur mise en œuvre comme plateforme pour une étude fondamentale par ellipsométrie concernant le processus photocatalytique. Des films mésoporeux ont été produits en couplant la chimie sol-gel, et des procédés de dépôt. Parmi des outils de caractérisation analytiques, 2D-GISAXS, ellipsométrie, SEM-FEG, HR-TEM et WAXS sont notamment les techniques qui ont été utilisées pour obtenir des informations. Premièrement, un film mésoporeux de TiO2 a été analysé par ellipsométrie in-situ pour des investigations fondamentales sur les cinétiques de son processus photocatalytique dans l'air en fonction de la composition environnementale et du polluant organique. La grosse quantité d'information obtenue a d'ailleurs permis la proposition de mécanismes de photo-dégradation dans les conditions étudiées. Dans la seconde partie, des films minces mésoporeux mixtes TiO2/SiO2 avec des propriétés optiques ajustables ont été préparées. Une étude structurale a été conduite sur le réseau et la composition des films poreux. L'ellipsométrie a été également mis en œuvre pour étudier leur le activité photocatalytique. / TiO2-based materials have been extensively studied as potential material to be used in photocatalysis. In particular crystalline mesoporous thin films exhibit increased photocatalytic activities due to their exceptionally high surface area. However the study and the optimization of the photocatalysis in such porous media is not easy to be done due to the fact that the catalytic process is highly dependent from several environmental and structural parameters. The research activities of this thesis were essentially focused on (i) the fabrication of mesoporous TiO2-based photoactive thin films with tunable composition and nanostructure and (ii) their utilization as platform for fundamental study of the photocatalytic process by ellipsometry. The mesoporous films with tunable nanostructure will be fabricated by coupling sol-gel chemistry and highly controlled liquid deposition techniques. Among modern analytical tools, 2D-GISAXS, ellipsometry and ellipso-porosimetry, SEM-FEG, HR-TEM and WAXS, were used to obtain a large set of relevant information. In the first part, a model TiO2 mesoporous film was analysed by ellipsometry for fundamental investigations of the photocatalytic process kinetics in air as function of the environmental and the organic pollutant. The information obtain by ellipsometry has allowed the proposition of photodegradation mechanisms in the studied conditions. In the second part, composite mesoporous TiO2/SiO2 films with tunable optical properties were fabricated by sol-gel chemistry. A structural study on the films porous network and composition was conducted. In-situ ellispometry was also used to study the photocatalytic activity.

Cette étude porte sur l’analyse des séries jurassiques du Shaqra Group (Toarcian to Kimmeridgian) qui affleurent de manière continue en Arabie centrale le long d’un transect de plus de 1000 km de long. Ces séries se sont accumulées sur une vaste plate-forme épicontinentale peu profonde, en contexte tropical. Ces affleurements permettent ainsi d’observer la partie occidentale des séries renfermant des systèmes pétroliers prolifiques exploités en subsurface en Arabie Saoudite. L’analyse sédimentologique de nombreuses coupes et la réalisation de corrélations stratigraphiques de haute résolution sur un transect de 600 km au sud de Riyad, complété par des corrélations avec les données de forage plus à l’est (entre Riyadh et le Rimthan Arch), permettent de distinguer une organisation séquentielle à différents ordres de fréquence et de reconstituer l’évolution de la plate-forme au sein de ces séquences. La plate-forme jurassique évolue d’une plate-forme horizontale caractérisée par des systèmes mixtes à la transition continental-marin du Toarcien au Callovien moyen (formations Marrat et Dhruma) vers un système de type rampe - bassin intrashelf du Callovien au Kimméridgien inférieur (formations Tuwaiq et Hanifa) pour finir par une plate-forme aggradante carbonatée et silico-clastique (Fm. Jubaila) puis carbonatée et évaporitique en contexte aride (Fm. Arab) au Kimméridgien. Les cycles tectono-stratigraphiques de 2ème ordre du Jurassique inférieur et moyen sont limités à la base et au sommet par des discontinuités régionales. Ils