L'application de champ électrique est connue pour avoir la capacité d'améliorer significativement la stabilité des flammes. A ce sujet, un modèle mathématique permettant de modéliser la combustion en présence d'un champ électrique a été développé. Les équations de l'aérothermochimie sont couplées à des équations de bilan pour les densités des espèces chargées, et une équation de Poisson pour le potentiel électrique est résolue. Une situation principale est étudiée pendant la thèse ; elle concerne la stabilisation de flammes de diffusion par application d'un champ électrique continu ou alternatif.Les résultats obtenus montrent que la présence du champ électrique améliore significativement la stabilisation de la flamme. L'ampleur de cette amélioration dépend de l'intensité et de la polarité de la tension appliquée. Si la tension appliquée est alternative, un facteur supplémentaire s'ajoute pour influencer la stabilisation ; il s'agit de la fréquence. Une interprétation des mécanismes permettant la stabilisation est proposée.

L'électro- et la magnéto-encéphalographie sont deux techniques très utiles pour observer l'activité électrique du cerveau de par leur résolution temporelle et leur caractère non invasif. Les mesures sont faites sur la surface extérieure de la tête (électrodes pour l'EEG et magnétomètres pour la MEG); afin de retrouver les sources responsables du signal mesuré, un problème inverse de localisation doit être résolu. Celui-ci requiert une bonne résolution du problème direct, ce qui demande une bonne modélisation des tissus de la tête, ainsi qu'une représentation fidèle de ce modèle électro-physiologique par une méthode numérique comme la FEM ou la BEM. Dans cette thèse, nous nous intéressons au choix critique d'un modèle et de sa représentation par une méthode numérique notamment pour prendre en compte l'inhomogénéité de la conductivité du crâne et celle de la matière blanche qui est proche des sources. Après avoir mis en évidence les avantages et inconvénients des méthodes courantes, nous exposons une méthode duale de résolution du problème direct: c'est la méthode adjointe applicable quel que soit la méthode numérique choisie. Puis en utilisant une approche de décomposition de domaine nous formulons plusieurs méthodes de couplage de méthodes numériques visant à tirer parti de leurs avantages dans des sous domaines. Cela permet de coupler la BEM avec la FEM, et implique de nombreux aspects intéressants notamment pour une bonne prise en compte du crâne. Finalement, nous proposons une nouvelle méthode permettant de traiter des conductivités localement anisotropes ou inhomogènes avec la BEM.

L'objectif de cette thèse était de comparer des mesures de flux sédimentaires et des évolutions morphologiques in-situ à des simulations numériques 2DH sur des plages macrotidales à barres intertidales. Ces comparaisons ont été réalisées sur deux plages de la région Nord Pas de Calais – Picardie, la plage de Zuydcoote et la plage de Hardelot. Ces plages sont caractérisées par un système barre-bâche sableux rectiligne.Ce travail a permis d'acquérir des données courantométriques et des données de houle sur le profil de chaque plage pendant une semaine ainsi que des données situées plus au large nécessaires pour le forçage du modèle numérique. Des mesures ponctuelles de flux sédimentaires ont également été réalisées à l'aide de pièges à sédiments ainsi qu'un suivi d'évolution du fond à l'aide de mesures DGPS en début et fin de campagnes de mesures.L'ensemble de ces données a été comparé aux résultats obtenus par un modèle numérique 2DH. Ce modèle numérique est composé de trois modules de la chaîne de calcul TELEMAC, un module pour la prise en compte des courants de marée, un module de propagation spectrale de la houle, et un module de transport de sédiments et d'évolution morphologique. A l'aide de ces modules, des simulations ont été réalisées sur la durée des campagnes de mesures afin de calibrer différents paramètres en comparant les résultats aux mesures in-situ, notamment le coefficient de Strickler, l'indice de déferlement des vagues, ainsi que différentes formules de transport sédimentaire.Ces simulations ont permis de montrer l'influence de l'indice de déferlement sur les résultats des simulations à la fois sur la partie hydrodynamique ainsi que pour le transport sédimentaire et l'évolution morphologique.Quatre différentes formules de transport sédimentaire ont été utilisés afin de déterminer leurs capacités à reproduire les mesures de transport sédimentaire et d'évolution in-situ en fonction de l'indice de déferlement.Ce modèle