Les particules fines troposphériques de diamètre aérodynamique inférieur à 2,5 µm (PM2.5) peuvent impacter la santé et les écosystèmes. Les aérosols inorganiques secondaires (AIS) et organiques (AO) contribuent fortement aux PM2.5. Pour comprendre leur formation et leur origine, une campagne d’1 an (août 2015 - juillet 2016) de mesures horaires de gaz précurseurs inorganiques et d’ions hydrosolubles particulaires a été menée sur un site urbain du nord de la France avec un MARGA 1S, complétées par les concentrations massiques en PM2.5, carbone suie, oxydes d’azote et éléments traces. Des niveaux élevés de nitrate d’ammonium (NA) ont été observés la nuit au printemps et de sulfate d’ammonium la journée en été. L’étude de la contribution des sources par le modèle PMF (Positive Matrix Factorization) a permis d’identifier 8 facteurs sources: 3 régionaux (riche en sulfates, riche en nitrates et marin) pour 73 à 78%, et 5 locaux (trafic, combustion de biomasse, fond industriel métallurgique, industrie locale et poussières minérales) (22-27%). De plus, un HR-ToF-AMS (spectromètre de masse à aérosols) et un SMPS (granulomètre) ont été utilisés lors d’une campagne intensive en hiver, afin de mieux documenter l’AO et la formation de nouvelles particules, respectivement. L’application du PMF aux spectres de masses d’AO a permis d’identifier 5 facteurs liés au trafic (15%), à la cuisson (11%), à la combustion de biomasse (25%), et à une oxydation plus ou moins forte de la matière organique (33% et 16%). Plusieurs événements nocturnes de formation de nouvelles particules impliquant les AIS, notamment du NA, ont été observés. / Tropospheric fine particles with aerodynamic diameters less than 2.5 µm (PM2.5) may impact health, climate and ecosystems. Secondary inorganic (SIA) and organic aerosols (OA) contribute largely to PM2.5. To understand their formation and origin, a 1-year campaign (August 2015 to July 2016) of inorganic precursor gases and PM2.5 water-soluble ions was performed at an hourly resolution at a suburban site in northern France using a MARGA 1S, complemented by mass concentrations of PM2.5, Black Carbon, nitrogen oxides and trace elements. The highest levels of ammonium nitrate (AN) and sulfate were observed at night in spring and during daytime in summer, respectively. A source apportionment study performed by positive matrix factorization (PMF) determined 8 source factors, 3 having a regional origin (sulfate-rich, nitrate-rich, marine) contributing to PM2.5 mass for 73-78%; and 5 a local one (road traffic, biomass combustion, metal industry background, local industry and dust) (22-27%). In addition, a HR-ToF-AMS (aerosol mass spectrometer) and a SMPS (particle sizer) were deployed during an intensive winter campaign, to gain further insight on OA composition and new particle formation, respectively. The application of PMF to the AMS OA mass spectra allowed identifying 5 source factors: hydrocarbon-like (15%), cooking-like (11%), oxidized biomass burning (25%), less- and more-oxidized oxygenated factors (16% and 33%, respectively). Combining the SMPS size distribution with the chemical speciation of the aerosols and precursor gases allowed the identification of nocturnal new particle formation (NPF) events associated to the formation of SIA, in particular AN.