occupent un dépôt-centre stationnaire et décrivent un onlap côtier de grande ampleur avec un maximum transgressif au Callovien moyen (Upper Tuwaiq Mb.). Durant le Jurassique supérieur, les dépôts de rampe carbonatée de la Formation Hanifa passent progressivement vers l’ouest à des dépôts plus profonds de bassin intrashelf relativement riches en matière organique (Khurais - Rimthan Arch). La séquence Jubaila – Arab-D montre des variations d’épaisseur qui indiquent une déformation de grande longueur d’onde de la plate-forme arabe à cette période. Les faciès récifaux du membre Arab D sont interprétés comme représentant le maximum d’inondation de ce cycle qui se termine par le développement de systèmes carbonatés – évaporitiques à la fin du Jurassique. / They serve as westernmost reference for adjacent prolific reservoirs and source-rock bearing intrashelf basins. Several hierarchical sequences (second to fourth order) have been recognized in outcrops sections (600 km long south of Riyadh) and correlated with gamma-ray logs of subsurface wells (550 km long from Riyadh to Rimthan Arch). The Jurassic platform evolved from very-flat continental-to-nearshore mixed carbonate-siliciclastic platform (Marrat-Dhruma; Toarcian to Middle Callovian) to differentiated ramp with deep intrashelf basins (Tuwaiq-Hanifa; Callovian to Early Kimmeridgian) to a lowstand followed by flat aggraded platform (Jubaila-Arab-D; Kimmeridgian). Tectonic related siliciclastic influx took place in arid condition during the Kimmeridgian (Jubaila Fm.). The Jurassic platform ends with the mixed carbonate-evaporite systems of the Arab Fm. A first second-order tectono-eustatic cycle (Marrat to Tuwaiq) is bounded at the base and top by regional unconformities. It has a stationary depocenter, and show long-term coastal onlap and marine transgression that reached its maximum extent during the upper Tuwaiq (Middle Callovian). The Hanifa Fm. consists of four 3rd-order sequences aggraded flat-toped platform (outcrops to Khurais) marked at the base by argillaceous limestone and top by pure high-energy carbonates with localized reef buildups. The Jubaila Arab-D is two 3rd-order sequences begin with low-stand deposits followed by long-term transgression. These formed flat successions with lateral thickness variations controlled by differential subsidence increased in the Arabian Basin. The transgression is marked by storm-influenced inner-platform with sandstone quartz, grainstones and restricted lime-mudstone. The Maximum marine transgression is placed in the Arab-D with reef buildups in the westernmost inner-platform. During highstand, the reefs are gently prograding out into Rimthan Arch leaving behind restricted lagoon and sabkhah/salina anhydrite.

Ce travail de recherche est axé sur la compréhension du comportement en flexion, statique et instantané, des structures multimatériaux acier-béton collées du génie civil. La première étape consiste à mener une analyse expérimentale et numérique par éléments finis non linéaire sur la caractérisation de la connexion. L’essai Push-Out a été retenu : deux dallettes de béton C25/30 sont connectées à un profilé métallique. Nous faisons varier la géométrie des dallettes et du joint de colle. La ruine est cohésive dans le béton proche de l’interface par cisaillement. Un effet favorable du frottement entre dallette et presse peut se développer et induire le développement de contraintes de compression et augmenter la contrainte de cisaillement moyenne à l’interface. Les dimensions des éprouvettes et du joint de colle influent sur la charge de ruine. Ainsi, l’essai Push-Out est, dans l’état actuel de connaissances, difficile à utiliser pour la caractérisation de la connexion collée acier-béton en vue du dimensionnement de structures. La seconde partie est consacrée à l’analyse du comportement de poutres mixtes acier béton collées. Un essai sur poutre constituée de prédalles et d’une dalle de compression confirme que le collage est une alternative aux connexions traditionnelles. Nous développons aussi un modèle de calcul en variables généralisées et en variables locales en 3D non linéaire. La modélisation par éléments finis apporte plus de précisions, notamment sur l’état de contraintes à proximité de l’interface et à l’approche de la ruine. Les dimensions du joint