a permis de mettre en évidence le rôle des vagues et de leurs déferlements sur la direction et l'intensité du transport sédimentaire ainsi que des zones préférentielles d'accrétion et d'érosion. Cette étude a également montré certaines limites du modèle principalement sur les vitesses perpendiculaires à la plage suite à l'utilisation d'un modèle 2D, ainsi que des limitations induites par l'utilisation d'un indice de déferlement prenant en compte uniquement le rapport hauteur de vague sur profondeur, et limitant le déferlement sur la crête des barres et dans la pente entre la barre et la bâche supérieur sur la plage. / The objective of this thesis was to compare sediment flux measurements and in situ morphological changes with 2DH numerical simulations on macrotidal beaches with intertidal bars. These comparisons were made on two beaches in the Nord Pas de Calais - Picardie ,Zuydcoote Beach and Hardelot Beach. These beaches are characterized by a straight sandy bar-trough system.This work allowed to acquire current data and wave data on the profile of each beach and also offshore data for a period of one week. Sediment flux measurements were also conducted using sediment traps and by monitoring bottom evolution using DGPS measurements at the beginning and the end of the campaigns.All these data were compared with results obtained by a digital 2DH model. This digital model is composed of three modules of the TELEMAC calculation chain, a module for taking into account the tidal currents, a spectral propagation module for the waves, and a sediment transport module with morphological evolution. Using these modules, simulations were performed for the duration of measurement campaigns to calibrate various parameters by comparing the results with in-situ measurements, including the Strickler coefficient, the wave-breaking index and four different sediment transport formulas.These simulations show the influence of the breaker index on both the hydrodynamic part and the sediment transport and morphological evolution.The different sediment transport formulas were used to determine their ability to reproduce the sediment transport measurements and the evolution according to the breaker value.This model has helped to highlight the role of waves and surges on the direction and intensity of the sediment transport as well as preferential areas of accretion and erosion. This study also shows some limitations of the model mainly on the speed perpendicular to the beach and the limitations caused by the use of a breaker index taking only into account the ratio between wave height and the deep, and limiting the surge on the crest of the bars and into the slope between the bar and the top trough on the beach.

Le soudage par faisceau d’électrons d’alliages à durcissement structural de la série7xxx induit des modifications importantes de leur microstructure, et par conséquent de leur comportement mécanique. Cette étude visait à formuler une loi de comportement incluant l’endommagement de structures soudées par une approche locale de la rupture. Pour cela, la microstructure de la soudure et les propriétés mécaniques résultantes sont caractérisées. Le lien est fait entre la distribution de précipités fins et les propriétés plastiques, ainsi qu’entre la précipitation grossière et les micromécanismes d’endommagement. Le modèle aux éléments finis proposé prend en compte le comportement plastique des différentes zones et reproduit le comportement en endommagement de la zone fondue, qui constitue le maillon faible de la structure à cause de l’évaporation d’éléments d’alliages durant le soudage. Ce modèle a été validé dans une gamme étendue de sollicitations mécaniques (géométrie,entaille). / The electron beam welding of 7xxx series alloys leads to modification of their microstructureand consequently of their mechanical behavior. This study aimed toformulate a constitutive law including damage for welded structures by a local approachof fracture. For this purpose, the weld microstructure and the resulting mechanicalproperties have been characterized. The relationship between fine scaleprecipitate distribution and plastic properties has been established, as well as therelationship between coarse precipitation and micro-mechanisms of damage. Thefinite elements model takes into account the plastic behavior of the different zonesand reproduces the damage behavior of the fusion zone, which is the weakest linkof the structure due to evaporation of alloying elements during welding. This modelhas been validated in a large variety of stress conditions (sample geometry, notch).