L’ablation par laser est un procédé envisagé pour le décapage de peintures pour l’assainissement et le démantèlement des installations nucléaires. Il est alors nécessaire de s’intéresser aux « produits » de l’ablation se présentant sous forme de particules et de gaz. La concentration numérique et massique des particules, leur granulométrie, leur morphologie et leur masse volumique ont été déterminées pour deux peintures murales. Les espèces gazeuses principales ont également été identifiées. L’aérosol généré est composé de particules nanométriques, très majoritaires en nombre, et de particules submicroniques. Elles possèdent des morphologies et des compositions chimiques bien distinctes : des agrégats carbonés et des particules sphériques de dioxyde de titane ont été identifiés. Les résultats ont permis de conclure que les agrégats nanométriques proviennent de la vaporisation du polymère de la peinture tandis que les particules submicroniques sphériques résultent de l’éjection mécanique des particules de dioxyde de titane. Le panache de matière résultant de l’interaction laser-peinture a été visualisé à différents stades de son expansion par trois techniques optiques : l’extinction, la diffusion et l’émission de la lumière. Les clichés obtenus mettent en évidence une onde de choc suivie d’une éjection de matière selon une forme particulière de « champignon ». Les mesures issues de ces résultats montrent que la partie périphérique du panache contient les particules primaires des agrégats carbonés ; il s’agit de la zone la plus chaude, atteignant quelques milliers de kelvins. Sa partie centrale est formée des particules sphériques de dioxyde de titane. / Laser ablation is one of the physical processes that are being considered for paint stripping in possibly contaminated areas, especially for decommissioning and dismantling of nuclear facilities. In this regard, the knowledge of “ablation products”, consisting of particles and gases, is an important issue.The numeric and weight concentration of particles, their size distribution, their morphology and their density have been determined for laser ablation of two wall paints. The main gas species have also been identified. The aerosol is composed of nanoparticles, of which the number is predominant, and submicronic particles. Their morphologies and their chemical composition are very distinct: carbon aggregates have been identified, as well as spherical particles of titanium dioxide. These results show that nanoscale aggregates come from the vaporization of the paint polymer, whereas submicronic particles are due to mechanical ejection of titanium dioxide particles. The expansion of the plume resulting from laser-paint interaction has been monitored by means of three optical techniques: light extinction, scattering and emission. The frames show the propagation of a shockwave followed by the ejection of matter with a specific “mushroom” shape. Measurements based on these results show that the peripheral part of the plume contains the primary particles of carbon aggregates; it is the warmest area, which reaches a few thousands Kelvin degrees. Its central part is composed of titanium dioxide spherical particles.

Cette thèse présente la recherche d'un boson de Higgs chargé (H+) qui serait produit dans les collisions proton-proton à des énergies de 7 TeV$ et 8 TeV, en utilisant les données recueillies par l'expérience ATLAS au LHC (Large Hadron Collider). Plusieurs canaux de recherche sont utilisés, présentant la caractéristique commune de contenir au moins un lepton chargé (électron ou muon) énergétique, ce qui réduit efficacement le bruit de fond contenant des jets, tout en permettant un déclenchement efficace du détecteur.Ici le boson de Higgs chargé se désintègre en un lepton tau et un neutrino, ce qui conduit à des états finaux avec deux leptons chargés, ou bien un lepton chargé et un tau hadronique. Une source importante de taus mal identifiés provient de quarks et de gluons, par l'intermédiaire des jets hadroniques qu'ils initient. Plusieurs méthodes ont été développées pour estimer ce bruit de fond, l'une d'elles étant basée directement sur les données. Des processus avec des bosons de Higgs chargés dont la masse est soit en dessous soit au-dessus de celle du quark top sont considérés. Avec l'ensemble de données recueillies à une énergie de 8 TeV, correspondant à une luminosité intégrée de 20,3/fb, des limites avec un taux de confiance de 95% sont placées sur le rapport de branchement Br(t -> bH+)*Br(H+ -> tau nu) entre 1,1 et 0,3% pour des masses du boson de Higgs chargé entre 80 GeV et 160 GeV, et sur la section efficace de production du boson de Higgs chargé en association avec un quark top entre 0,53 et 0,04 pb, pour un boson de Higgs chargé ayant cette fois une masse comprise entre 180 GeV et 1 TeV. / This thesis presents searches for a charged Higgs boson (H+) in proton-proton collisions with center-of-mass energies of 7 TeV and 8 TeV, using data collected by the ATLAS experiment at the CERN Large Hadron Collider. Multiple search channels are used with a common characteristic of at least one charged lepton (electron or muon) that effectively reduces the multi-jet background and is used for efficient triggering.Charged Higgs bosons decaying to a tau lepton and a neutrino are searched for using final states with two charged leptons or one charged lepton and a hadronically decaying tau. A significant background originates from quark- and gluon-initiated jets that may be misidentified as hadronic tau decays. Methods to estimate this background are developed, including a largely data-driven matrix method. Signal processes with a charged Higgs boson mass below or above that of the top quark are considered. With the dataset collected at a center-of-mass energy of 8 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 20.3/fb, upper limits at 95% confidence level are placed on the branching fraction Br(t -> bH+)*Br(H+ -> tau nu) in the range 1.1-0.3% for charged Higgs boson masses between 80 GeV and 160 GeV, and on the top-quark associated charged Higgs boson production cross section in the range 0.53-0.04 pb for charged Higgs boson masses between 180 GeV and 1 TeV.

