Dans un contexte d'anthropisation croissante de la frange littorale, et d'intensification des risques côtiers, la mise en œuvre de politiques de Gestion Intégrée des Zones Côtières (GIZC) s'impose. Cette gestion se concrétise notamment par un suivi de l'évolution littorale, nécessitant des techniques adaptées à ce type d'environnement et permettant de mesurer les variations morphologiques mais également de mieux comprendre les processus mis en jeu. Cette thèse s'inscrit dans la problématique de développement de méthodes d'observation et de quantification de l'évolution morphodynamique. Elle se focalise sur un suivi 3D à très haute résolution spatiale de l'interface Terre-Mer au niveau d'une plage sableuse, de l'échelle journalière à pluri-annuelle. Les méthodes proposées s'appuient sur des techniques de télédétection : stéréo-photogrammétrie depuis un drone hélicoptère, acquisitions au Scanner Laser Terrestre (TLS) et acquisitions au Sondeur Multi-Faisceaux (SMF) petits fonds sur les parties immergées de la plage. Pour chacune de ces techniques, nous avons élaboré un protocole spécifique d'acquisition et de traitement des données aboutissant à la génération de Modèles Numériques de Terrain (MNT), puis de MNT différentiels diachroniques. Cette approche multi-source permet de fusionner les données terre-mer (sur une frange s'étendant du haut de plage à 15 m de profondeur) et offre ainsi une vision synoptique des transferts de matière au sein du compartiment sédimentaire. Les techniques présentées ont été mises en oeuvre à la Plage de Porsmilin (Mer d'Iroise). Les résultats des levés récurrents ont fait l'objet d'une analyse de la variabilité morpho-sédimentaire à différentes échelles spatio-temporelles. Le suivi de la cellule sédimentaire a permis de déterminer la profondeur de fermeture à l'échelle annuelle et d'identifier les tendances saisonnières. Aux échelles spatio-temporelles plus fines, nous avons pu étudier l'évolution de figures sédimentaires telles que des bermes ou des croissants de plages. Autant que possible, chaque observation s'accompagne d'une identification du (des) forçage(s) hydrodynamique(s) sous-jacent(s).

Augmenter la cadence d'image des échographes est un des enjeux majeurs de l'imagerie ultrasonore. Il y a, en effet, avec l'avènement de l'échographie tridimensionnelle, un réel besoin d'accélérer l'acquisition des signaux ultrasonores tout en gardant une très bonne qualité d'image. Les échographes à haute cadence pourraient également imager des mouvements tissulaires très rapides, aujourd'hui indétectables, et offrir de nouvelles perspectives au diagnostic médical.En se basant sur un échographe complètement programmable développé au laboratoire Ondes et Acoustique, ce travail de thèse explore les potentialités d'une imagerie ultrarapide et en particulier son application à l'étude des propriétés viscoélastiques des tissus biologiques.Dans une première partie, nous explorons les méthodes pour parvenir à une imagerie ultrarapide (200 à 10000 Hz) et leurs conséquences sur la qualité de l'image échographique. Ces cadences sont ensuite utilisées pour imager la propagation d'ondes de cisaillement impulsionnelles dans les tissus mous. Sensibles aux propriétés viscoélastiques des tissus, ces ondes peuvent être d'un grand intérêt pour la détection et le diagnostic de pathologies telles que le cancer du sein. La génération de ces ondes dans le corps est faite à distance par une source mécanique mobile crée par force de radiation et se déplaçant à une vitesse supersonique. Cette nouvelle technique de diagnostic, baptisée "Supersonic Shear Imaging" a été validé in vitro et in vivo. Elle devrait fournir au médecin une cartographie quantitative des paramètres élastiques et visqueux du corps humain.