L'évolution des versants est le résultat de l'action combinée des processus d'altération et de transport sédimentaire. Même si il est généralement admis que l'efficacité de ces processus varie en fonction du climat, la quantification de l'influence climatique sur l'érosion des versants reste encore peu développée aujourd'hui. S'inscrivant dans cette problématique, notre étude est consacrée au développement d'un nouveau modèle numérique d'érosion des versants, ayant pour objectif de mieux représenter, à différentes échelles de temps, les multiples aspects du contrôle climatique sur les processus de transport de sol. Ce modèle numérique permet de simuler l'évolution de l'épaisseur de sol et du relief à l'échelle d'un versant; il repose sur une paramétrisation simple de la production de sol couplée à une paramétrisation multi-processus du transport de sol, qui comprend plusieurs variables en étroite relation avec le climat (débit de ruissellement, épaisseur de couche active). Le calcul de ces variables est réalisé sur base de séries temporelles de précipitation et de température avec l'aide d'un modèle de transfert de chaleur et d'un modèle de bilan hydrologique. Le comportement du modèle a été étudié au travers de quelques exemples génériques et d'analyses de sensibilité. Les résultats obtenus montrent des différences significatives dans la façon dont se comporte chaque processus de transport sous conditions climatiques variables, et également dans la manière dont chaque processus affecte l'érosion globale des versants. Ces résultats mettent ainsi en lumière l'importance de la paramétrisation multi-processus du transport de sol dans la modélisation de la réponse des versants aux changements climatiques. Nous avons également développé une méthode associant le modèle d'érosion de versant à un algorithme d'inversion (Neighbourhood Algorithm). Cette méthode a permis de caractériser de manière quantitative l'évolution des versants ardennais (NE Belgique) lors du dernier cycle glaciaire-interglaciaire, sur base d'un scénario climatique simple et de nombreuses données topographiques et d'épaisseurs de sol. Les résultats de l'inversion produisent des prédictions en accord avec certaines observations sur la morphologie des versants ardennais ainsi qu'avec des taux d'érosion estimés indépendamment sur base de concentrations en isotopes cosmogéniques, même si on montre que la distribution actuelle des épaisseurs de sol ne renferme pas assez d'information pour déterminer entièrement les taux de production et de transport de sol lors des périodes froides et tempérées du dernier cycle climatique. Les résultats de l'inversion suggèrent des taux de transport de sol bien plus élevés lors de la période froide que lors de la période tempérée, produisant une succession de systèmes limités par la production de sol d'une part (période froide), et par le transport de sol d'autre part (période tempérée). Un pic de transport de sol est prédit lors des transitions entre ces périodes. Les résultats laissent également suggérer qu'un équilibre dynamique en terme d'épaisseur de sol a été récemment atteint dans les parties convexes des versants, alors que des sols peu épais observés dans les parties concaves pourraient correspondre à des traces de la distribution des épaisseurs de sol qui prévalait lors de la dernière glaciation. / Hillslope evolution results from the combined action of weathering and sediment transport processes, which are thought to be both influenced by climate. Yet, the strength and nature of the connection between climate and hillslope erosion remain poorly understood at a quantitative level. In this study, we present a new numerical model of soil production and transport, which aims to better represent, at different time scales, the climate control on soil transport. The numerical model operates at the scale of a single hill and predicts the rates of soil thickness and elevation change, by using a simple parametrization of soil production and a multi-process parametrization of soil transport which includes climate-dependent variables (overland flow discharge and active-layer depth). Simple ground heat transfer and water balance models are used for calculating these variables from time-series of precipitation and temperature. The behaviour of the model has been studied through a few simulation examples and sensitivity analysis. The results highlight the importance of considering multi-process parameterization of soil transport when modelling the response of the hillslope system to climate variations, as these results display significant differences on how each transport process behaves under various climatic conditions and on how each process affect the evolution of the system. Our numerical model has also been combined with an inversion scheme (Neighbourhood Algorithm) to extract quantitative information on the evolution of hillslopes in the Ardenne (Belgium, NW Europe) during the Last Glacial-Interglacial Cycle, using a simple climatic scenario and a unique set of topographic and soil thickness data. Model predictions based on inversion results are consistent with independent observations on hillslope morphology and cosmogenic nuclide-derived erosion rates, although the inversion results show that soil production and transport rates under both the cold and warm phases of the last climatic cycle cannot be fully constrained by the present-day soil thickness distribution. The inversion results suggest that soil transport is by far more efficient during the cold climatic phase than during the warm phase, resulting in the succession of weathering-limited (cold phase) and transport-limited (warm phase) systems. Maximum soil transport rates are predicted during the transitions between the cold-warm phases. The results also suggest that a soil thickness dynamic equilibrium has been recently reached on convex regions of the hillslopes, while shallow soils found in convergent areas may be the relics of the soil thickness distribution that formed during the cold phase.