Les couches minces d’argent sont largement employées dans l’industrie verrière à des fins d’isolation ; leur instabilité est un problème critique. Les travaux ont porté sur l’étude du démouillage (i.e. agglomération) de couches minces d’argent sur de la silice amorphe, selon deux axes : la compréhension du mécanisme par l’emploi de méthodes in situ et le contrôle du démouillage induit par une texturation du substrat à l’échelle nanométrique. Les différentes techniques de microscopie in situ ont permis de mettre en évidence le rôle particulier joué par certains grains lors du démouillage. Celui-ci se déroule en trois étapes distinctes : l’induction, la propagation, et le frittage. Les grains qui donnent lieu à des particules à la fin du démouillage sont identifiables durant toutes ces étapes. Le démouillage est fortement influencé par la présence d’oxygène dans l’atmosphère de recuit. En présence d’oxygène, certains grains très spécifiques accumulent la matière provenant du démouillage. En absence d’oxygène, l’argent se répartit sur davantage de grains, les trous adoptent une forme dendritique. Une analyse d’image a permis de montrer que le modèle capillaire usuellement employé dans la littérature ne permettait pas de décrire l’évolution constatée. Un nouveau modèle, fondé sur le rôle individuel des grains, a été proposé. Le démouillage sur des surfaces texturées permet d’obtenir des rangées de particules nanométriques organisées. Une méthode a été développée afin de minimiser les défauts intrinsèques à la méthode. Des mesures optiques effectuées sur ces échantillons ont mis en évidence une modification de l’absorption due à l’organisation spatiale des particules. / Silver thin films are widely used in the glass industry for their insulation properties. Their stability is crucial. This work focus on silver solid-state dewetting (i.e. agglomeration) on amorphous silica substrates, divided into two axes: understanding the mechanisms thanks to in situ experiments and controlling the dewetting thanks to the patterning of the substrate at the nanoscale. The various in situ microscopy techniques revealed the role of specific grains in the dewetting mechanism. Dewetting proceeds into three steps: induction, propagation and sintering. Throughout these steps, the grains that eventually give birth to particles are identified, even as early as induction. Dewetting is strongly impacted by the oxygen content of the annealing atmosphere. When present, oxygen promotes the growth of very specific grains, where all dewetted material agglomerates. Without oxygen, silver is distributed on a larger number of grains, surrounding the holes that take a dendritic shape. A cautious image processing procedure allowed us to conclude that the capillary models usually invoked were not suitable for our system. A new model, based on the role of individual grains, is suggested. Dewetting on patterned substrates is a way to produce large arrays of organised nanoparticles. A method was developed to minimize in these arrays the number of defects inherent to dewetting. Optical measurements on such arrays showed that the spatial organisation of the particles led to a specific signature in optical absorption.

Les mécanismes de formation des nuages de glace arctiques durant la nuit polaire sont encore mal définis en raison de l’absence d’observations et de l’éloignement de cette région. Pourtant, leur influence sur les conditions météorologiques et sur le climat dans l’hémisphère nord est d’une importance primordiale ; et les connaissances sur la modification de leurs propriétés, liées à des processus d’interaction aérosol-nuage, doivent être améliorées. Les fortes concentrations d’aérosols en Arctique durant la nuit polaire sont associées au transport des aérosols anthropiques des latitudes moyennes jusqu’au pôle Nord. Les observations et les modèles montrent que cela peut conduire à un transport important de particules d’aérosol acidifiées. Les mesures en laboratoire et in situ montrent qu’à basse température (< -30°C), le revêtement d’acide sur les noyaux glaçogènes (IN) peut réduire leurs propriétés de nucléation de la glace. Par conséquent, leur concentration est réduite dans ces régions entraînant une plus faible concentration de plus gros cristaux de glace en raison d’une diminution de la compétition pour une humidité disponible similaire. De nombreuses mesures de terrain et par