L'origine de champs magnétiques observés dans les plasmas de laboratoire et d'astrophysique est l'un des problèmes récurrents en physique des plasmas. À cet égard, les instabilités de type Weibel sont considérées d'une grande importance. Ces instabilités ont pour origine une anisotropie de température (instabilité de Weibel) et des moments des électrons (instabilité de filamentation de courant). L'objectif principal de cette thèse est l'étude théorique et numérique de ces instabilités dans un plasma non collisionnel en régime relativiste. Le premier aspect de ce travail est l'étude du régime non-linéaire de ces instabilités et du rôle des effets cinétiques et relativistes sur la structure des champs électromagnétiques auto-cohérents. Dans ce cadre, un problème essentiel pour les applications et la théorie, concerne l'identification et l'analyse des structures cohérentes développées spontanément dans le régime non-linéaire sur des échelles cinétiques. Un deuxième aspect du travail est le développement de techniques analytiques et numériques pour l'étude des plasmas non collisionnels. Le modèle mathématique de référence, à la base des études des plasmas chauds, est le modèle Vlasov-Maxwell, où l'équation de Vlasov (théorie des champs moyens) est couplée aux équations de Maxwell de façon auto-cohérente. Un modèle unidimensionnel, le modèle multi-faisceaux, a également été introduit durant cette thèse. Basé sur une technique de réduction en dimension, il est à la fois un modèle analytique "simple" présentant l'avantage de pouvoir résoudre une équation de Vlasov 1D pour chaque faisceau de particules, et un modèle numérique moins coûteux qu'un modèle complet / The origin of magnetic fields observed in laboratory and astrophysical plasmas is one ofthe most challenging problems in plasma physics. In this respect, the Weibel type instabilities are considered of key importance. These instabilities are caused by a temperature anisotropy (Weibel instability) and electron momentum (current filamentation instability). The main objective of this thesis is the theoretical and numerical study of these instabilities in a collisionless plasma in the relativistic regime. The first aspect of this work is to study the nonlinear regime of these instabilities and the role of kinetic and relativistic effects on the structure of self-consistent electromagnetic fields. In this context, a key problem for the theory and applications, is the identification and analysis of coherent structures developed spontaneously in the nonlinear regime of kinetic scales. A second aspect of the work is the development of analytical and numerical techniques for the study of collisionless plasmas. A mathematical model of reference is the Vlasov-Maxwell model, where the Vlasov equation (mean field theory) is coupled to the Maxwell equations in a self-consistent way. A one-dimensional model, the multi-stream model, is also introduced. Based on a dimensional reduction technique, it is both an analytical model "simple" having the advantage of being able to solve a 1D Vlasov equation for each particle beam, and a numerical model less expensive than a complete model

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l’étude et la conception de lentilles continues en guide d’ondes à plans parallèles (PPW) pour des applications multi-faisceaux. La conversion du front d'onde est assurée par une lentille formée d’une lame et d'une cavité transversale. Ce concept, proposant une approche mécanique simplifiée et possiblement purement métallique, est particulièrement attractif pour les futurs systèmes de communications par satellites (GEO/LEO) requérants des solutions à moindre coût tout en maintenant de hautes performances. La première partie de cette thèse présente la réalisation d’un outil d’analyse numérique basée sur l’optique géométrique (GO). Une prédiction rapide et précise des performances en rayonnement est obtenue. En combinant cet outil avec des processus d’optimisation, des performances en dépointage sur un large secteur angulaire sont ensuite démontrées, incluant une stabilité des diagrammes en rayonnement (ouverture à mi-puissance, niveaux de lobes secondaires et pertes en dépointage). Un prototype fonctionnant dans la bande Ka est réalisé, validant les performances précédemment obtenues. De hautes efficacités de rayonnement sont également mises en avant sur l’ensemble de la plage de fréquence. Enfin un second prototype plus compact basé sur de multiples lentilles est proposé et étudié, démontrant des performances similaires à la première solution fabriquée et mesurée. / The activities presented in this PhD focus on the study and development of continuous parallel plate waveguide (PPW) lenses for multiple beam applications. The wave front conversion is ensured by a PPW transversal ridge and cavity. The proposed concept, based on a simplified mechanical approach and possibly full-metal, is particularly suitable for future satellite communication systems (GO/LEO) requiring low-cost antennas while maintaining high performances. The first part of the thesis deals with the development of a numerical analysis tool based on geometrical optics (GO). A fast and accurate prediction of the radiation performance is provided.Combining the tool with optimization processes, large scanning performances have been demonstrated, including a stability of the radiation pattern performance (HPBW, SLL, scan loss). A prototype working at Ka band has been manufactured, validating the performances demonstrated previously. High radiation efficiencies are also proved over the entire frequency range. Finally, a second prototype targeting performances in compactness and based on multiple lenses is proposed and studied, showing similar performances as the first solution fabricated and measured.