de colle et la plastification du profilé influent sur la zone de rupture dans le béton. / This PhD thesis investigates the connection of steel-flexural members by bonding and focuseson static and instantaneous behavior. First, experimental and numerical analyses are performed. A push out test is used : two concrete blocks are connected to steel members. The influence of the concrete blocks and bonding joint geometry is examined. Cohesive shear failure appears in concrete near the interface. Failure can occur when the average shear strain is twice the tension limit of concrete, which can be explained by favorable slipping between the concrete block and the support. In this case, the bonding joint is not only solicited in shear but also in compression. Results depend on the length of bonding joint and concrete blocks geometry. So, push out test cannot be now used to characterize the bonding connection between steel and concrete in order to design structures. The second is about the analysis of the behavior of steel concrete composite beams. A precast beam with compressive concrete was tested. Results show that a bonding connection can be an alternativesolution regardless of the slab manufacturing. We develop two numerical models. The first one is based on multi-layer beam modeling and the second one is a nonlinear 3D finite element model. The stress distribution close to the interface and near failure is more accurate with the finite element model than with the generalized model. Bonding joint geometry and plastification of steel girder have an influence on the failure region in the concrete.

Dans plusieurs pays européens, la capacité de l’infrastructure est complètement exploitée aux heures de pointe et aux points critiques : une grande quantité de trains traversent ces points critiques dans un laps de temps très réduit. Dans cette situation le retard d’un train provoqué par un conflit de circulation peut se propager dans tout le réseau. Le problème de la gestion opérationnelle du trafic ferroviaire consiste à trouver les modifications des itinéraires et des ordonnancements des trains qui minimisent la propagation des retards. Dans cette thèse, nous proposons une approche de décomposition de Benders pour la formulation linéaire en nombres entiers à variables mixtes utilisée dans l’algorithme RECIFE-MILP. Après avoir constaté que l’approche de décomposition standard de Benders ne permet pas de trouver rapidement une solution de bonne qualité pour certaines instances du problème, nous étudions trois approches alternatives afin d’améliorer la performance de notre algorithme. Nous proposons d’abord une approche que nous appelons la reformulation réduite de Benders. Ensuite, nous introduisons des inégalités dans la formulation du problème maître de Benders. Finalement, nous scindons le processus de résolution en trois étapes au lieu de deux comme dans la décomposition standard de Benders. L'analyse expérimentale montre que la combinaison de la première et dernière approche surpasse l’algorithme original RECIFE-MILP dans la résolution de grandes instances sous certaines conditions. / In railway systems, during congested traffic situations, the infrastructure capacity is completely exploited for trains circulation. In these situations, when traffic is perturbed some trains must be stopped or slowed down for ensuring safety, and delays occur. The real-time Railway Traffic Management Problem (rtRTMP) is the problem of modifying trains route and schedule to limit delay propagation. In this thesis, we propose a Benders decomposition of a MILP-based algorithm for this problem, named RECIFE-MILP. After observing that the standard Benders decomposition (BD) does not allow the effective solution of rtRTMP instances, we study three possible approaches to improve the performance. Specifically, we first propose a modification of the problem reformulation which is typical of BD, obtaining what we call reduced BD. Then, we introduce some inequalities to the Benders master problem. Finally, we split the solution process in three steps rather than two as in the standard BD. As we show in a thorough experimental analysis, the combination of the first and last approaches outperforms the original RECIFE-MILP algorithm when tackling large instances with some specific features.