télédétection par satellite (CloudSat et CALIPSO) révèlent l’existence de deux types de nuages de glace (TIC) en Arctique durant la nuit polaire. Les nuages de glace de type 1 (TIC-1) ne sont visibles que par le lidar tandis que les nuages de glace de type 2 (TIC-2) sont perçus à la fois par le lidar et le radar. Les TIC-2 sont divisés en TIC-2A et TIC-2B. Les TIC-2A sont recouverts d’une fine couche de petits cristaux de glace non-précipitant (invisible par le radar) (TIC-1), tandis que les TIC-2B ne le sont pas. Ils sont caractérisés par une faible concentration de gros cristaux de glace. On suppose que la microstructure des TIC-2B est liée à l’acidification des aérosols. Pour vérifier cette hypothèse, des études de cas et des approches statistiques ont été combinées afin d’analyser le transport des aérosols et les propriétés des nuages de glace en Arctique. La première partie de la thèse enquête sur les propriétés microphysiques des TIC-1/2A et TIC-2B, en analysant des mesures aéroportées et satellitaires de cas spécifiques observés durant la campagne de mesures ISDAC (Alaska, Avril 2008). Pour la première fois, les microstructures des TIC-1/2A et TIC-2B en Arctique sont comparées en utilisant les observations in-situ des nuages. (...) La deuxième partie de la thèse enquête sur l’origine des masses d’air formant deux cas spécifiques de TICs ISDAC : TIC-1/2A (1 Avril 2008) et TIC-2B (15 Avril 2008), en utilisant des outils de trajectoire et des données satellitaires. / Arctic ice cloud formation during winter is poorly understood mainly due to the lack of observations and the remoteness of this region. Yet, their influence on Northern Hemisphere weather and climate is of paramount importance, and the modification of their properties, linked to aerosol-cloud interaction processes, needs to be better understood.Large concentration of aerosols in the Arctic during winter is associated to long-range transport of anthropogenic aerosols from the mid-latitudes to the Arctic. Observations and models show that this may lead to a significant transport of acidified aerosol particles. Laboratory and in-situ measurements show that at cold temperature (< -30°C), acidic coating may reduce the ice nucleating properties of ice nuclei (IN). Therefore, the IN concentration is reduced in these regions, resulting to a smaller concentration of larger ice crystals and because of the reduced competition for the same available moisture.Extensive measurements from ground-based sites and satellite remote sensing (CloudSat and CALIPSO) reveal the existence of two Types of Ice Clouds (TICs) in the Arctic during the polar night and early spring. The first Type of Ice Clouds (TIC-1) are visible only by the lidar while the second Type of Ice Clouds (TIC-2) are detected by both the lidar and radar. TIC-2 are divided into TIC-2A and TIC-2B. TIC-2A are topped by a cover of non-precipitating very small (radar-unseen) ice crystals (TIC-1), while TIC-2B are not. They are characterized by a low concentration of large ice crystals. It is hypothesized that the observed low concentration of large ice crystals, leading to precipitation (e.g. cloud regime TIC-2B), is linked to the acidification of aerosols. To check this, we are combining case studies and statistical approaches to analyse aerosol transport and cloud properties in the Arctic.The first part of the thesis investigate the microphysical properties of TIC-1/2A and TIC-2B, analysing airborne in-situ and satellite measurements of specific cases observed during the ISDAC campaign (Alaska, April 2008). For the first time, Arctic TIC-1/2A and TIC-2B microstructures are compared using in-situ cloud observations. Results show that the differences between them are confined in the upper part of the clouds where ice nucleation occurs. TIC-2B were characterized by fewer (< 10 L-1) and larger (> 110 μm) ice crystals, a larger ice supersaturation (> 15 %) and a fewer ice nuclei (IN) concentration (< 2 order of magnitude) when compared to TIC-1/2A. Ice crystal growth in TIC-2B clouds seems explosive whereas it seems more gradual in TIC-1/2A. It is hypothesized that these differences are linked to the number concentration and the chemical composition of aerosols. The second part of the thesis investigate the origin of air masses forming two specific cases ; TIC-1/2A (1 April 2008) and TIC-2B (15 April 2008), using trajectory tools and satellite data.(...)