Le procédé de bio-cimentation est une technique prometteuse pour renforcer les sols lâches et de faible résistance mécanique. Cette technique a montré une très bonne efficacité pour plusieurs types de sols lors d’essais en laboratoire, dans des modèles physiques ou lors d’essais sur site. Par contre, elle a montré une forte sensibilité aux conditions de traitement telles que concentrations des réactifs, bactéries, vitesse d’injection, type de sols, température, etc… Ces facteurs influencent principalement la distribution spatiale de la calcite précipitée, sa forme et sa morphologie, ce qui influence par la suite les propriétés effectives des sols traités. Ces travaux de thèse ont été réalisés dans le cadre du projet BOREAL qui vise à renforcer par cette technique des digues et barrages en terre existants contre l’érosion interne des noyaux et la liquéfaction des fondations. L'objectif de cette thèse est d'étudier l’évolution des propriétés physiques et mécaniques du sable bio-cimenté (perméabilité, résistance mécanique) par la réalisation d’essais mécaniques et de mesures de perméabilité en laboratoire, et de lier cette évolution aux changements microstructuraux via des observations par microtomographie RX. Le travail a commencé par des essais de bio-cimentation de colonnes de sable de Fontainebleau afin de vérifier la faisabilité de la bio-cimentation en laboratoire. Suite à ces essais de faisabilité, des essais triaxiaux drainés ont été réalisés sur le sable bio-cimenté afin d’estimer l’évolution de ses paramètres de résistance tels que la cohésion et l'angle de frottement. Des petits volumes de sable bio-cimenté présentant différentes teneurs en calcite ont été extraits des échantillons triaxiaux et observés par micro-tomographie aux rayons-X à l’ESRF sous une très haute résolution (0,65 µm/ pixel). Des méthodes quantitatives d’imagerie 3D ont été développées pour calculer les propriétés microstructurales moyennes (quantité de calcite, porosité, surface spécifique et surface spécifique de calcite) et les propriétés de contact (surface de contact, nombre de coordination, type de contacts, orientation des contacts, etc…) pour les différents échantillons observés. Cette étude a montré une forte évolution de la résistance du sable bio-cimenté (évolution non-linéaire de la cohésion, évolution quasi-linéaire de l’angle de frottement, légère augmentation de la résistance résiduelle, etc…) et une diminution de la perméabilité par la précipitation de la calcite à l’intérieur de l’échantillon. L’étude quantitative de l’évolution de la microstructure a montré une stabilité de la surface spécifique de la calcite à partir d’un certain niveau de calcification, une forte évolution quasi-linéaire de la surface de contact cohésive entre les grains ainsi qu’une légère évolution du nombre de coordination par la création de nouveaux contacts. La comparaison de ces évolutions avec celles obtenues pour un arrangement périodique de type cubique simple en utilisant deux scenarii de précipitation (uniforme et localisée au niveau du contact) a montré que la précipitation de la calcite se produit principalement dans les zones de contact inter-granulaire. L’utilisation de ces informations microstructurales dans des modèles micromécaniques a permis d’estimer avec succès les propriétés effectives du sable bio-cimenté (cohésion, perméabilité, modules élastiques). Enfin, les mêmes outils ont été utilisés pour étudier la durabilité chimique du sable bio-cimenté. Cette étude a montré une dégradation de la résistance du sable par la dissolution de la calcite à l’intérieur des échantillons. Les mesures quantitatives sur les images 3D ont