Les volcans de boue, résultant de l'extrusion en surface de coulées boueuses riches en fluides, sont depuis longtemps étudiés à terre et en mer, principalement au sein des marges actives mais également sur les marges passives fortement sédimentées. L'intérêt de la communauté scientifique pour les volcans de boue sous-marins s'est développé du fait de leur importance potentielle dans de nombreux domaines, parmi lesquels : la stabilité des marges continentales (déstabilisations sédimentaires, risques sismique), les variations climatiques à plus ou moins long terme (dégagement de gaz à effet de serre dans l'hydrosphère et l'atmosphère), l'évolution des communautés biologiques profondes. L'analyse et la compréhension de ces structures présente enfin un fort intérêt économique notamment comme indicateurs de la présence et du comportement des hydrocarbures en offshore profond, ainsi qu'à travers le stockage d'une quantité de méthane importante sous forme d'hydrates de gaz, pouvant représenter une source énergétique potentielle.<br />Cette thèse fait partie des programmes internationaux et nationaux MEDINAUT et MEDINETH, dédiés à l'étude pluridisciplinaire du volcanisme boueux et des émissions de fluides en Méditerranée Orientale. En effet, une approche multidisciplinaire est requise pour comprendre les processus physico-chimiques d'interaction entre argilocinèse et phénomènes tels que : émissions de gaz, bactéries et communautés benthiques, stabilité des sédiments (débris flow) et tectonique récente ou active. <br />Le principal objectif de ce travail a été de déterminer les contrôles géologiques du volcanisme boueux dans cette région et les origines de la signature acoustique des produits de l'argilocinèse à travers l'acquisition, le traitement et l'interprétation de données géophysiques et géologiques aussi diverses que bathymétrie multifaisceaux, imagerie acoustique, sismique réflexion, gravimétrie, enregistrements de sonar tracté, ou encore vidéos et prélèvements “in situ” issus de plongées profondes. Ces données qui furent collectées durant diverses campagnes marines (ANAXIPROBE, PRISMED II, MEDINAUT, MEDINETH) sont détaillées au Chapitre 2. Cette thèse est divisée en deux parties: la première (Chapitres 3 et 4) examine la géologie et sédimentologie des dépôts argilocinétiques en Méditerranée Orientale, tandis que la seconde (Chapitre 5 et 6) est plus spécifiquement axée sur la déformation actuelle dans la région des Monts Anaximandre (à la jonction de l'Arc Héllenique et de l'Arc de Chypre) et ses relations avec la mise en place et l'évolution du volcanisme boueux.<br />Sédimentologie et géologie des dépôts d'argilocinèse en Méditerranée Orientale - Au Chapitre 3, les observations “in situ” de la surface des volcans de boue (analysées au travers des enregistrements vidéo acquis par caméra tractée ou submersible) ont révélé des caractéristiques communes aux suintements de fluides froids, tels qu'encroûtements carbonatées et faunes spécifiques. Les variations de rétrodiffusion du fond, observées sur les données acoustiques, ont pu être corrélées, grâce aux observations directes, à des variations d'activité des volcans de boue, exprimées par des changements lithologiques et des variations du degré de colonisation par la faune benthique. L'activité du volcanisme boueux présente en effet une grande variabilité liée à l'intensité des flux de fluides et, probablement, à l'âge des coulées boueuses et des suintements. La signature géophysique peut donc être directement attribuée aux variations d'activité du volcanisme boueux, mises en évidence à travers un certain nombre de paramètres principaux tels qu'émanations de fluides, éruptions de boue et peuplements biologiques, contrôlés par des dynamiques spatio-temporelles à différentes échelles.<br />Le Chapitre 4 discute l'environnement de dépôt, ainsi que l'âge et la profondeur de l'unité lithologique dont la brèche de boue est issue. L'analyse minéralogique de la matrice boueuse révèle un assemblage argileux similaire pour tous les échantillons, et dominé par la présence de smectite (jusqu'à 90% de la totalité des minéraux argileux). Ce cortège argileux est comparable aux unités terrigènes riches en smectite d'âge Messinien et démontre l'absence de transformations diagénétique, indiquant donc une faible profondeur de remobilisation pour le réservoir boueux. <br />Le contrôle tectonique du volcanisme boueux: exemple des Monts Anaximandre à la jonction de l'Arc Héllenique et de l'Arc de Chypre - Les Monts Anaximandre, représentent un complexe de trois monts sous-marins de plus de 1000 m de dénivelé détachés de la marge Turque. Ils forment avec les structures avoisinantes (la Ride de Florence et l'Angle d'Isparta au SW de la Turquie) une zone d'accommodation tectonique entre les déformations de la région Egéenne-Turque et la région chypriote. La déformation récente de la région est analysée dans le Chapitre 5 et indique que l'ajustement progressif de la collision s'effectue le long d'une large zone transpressive orientée NW-SE. Les volcans de boue se situent le long de la branche occidentale de l'Arc de Chypre (partie orientale des Monts Anaximandre et Ride de Florence) en association avec un réseau de failles normales à composante dextre orientées N150° parallèlement à la structure et de failles décrochantes senestres orientées N070°.<br />Le Chapitre 6 se concentre sur une analyse détaillée des relations entre les volcans de boue et les structures tectoniques à partir de données de sonar tracté couplé à un sondeur de sédiments (type O.R.E.Tech), obtenues lors de la campagne MEDINETH. La cartographie des failles associées à plusieurs volcans de boue des Monts Anaximandres et de la Ride de Florence indique que ceux-ci sont contrôlés structuralement. Les failles font office de conduit préférentiel pour l'expulsion de la boue et des fluides sous pression. Une relation avec les accidents majeurs et secondaires dans le champ de contraintes associé à la convergence a été mise en évidence. Cette analyse révèle le rôle fondamental des failles normales et décrochantes, suggérant que les contraintes extensives facilitent la remontée de la boue. <br />Le Chapitre 7 résume les principaux résultats des Chapitres 3 à 6 et les intègre dans le cadre du programme MEDMUD avec les résultats des analyses géochimiques et microbiologiques afin de déterminer les mécanismes à l'origine de l'apparition et de l'évolution des volcans de boue, ainsi que l'origine des phases solides et fluides du matériel extrudé.