Le générateur de vapeur est un composant essentiel du réacteur à eau pressurisée. Après 15 à 20 ans de fonctionnement du GV, un phénomène de colmatage est observé, qui induit le bouchage du passage folié entre les tubes GV et la plaque entretoise. Ce phénomène peut avoir de graves conséquences pour le fonctionnement de la centrale nucléaire. L’objectif majeur de cette thèse est d’approfondir les connaissances des mécanismes responsables de la formation du colmatage en identifiant et hiérarchisant les processus prépondérants. L’installation COLENTEC est un outil expérimental conçu pour reproduire des dépôts dans des conditions représentatives d’un GV. La post-caractérisation microscopique a permis d’identifier la contribution du phénomène de précipitation et le rôle d’initiation de la passivation du matériau. Les formes spécifiques du colmatage, lipping à l’entrée et rides le long de la plaque entretoise, n’ont pas été observées dans les essais COLENTEC. Cela peut être provoqué par l’absence de particules dans la section d’essai ou une vitesse insuffisante du fluide. Le flashing et le phénomène électrocinétique ont été supposés contribuer à la formation du colmatage. Une collaboration avec l’Université de Manchester a été établie au cours de ce travail afin d’étudier expérimentalement le phénomène électrocinétique. Les travaux effectués ont permis de mieux comprendre ce phénomène et de suggérer son influence considérable dans la formation du colmatage. Des quantifications numériques de chaque phénomène ont été réalisées, prédisant un rôle prédominant du phénomène électrocinétique. / The steam generator is an essential component in PWR. After 15-20 years of functioning, an obstruction by deposits of flow holes between Tube Support Plate (TSP) and primary tubes is observed, called TSP clogging. This phenomenon may lead to dramatic consequences for nuclear power plant operation. The aim of this thesis is to deepen the understanding of the mechanisms responsible for TSP clogging by identifying and prioritizing the preponderant processes. COLENTEC is an experimental facility designed to reproduce TSP clogging deposits under representative conditions. Microscopic characterizations allowed revealing the deposit formation by precipitation and the initiation role of material passivation in deposit formation. Lipping and ripple forms, specifying TSP clogging, were not observed in COLENTEC tests. This is suggested to be caused by insufficient concentration of suitable particles at the test section. Particle deposition is supposed to be essential for the formation of lipping deposits. Electrokinetic and flashing phenomena are supposed to contribute to TSP clogging formation. An experimental collaboration with the University of Manchester was established to better understand the clogging formation by investigating the role of electrokinetic phenomenon. This study allowed reforming deposits with lipping and ripple forms as observed in EDF steam generators. Electrokinetic involvement, strongly affected by flow velocity, was considerably suggested in TSP clogging formation. Numerical quantification of deposit formation by each phenomenon was performed and compared to EDF feedbacks. Electrokinetic phenomenon was found to play a predominant role.

Un grand nombre d'écoulements naturels et industriels mettent en jeu des particules (sédimentation,lit fluidisé, sprays...). Les écoulements chargés en particules sont bien décrits numériquement sous l'hypothèse des particules plus petites que toutes les échelles de l'écoulement. Cette thèse consiste à simuler numériquement une turbulence homogène et isotrope soutenue chargée en particules dont la taille est supérieure à l'échelle de Kolmogorov. Pour se faire une méthode de simulation a été développée au sein du code Thétis puis validée. L'originalité de cette méthode consiste en l'utilisation d'une approche de pénalisation associée à la viscosité dans la zone solide. Les particules sont transportées de façon lagrangienne. Les principaux résultats concernent trois simulations faisant varier le rapport de densité entre le fluide et le solide. Chaque simulation simule le mouvement de 512particules avec un diamètre 22 fois plus grand que l'échelle spatiale de Kolmogorov remplissant ainsi3% du volume total. La dispersion des particules est étudiée et montre des comportements comparables à ceux observés pour des particules ponctuelles. Un intérêt particulier est porté sur le régime collisionnel. On observe que la corrélation des vitesses avec le fluide environnant réduit le nombre de chocs frontaux par rapport au cas théorique de particules d'un gaz dense. L'effet de la prise en compte du fluide visqueux entre les particules (couche de lubrification) lors de la collision a été étudiée. L'écoulement moyen à l'échelle des particules est aussi analysé, mettant en évidence l'existence d'une couche de dissipation autour des particules. / Many applications and natural environment flows make use of particles (sedimentation, fluidized bed,sprays...). Particle laden flows are described correctly by numerical methods when the particles are smaller than all other spatial scales of the flow. This thesis involves the numerical simulation of a particle laden sustained homogeneous isotropic turbulence whose particle's size is larger than the Kolmogovov spatial scale. A numerical method has been developed and validated in the numerical code Thetis. The novelty of this method is the viscosity penalization approach. The particles are tracked by a Lagrangian way. The main results obtained are related to three simulations where the density ratio between the solid and the fluid varies. Each simulation reproduces the movement of 512particles whose diameter is 22 times the Kolmogorov spatial scale (3% volumetric solid fraction).The dispersion of particles is studied and has similar behavior than those observed with point particles simulations. The collision regime is also investigated. It is shown that he number of frontal collision is lower than its estimate for kinetic theory of gazes because there is a correlation between the particles velocity and the surrounding fluid. The modification of the collision regime when the lubrication film between particles at collision is taken into account is studied. Finally, the averaged flow around particles is analyzed and shows that there is a dissipation layer around particles.