montré une dégradation de la surface de contact sans hystérésis par rapport à l’évolution de ces surfaces de contacts pendant le processus de bio-cimentation. / The biocementation process is considered as a promising technique for strengthening loose and weak soils. This technique has shown very good efficiency for several types of soil through laboratory tests and large scale models. On the other hand, it has shown a high sensitivity to the treatment conditions such as reactant concentrations, bacteria, injection rate, type of soil, temperature, etc…. These factors influence mainly the spatial distribution of the precipitated calcite, its shape and morphology, which subsequently influences the effective properties of the treated soils. This thesis is part of the French research project BOREAL, which aims at reinforcing old dykes and earth dams with this technique against internal erosion of the core and liquefaction of foundations. The objective of this thesis is to study the evolution of the physical and mechanical properties of biocemented sands (permeability, mechanical strength) by performing mechanical tests and permeability measurements in the laboratory and linking this evolution to microstructural changes by using quantitative 3D X-ray imaging tools. To do this, this work began with biocementation tests on Fontainebleau sand to verify the feasibility of the biocementation process in the laboratory. After these feasibility tests, drained triaxial tests have been carried out on the biocemented sand in order to estimate the evolution of its resistance parameters such as cohesion and friction angle. Small sub-samples of biocemented sand with different calcite contents have been then extracted and observed using X-ray micro-tomography at ESRF at a very high resolution (0.65 μm / pixel). Quantitative methods of 3D imaging have been developed to compute mean microstructural properties (amount of calcite, porosity, specific surface area and specific surface area of calcite) and contact properties (contact surface area, coordination number, type of contacts, contact orientation, etc…) for the different observed sub-samples. This study has shown a strong evolution of the resistance of biocemented sand (non-linear evolution of the cohesion, quasi-linear evolution of the friction angle, a slight increase of the residual resistance, etc...) and a decrease of the permeability by the precipitation of the calcite inside the sample. The quantitative study of the evolution of the microstructure has shown a stability of the specific surface area of the calcite beyond a certain level of calcification, a strong quasi-linear evolution of the cohesive contact surface between the grains as well as a slight evolution the coordination number (creation of new contacts). The comparison of these evolutions with those obtained considering a simple cubic periodic arrangement using two precipitation scenarii (uniform and localized at the contact) has shown that the precipitation of the calcite mainly occurs in the zones of inter-granular contact. This microstructural information have4 been then used successfully in micromechanical models to estimate the effective properties of biocemented sand (cohesion, permeability, elastic moduli). Finally, the same tools have been used to study the chemical durability of biocemented sand. This study has shown a degradation of sand resistance by dissolving calcite within the samples. The quantitative measurements on the 3D images have shown a degradation of the contact surface area without hysteresis with respect to the evolution of these contact surfaces during the biocementation process.