Dans le contexte du développement de l’hydrogène-énergie, de nouvelles voies de production renouvelables sont étudiées, parmi lesquelles la fermentation obscure est un processus biologique convertissant la biomasse. Dans cette étude, ce procédé a été optimisé en réacteur agité semibatch par la sélection de cultures mixtes (boues de station d’épuration) et l’optimisation des paramètres de fermentation associés (température, ajout de substrat, régulation du pH). La présence majoritaire de bactéries du genre Clostridium a été observée dans le milieu fermentaire. Différents modes d’extraction des gaz produits ont été évalués, permettant d’intensifier le procédé par l’utilisation d’un gaz de balayage (N2 ou CO2). La mise en œuvre efficace en fonctionnement continu d’un bioréacteur membranaire dans une configuration d’extraction gaz/liquide a permis d’améliorer le rendement (> + 90%) et la productivité en H2 (> + 300%) par rapport au mode de fonctionnement continu en réacteur agité. Enfin, l’utilisation d’un substrat réel (bourbes viticoles) a permis de prouver la faisabilité du procédé dans une perspective d’industrialisation. / In the context of the development of hydrogen-energy, new renewable production ways are studied, among which dark fermentation is a biological process converting the biomass. In this study, this process was optimized for a semibatch reactor by the selection of mixed cultures (waste water treatment plant sludges) and the optimization of associated parameters of fermentation (temperature, add of substrate, pH regulation). The presence in majority of bacteria from the genus Clostridium was observed in the fermentation broth. Different extraction modes of the produced gas were evaluated, allowing to intensify the process by the use of a sparging gas (N2 or CO2). The successful implementation in continuous mode of a membrane bioreactor in a configuration of gas/liquid extraction allowed an increase in H2 yield (> + 90%) and productivity (> + 300%) compared to the continuous stirred tank reactor. Finally, the use of a real substrate (winery waste) allowed to prove the feasibility of this process in the prospect of industrialization.

Dans un contexte de diversification des sources protéiques alimentaires, les protéines de pois représentent un ingrédient de choix et pourraient être associées à des protéines laitières comme celles du lactosérum dans la fabrication de nouveaux aliments. Dans ce travail, le comportement d’agrégation thermique (1h à 85°C), préalable à une gélification acide, des globulines de pois (Glob) seules et en mélange avec la β-lactoglobuline (βlg), a été étudié en fonction de la concentration totale en protéine, du ratio massique βlg/Glob et de la force ionique. La caractérisation des agrégats solubles a été réalisée par une combinaison de techniques analytiques telles que la détermination de l’hydrophobicité de surface, la quantification des ponts disulfures, la diffusion dynamique de la lumière (DLS), la chromatographie d’exclusion de taille (SEC-HPLC) et l’électrophorèse SDS-PAGE. La formation d’agrégats mixtes semble être gouvernée par des interactions intermoléculaires non covalentes, mais aussi des liaisons covalentes entre la βlg et les sous-unités de légumine notamment à faible force ionique (5 mM NaCl). Ces dernières semblent contrôler les caractéristiques méso-structurales des agrégats mixtes formés (haut poids moléculaire et diamètre réduit < 110 nm) comparativement aux agrégats formés de globulines seules (diamètre > 150 nm). Le deuxième volet de l’étude concernait la formation de gels acides obtenus par acidification au glucono-δ-lactone, soit à partir des agrégats mixtes solubles caractérisés précédemment, soit à partir de mélanges d’agrégats thermiques de chaque protéine obtenus séparément. Les différents paramètres liés à la cinétique d’acidification et à la gélification (temps et pH de transition sol/gel, propriétés mécaniques par rhéologie dynamique et analyse de la microstructure par Microscopie Confocale à Balayage Laser, capacité de rétention d’eau) ont été évalués. Les résultats démontrent que les agrégats mixtes issus des mélanges thermisés des deux protéines permettent d’obtenir des gels plus élastiques avec une structure fibrillaire plus ordonnée et moins poreuse, avec des caractéristiques proches de celles des gels formés d’agrégats purs de Blg. / In the context of protein source diversification, pea protein is a promising ingredient and may be associated with milk proteins such as whey proteins in the production of new food products. In the present work, the thermal aggregation (85°C - 1 h) of pea globulins (Glob) alone and in admixture with β-lactoglobulin (βlg), prior to acid gelation, was studied as a function of total protein concentration, βlg/Glob weight ratio and ionic strength. The characterization of soluble aggregates was carried out by combining different analytical methods such as surface hydrophobicity determination, disulfide bridge quantification, dynamic light scattering (DLS), size exclusion chromatography (SEC-HPLC) and SDS-PAGE electrophoresis. The formation of mixed aggregates seems to be governed by non-covalent intermolecular interactions, but also by covalent bonds between βlg and legumin subunits at low ionic strength (5 mM NaCl). The latter seem to control the structural features of mixed aggregates (high molecular weight and reduced diameter <100 nm) compared to pure globulin aggregates (diameter > 150 nm). The second part of this work investigated the formation of acid gels by glucono-δ-lactone, obtained either from soluble mixed aggregates such as characterized previously, either from mixtures of thermal aggregates of the two proteins prepared separately. The parameters associated to acidification kinetics and gelation (time and pH at sol/gel transition, mechanical properties by dynamic rheology and microstructure analysis by Confocal Scanning Laser Microscopy, water holding capacity) were evaluated. The results showed that mixed aggregates from heat-treated initial mixtures of the two proteins provides more elastic acid gels with a more regular and less porous fibrillar structure having close characteristics to those of pure βlg gels.