Durant les opérations de filtration membranaire, les industries font face à un problème majeur : le colmatage. En particulier, la formation d’un dépôt de particules sur la membrane provoque une chute de sa perméabilité et de sa sélectivité. L’étude a pour but de mieux caractériser la morphologie des dépôts de particules, en lien avec ses propriétés de transport, dans le but d’enrichir les modèles utilisés pour prédire les performances de filtration des dispositifs industriels. Des expériences de filtration de suspensions pures et mixtes de particules inertes et biologiques, sont réalisées sur des microsieves et observées in situ par microscopie confocale. Les propriétés spatiales du dépôt (arrangement des particules, épaisseur, porosité, taux de couverture de la membrane) sont déterminées par traitement d’images et corrélées aux variations de perméabilité. L’influence des paramètres tels que : la taille des particules, la géométrie de la microsieve (taille de pore, distance entre pores) et la nature des particules, est soigneusement analysée. Plusieurs mécanismes physiques sont mis en évidence : - La préfiltration de grosses particules avant la filtration des petites maintient un débit élevé.- Les particules déposées protègent les pores qui leurs sont périphériques lorsque le rapport « taille de particules / taille de pores » est élevé.-Dans les conditions expérimentales étudiées, la morphologie des dépôts de particules inertes et biologiques est identique.- Le dépôt est structuré en trois régions distinctes : une zone de germination en contact avec la membrane, une couche centrale dense, une région de capture superficielle / During the operations of filtration, the industries are facing a major problem: fouling. Indeed, the cake layer build-up on top of the membrane reduces its productivity and selectivity. The aim of this study is to characterize the particle deposit morphology at different operating conditions in order to enhance the models used to predict the filtration performances at the industrial level. Pure and mixed suspensions of inert and biological particles are filtrated with microsieves and observed in situ by Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM). The spatial properties of the cake (particle arrangement, thickness, porosity, microsieve coverage) are determined by image processing and correlated with the permeability reduction. The effect of the parameters such as: the particles size, the microsieve geometry (pore size, pore pitch) and the particles characteristics, is carefully analyzed. Several physical mechanisms are highlighted:- The prefiltration of large particles before the filtration of the small ones maintains a high flux.- Deposited particles protect the surrounding pores when the ratio "particles size/pores size" is high.- In the studied experimental conditions, the cake morphology of the inert and biological particles is similar.- The cake is structured in three regions: germination region in contact with the membrane, a central high particle concentration region and a superficial region, named capture region

Les ondes de type choeur sont parmi les ondes électromagnétiques les plus intenses observées dans la magnétosphère interne de la Terre, et jouent un rôle crucial dans la dynamique des ceintures de radiation terrestres qui est un enjeu majeur de la météorologie de l’espace. Elles sont en effet responsables de l’accélération et la perte des électrons énergétiques qui peuplent notamment la ceinture externe. Or, les satellites ne peuvent couvrir entièrement la magnétosphère interne, et les données de ces ondes sont pauvres dans certaines régions. Le but de cette thèse est donc de pouvoir compléter les données satellites par le biais des simulations numériques, en déterminant les distributions statistiques des ondes de type choeur dans la magnétosphère interne. Pour cela, un code dit de traçage de rayons a été développé, incluant un modèle réaliste de magnétosphère interne. La propagation des ondes choeur par le biais de ce code est d’abord décrite dans ce travail, mettant notamment l’accent sur l’importance de l’angle azimutal des ondes. Puis, en utilisant la base de données de trajectoires réalisée pour des paramètres typiques des choeurs sources, la reconstruction des distributions statistiques mesurées par Cluster est présentée. Il est ainsi démontré l’invalidité, aux moyennes et hautes latitudes, de l’approximation quasi-longitudinale utilisée dans de nombreux calculs de la dynamique des ceintures de radiation. En se basant sur ces distributions réalistes d’angles normaux, mais aussi d’amplitude des ondes, il est ensuite démontré l’importante différence obtenue sur les pertes d’électrons énergétiques. Par la suite, la précision de nos simulations numériques pour l’étude des ondes choeurs réfléchies dans la magnétosphère est mise en évidence, ainsi que leur importance étant donné le peu d’observations. Nos