La propulsion hybride utilise classiquement un comburant liquide (ou gazeux) injecté dans une chambre de combustion qui contient le carburant à l'état solide. La flamme de diffusion, qui apparait à la rencontre des deux flux de matière, est autoentretenue par la pyrolyse du carburant consécutive à l’apport de chaleur produite par la combustion. Afin d'améliorer les performances de ce type de propulsion, il est nécessaire de bien comprendre le couplage physicochimique des phénomènes. Le couple d'ergols polyéthylène/mélange gazeux dioxygène et diazote a été choisi pour cette étude. Les caractéristiques du polyéthylène ont été déterminées par des analyses physicochimiques, elles permettent de mettre en évidence un effet de la pression et de la nature de l'atmosphère sur la composition des produits de pyrolyse. Un banc d'essais de combustion avec une instrumentation a permis de caractériser le comportement du polyéthylène en situation réelle. Les données acquises ont été analysées afin d'obtenir des grandeurs physiques pertinentes à comparer avec des résultats de simulations. Pour effectuer des simulations de chambre de combustion de propulseur hybride, le développement d'un modèle numérique instationnaire et bidimensionnel a débuté. De nombreux cas test "académiques" sont présentés et ont confirmés la bonne implémentation des méthodes numériques de résolution et des équations physiques et chimiques. Cependant, lors des simulations de la chambre de combustion complète, une divergence de pression est apparue dont les causes ont été activement recherchées. / The hybrid space propulsion classically employs a liquid (or gaseous) oxidizer injected into the combustion chamber which contains the solid reducer. The diffusion flame, which appears at the confluence of the oxidizer and reducer mater fluxes, is auto-entertained by the fuel pyrolysis piloted by the heat which is provided to it by the combustion. In order to increase performances of this propulsion system, it is necessary to well understand the coupling effect of the physical and chemical phenomena. The propellants couple polyethylene/gaseous oxygen and nitrogen mixture has been chosen for this study. Properties of the polyethylene have been determined by several chemical analyses, showing that there are a pressure and atmosphere nature effects on the pyrolysis chemical composition. A test bench with instrumentation allowed to characterize the behavior of the polyethylene in real situation. Data acquired have been analyzed in order to obtain physical variables relevant for comparing the numerical simulations results. To undertake simulation of the combustion chamber of hybrid rocket, a new numerical model has been developed. Numerous "academic" test cases are presented and confirmed a good implementation of the numerical method and of the physical and chemical models. Nevertheless, during simulations of hybrid combustion chamber, a pressure divergence has appeared thus causes have been actively investigated.

La réparation collée est une problématique d'actualité compte tenu de la part croissante des matériaux composites dans les structures primaires aéronautiques. La littérature ouverte sur le sujet concerne des éprouvettes de taille élémentaire. Ce travail se propose de concevoir un évaluateur technologique représentatif de problématiques de grandes dimensions permettant d'étudier l'influence des procédés d'obtention sur le comportement de l'interface collée d'une réparation structurale en escalier. Afin d'atteindre cet objectif, une grande partie du travail consiste en la mise en place d'une stratégie numérique dite " légère " adaptée à l'étude de structures réparées multi-marches de taille représentative. Ce travail numérique se nourrit d'études préliminaires effectuées sur des éprouvettes élémentaires qui permettent de dégager un indicateur de rupture mixte du film adhésif. Une fois les choix numériques validés, ils sont appliqués pour la conception d'un évaluateur ainsi que d'une cinématique de chargement destinée à solliciter jusqu'à rupture la zone de collage en conditions choisies. L'évaluateur et sa cinématique sont testés grâce à un bâti multiaxial associé à une multi-instrumentation. / Bonded repair is an issue more and more brought to attention in the aeronautical industry due to the rise of composite materials in primary structures. If most studies in the literature are focused on bonded interface on small-sized coupons, this PhD dissertation intends to design a technological evaluator that represents issues due to their wide sizes, which would enable the study of the influence of several processes on the behavior of the bonded interface of a structural step-lap repair. In order to reach this goal, a major part of the work involved the setting up of a numerical strategy, light in CPU time and adapted to the study of a multi-step repaired structure, with representative dimensions. This numerical step is fed by upstream studies, done on coupons, and that lead us to find a mixed failure indicator of the adhesive film. Once the numerical choices validated, they were applied to find the design of a technological evaluator, as well as its loading kinematics, meant to place the latter in a representative industrial situation. They were both tested thanks to a multi axial test machine.