Au cours de ma thèse, j'ai travaillé à la construction de l'expérience Fermix, consacrée à l'étude d'un mélange de fermions (6Li-40K) à très basses températures où les effets quantiques sont prédominants. Nous présentons ici deux résultats principaux. Premièrement, nous avons développé une nouvelle méthode de refroidissement sub-Doppler qui tire parti de l'existence d'états noirs dans la raie optique D1. Cette mélasse grise permet d'atteindre une densité de l'espace des phases de 10^-4, la valeur la plus élevée rapportée dans la littérature pour le refroidissement laser simultané des deux espèces. Grâce à cette étape, nous avons pu réaliser un gaz fortement dégénéré de 3x10^5 atomes de 40K, répartis dans deux états de spins, à une température de 62 nK, soit 17% de la température de Fermi. D'autre part, nous introduisons une transformation canonique pour montrer l'équivalence formelle entre le comportement de particules ultra-relativistes sans interactions (particules de Weyl) dans un potentiel harmonique et celui de fermions froids confinés dans un piège quadrupolaire. Nous étudions expérimentalement, numériquement et théoriquement la relaxation de tels systèmes vers un état stationnaire, non-Botlzmanien, caractérisé par des températures effectives fortement anisotropes. Cette analogie permet également d'interpréter des propriétés caractéristiques des particules relativistes. Ainsi, nous montrons que le paradoxe de Klein est analogue aux pertes Majorana. Pour finir, nous proposons une étude théorique des interactions médiées à longue distance par un système en dimensions mixtes. / During my PhD, I contributed to the design and construction of the Fermix experiment, dedicated to the study of a 6Li-40K fermionic mixture at ultra low temperatures. Our main results are twofold. First, we developed a new sub-Doppler laser cooling scheme, taking advantage of the existence of dark states in the D1 line of alkali atoms. This so-called \emph{grey molasses} allows for a phase space density up to $10^{-4}$, the highest value reported for the simultaneous laser cooling of those two species. The improvement due to this cooling step enabled the production of a quantum degenerate 40K gas in a dipole trap, with 3x10^5 atoms in two spin states at 62 nK, corresponding to 17% of the Fermi temperature. Second, introducing a canonical mapping, we showed that non-interacting ultra-relativistic particles (Weyl fermions) in a harmonic trap can be simulated by cold fermions confined in a quadrupole potential. We study experimentally, numerically and theoretically the relaxation of these systems towards a steady state which can not be described by a Boltzman distribution, but rather presents strongly anisotropic effective temperatures. This analogy also allows us to translate fundamental properties of relativistic particles in the language of cold atoms. In particular, we demonstrate that the Klein paradox is equivalent to Majorana losses.Finally, we present a theoretical study of the long range interactions between particles confined in two 2D layers immersed in a 3D atomic cloud.