simulations indiquent notamment que les tons descendants d’ondes choeur peuvent provenir de la réflexion magnétosphérique de tons montants. / Chorus type whistler waves are one of the most intense electromagnetic waves observed in the Earth’s inner magnetosphere, and play a crucial role in the dynamics of radiation belts which is a critical issue in space weather. They are indeed responsible for acceleration and loss of the energetic electron population that shape the outer belt. As spacecraft trajectories cannot entirely cover the inner magnetosphere, satellite measurements are poor in some regions. The aim of this thesis is thus to be able to complete observational data making use of numerical simulations, by determining the statistical distributions of chorus waves in the inner magnetosphere. In order to achieve this aim, a ray tracing code has been developed, including a realistic model of the inner magnetosphere. First, wave propagation by means of this program is described in this work, emphasizing notably the significance of wave azimuthal angle. Then, making use of the trajectory database computed for typical source chorus parameters, the reconstruction of statistical distributions recorded on Cluster spacecraft is presented. It is thereby demonstrated that quasi-longitudinal approximation, used in numerous simulations of radiation belts dynamics, is no longer valid at medium and high latitudes. Taking these realistic distributions as a basis, it is then demonstrated the major discrepancy obtained for energetic electrons losses. Subsequently, the accuracy of our numerical simulations for the study of magnetospherically reflected chorus waves is highlighted, as well as their importance due to the lack of observational data. Our simulations notably indicate that falling tone chorus emissions can originate from the magnetospheric reflection of rising tone elements.

Dans cette thèse nous avons présenté un modèle probabiliste auto cohérent décrivant la relaxation d'un faisceau d'électrons dans un vent solaire dont les fluctuations aléatoires de la densité ont les mêmes propriétés spectrales que celles mesurées à bord de satellites. On a supposé que, le système possédait différentes échelles caractéristiques en plus de l'échelle caractéristique des fluctuations de densité. Ceci nous a permis de décrire avec précision l'interaction onde-particule à des échelles inférieures à l'échelle caractéristique des fluctuations de densité en supposant que des paramètres d'onde sont connus: notamment, la phase, la fréquence et l'amplitude. Cependant, pour des échelles suffisamment plus grandes que l'échelle caractéristique des irrégularités de densité, l'interaction des ondes et des particules ne peut être caractérisée déterminé que par des quantités statistiques moyennes dans l'espace des vitesses à savoir: le taux de croissance/amortissement et le coefficient de diffusion des particules. En utilisant notre modèle, nous décrivons l'évolution de la fonction de distribution des électrons et d'énergie des ondes de Langmuir. Le schéma 1D suggérée est applicable pour des paramètres physiques de plasma du vent solaire à différentes distances du Soleil. Ainsi, nous pouvons utiliser nos calculs pour décrire des émissions solaires de Type III, ainsi que les interactions de faisceau avec le plasma, à des distances d'une Unité Astronomique du Soleil dans l'héliosphère et au voisinage des chocs planétaires. / This thesis is dedicated to effects of plasma density fluctuations in the solar wind on the relaxation of the electron beams ejected from the Sun. The density fluctuations are supposed to be responsible for the changes in the local phase velocity of the Langmuir waves generated by the beam instability. Changes in the wave phase velocity during the wave propagation can be described in terms of probability distribution function determined by distribution of the density fluctuations. Using these probability distributions we describe resonant wave particle interactions by a system of equations, similar to well known quasi-linear approximation, where the conventional velocity diffusion coefficient and the wave growth rate are replaced by the averaged in the velocity space. It was shown that the process of relaxation of electron beam is accompanied by transformation of significant part of the beam kinetic energy to energy of the accelerated particles via generation and absorption of the Langmuir waves. We discovered that for the very rapid beams the relaxation process consists of two well separated steps. On first step the major relaxation process occurs and the wave growth rate almost everywhere in the velocity space becomes close to zero or negative. At the seconde stage the system remains in the state close to state of marginal stability enough long to explain how the beam may be preserved traveling distances over 1 AU while still being able to generate the Langmuir waves.