Le manque et l’ambiguïté des observations géologiques ainsi que le choix des concepts utilisés pour leur interprétation ne permettent pas de représenter les structures géologiques avec certitude. Dans ces travaux de thèse, je m’intéresse à l’estimation des incertitudes associées à la représentation des structures faillées à partir de données éparses. Une première contribution de cette thèse est l’étude des incertitudes d’interprétation lors de l’association des observations pouvant appartenir à une même faille. Des règles numériques, traduisant les concepts et les connaissances utilisés pendant l’interprétation structurale (telles que les orientations et les dimensions des structures) assurent la reproductibilité de l’interprétation. Chaque scénario d’association est représenté par un métamodèle reposant sur la théorie des graphes. Je présente une méthode numérique d’interprétation multi-scénarios basée sur ce formalisme. Son utilisation montre que la dimension combinatoire du problème rend faible la probabilité de trouver la bonne association et que le choix des règles perturbent les associations obtenues. Une seconde contribution est l’intégration d’une distribution théorique du déplacement sur le plan de failles normales et isolées pour assurer la cohérence cinématique des modèles structuraux en trois dimensions. Je présente un opérateur cinématique pour déplacer numériquement les structures à proximité d’une faille non nécessairement plane. Le champ de déplacement est paramétré par deux profils décrivant l’évolution du rejet sur la surface de faille (TX et TZ), un profil d’atténuation dans la direction orthogonale à la surface de faille (TY) et une valeur de déplacement au centre de la faille (Dmax). Ces paramètres sont choisis à partir des observations structurales par optimisation numérique. L’utilisation de cet opérateur permet de valider des interprétations structurales et d’assurer la cohérence cinématique des modèles structuraux construits à partir de données éparses et/ou dans des contextes de déformation polyphasée. Les méthodologies présentées sont testées et discutées en utilisant deux jeux de données. Le premier est composé de neuf lignes sismiques 2D acquises au large du Maroc (marge d’Ifni) qui imagent un socle cristallin faillé. L’interprétation de ces données éparses est guidée par des connaissances dérivées de l’étude d’un affleurement proche. Cependant, l’association des observations appartenant à la même faille ainsi que la chronologie de la mise en place des structures restent fortement incertaines. Le second jeu de données utilisé est situé dans le bassin de Santos, au large du Brésil. Des failles normales y recoupent une série sédimentaire bien stratifiée. Elles sont imagées par un cube sismique de haute résolution. Des observations éparses synthétiques en sont extraites pour tester l’approche. La qualité des données sismiques 3D donne une bonne confiance dans le modèle de référence. Cela permet de tester les méthodes numériques et les règles géologiques développées dans cette thèse pour estimer les incertitudes structurales / The sparsity and the incompleteness of geological data sets lead geologists to use their prior knowledge while modeling the Earth. Uncertainties in the interpretation are an inherent part of geology. In this thesis, I focus on assessing uncertainties related to the modeling of faulted structures from sparse data. Structural uncertainties arise partly from the association of fault evidence explaining the same structure. This occurs especially while interpreting sparse data such as 2D seismic lines or limited outcrop observations. I propose a mathematical formalism to cast the problem of associating fault evidence into graph theory. Each possible scenario is represented by a graph. A combinatorial analysis shows that the number of scenarios is related to the Bell number and increases in a non-polynomial way. I formulate prior geological knowledge as numerical rules to reduce the number of scenarios and to make structural interpretation more objective. I present a stochastic numerical method to generate several interpretation scenarios. A sensitivity analysis, using synthetic data extracted from a reference model, shows that the choice of the interpretation rules strongly impacts the simulated associations. In a second contribution, I integrate a quantitative description of fault-related displacement while interpreting and building 3D subsurface models. I present a parametric fault operator that displaces structures closely surrounding a fault in accordance with a theoretical isolated normal fault model. The displacement field is described using the maximum displacement (Dmax), two profiles on the fault surface (TX and TZ), and a third profile representing the displacement attenuation in the normal direction to the fault surface. These parameters are determined by numerical optimization from the available structural observations. This kinematic fault operator ensures the kinematic consistency of structural models built from sparse data and/or in polyphasic deformation contexts. These two modeling methodologies are tested and discussed on two data sets. The first one contains nine seismic lines imaging a faulted and fractured basement in the Ifni Margin, offshore Morocco. The interpretation of these lines is guided by orientation measurements coming from a nearby onshore field analog. However, uncertainties remain on the association of observations and on the structure chronology. The second data set is located in the Santos Basin, offshore Brazil. A seismic cube exhibits normal faults within a layered sedimentary sequence. I build a reference structural model from this high quality seismic data. The kinematic and stochastic methodologies can be tested and discussed on synthetic sparse data extracted from this known reference model

L'étude des formes de la nature, de leur diversité, de leur reproductibilité ainsi que de leurs origines a toujours suscité un vif intérêt et, en particulier, la forme polygonale des cellules au sein des épithéliums monocouches, depuis leur observation par Hooke en 1665. Le travail de thèse exposé à travers ce mémoire vise une meilleure compréhension de la morphogenèse de ces tissus. Pour y parvenir, trois approches ont été combinées : la biologie expérimentale du développement, l'analyse biostatistique et, principalement ici, la modélisation biomécanique et numérique. L'hypothèse d'une influence des efforts mécaniques dans l'organisation des épithéliums monocouches en formation a conduit au développement d'un modèle bidimensionnel de cellules, basé sur la physique des milieux divisés et permettant une plasticité de forme ainsi qu'une capacité de libre auto-organisation. Les simulations de morphogenèse de tissus constitués de ces cellules ont alors, d'une part, été confrontées aux observations et, d'autre part, permis de faire varier des paramètres difficilement accessibles expérimentalement, principalement ceux régissant l'évolution cellulaire ainsi que les conditions aux limites. Les résultats issus de ces simulations ont ainsi permis de corroborer ceux provenant des expérimentations : les tissus non prolifératifs sont plus organisés que les prolifératifs et l'apoptose semble jouer un rôle stabilisateur de la morphogenèse des épithéliums prolifératifs. En outre, les études numériques montrent que l'organisation des tissus non prolifératifs semble décroître quand leur vitesse de développement augmente. Par ailleurs, les tissus paraissent plus organisés avec une division et une apoptose contrôlées par des critères mécaniques plutôt que lorsque le système prolifère suivant des critères aléatoires. En conclusion, ce travail de thèse montre l'importance des interactions mécaniques dans le processus de morphogenèse épithéliale et représente une première base prometteuse pour des études futures en ce domaine (étude tridimensionnelle, structuration du cytosquelette, tissus hyperprolifératifs, etc.). / The study of natural forms, their diversity, their reproducibility and their origin has always fascinated the scientists, and particularly the polygonal form of cells in monolayer epithelia, since their observation by Hooke in 1665. The present PhD work aims to better understand tissue morphogenesis. To do so, three approaches have been combined: experimental biology, biostatistical analysis and, mainly here, biomechanical and numerical modeling. The hypothesis of the influence of mechanical efforts on the organization of forming monolayer epithelia leads to the development of a 2D cell model based on the physics of divided media, that enables form plasticity and the ability of free auto-organization. The simulations of tissue morphogenesis composed by these cells have been compared to biological observations. Besides, this approach enables the variation of parameters hardly accessible by experiments, mainly those governing the cell evolution as well as boundary conditions. Thus, the results issued from these simulations corroborate experimental data: non-proliferative tissues appear more organized than proliferative ones and apoptosis seems to be a positive regulator in morphogenetic stability. Furthermore, numerical studies show that the organization of non-proliferative tissues seems to decrease as their development speeds increase. In addition, the tissues appear more organized if the proliferation is mechanically controlled than if it is randomly governed. To conclude, this PhD work shows the importance of mechanical interactions in epithelial morphogenesis and constitutes a first promising basis for further studies in this field (3D study, cytoskeleton structuration, hyperproliferative tissue, etc.).