Les zones de collision continentale présentent à la fois un champ de déformation en raccourcissement et des anomalies thermiques susceptibles de faire fondre partiellement la croûte. Ainsi, la ségrégation du liquide de fusion de sa source est un processus dynamique que nous avons modélisé de façon analogique en utilisant une cire de paraffine partiellement fondue. L'analogie avec les migmatites est assurée par la structure foliée de la cire, les contrastes de viscosité entre liquide et solide et par le rapport entre les forces dues à la charge lithostatique et les forces nécessaires au raccourcissement horizontal. Le dimensionnement des expériences autorise l'application des résultats à des objets naturels dont les échelles sont comprises entre la dizaine de centimètres et la centaine de mètres. Le raccourcissement horizontal d'environ 30 à 40% de couches horizontales montre que le plissement s'accompagne de l'ouverture de veines parallèles à la foliation permettant la ségrégation du liquide. Alors que celle-ci a lieu par compaction de la matrice à l'échelle microscopique, la migration du liquide fonctionne grâce aux gradients de pression qui naissent des changements de géométrie du réseau macroscopique de veines. Etant lié à une progression continue de la déformation, ces processus s'arrêtent avec la fin du raccourcissement. Les veines se concentrent soit dans les flancs, soit dans les plans axiaux, rendant la distribution du liquide hétérogène. Dans ces zones, la diminution de la résistance localise la déformation et amplifie en conséquence le taux d'extraction. Les structures visibles sur un affleurement de migmatites étudié dans la chaîne hercynienne sont cohérentes avec les résultats expérimentaux. De plus, cet affleurement montre une grande quantité d'enclaves auréolées de leucosomes. Le rôle de l'hétérogénéité mécanique sur le collectage du liquide est mis en évidence et expliqué analogiquement et numériquement par la perturbation locale du champ de pression.

Ce travail concerne la zone des Bréches de Tarentaise sous les aspect tectonique, stratigraphique et paléogéographiques. Il compléte les travaux exposés dans la thèse de Fudral ( 1973) dans la partie sud.

La modélisation des structures géologiques est une étape cruciale de la construction de géomodèles. Elles conditionnent la répartition spatiale des propriétés du sous-sol et la connexion des différents volumes rocheux qui le constituent. Cependant, les données disponibles s'avèrent incomplètes et incertaines. A cela s'ajoute une incertitude sur les phénomènes géologiques ayant conduit à la formation des structures modélisées. De multiples interprétations sont donc généralement possibles. Les méthodes classiques de modélisation des structures reposent principalement sur une approche géométrique, statique et déterministe. En d'autres termes, l'approche consiste à déterminer la meilleure représentation possible des structures en se fondant sur des critères qui portent principalement sur la géométrie actuelle des structures, comme la minimisation de leur courbure, et sur leur compatibilité avec les données dans leur état actuel. L'histoire tectonique des structures n'est prise en compte que de manière indirecte par le modélisateur et la compatibilité cinématique et mécanique du modèle structural reste complexe à évaluer. Cette thèse explore différentes méthodes de modélisations permettant de mieux prendre en compte l'histoire tectonique des structures. Trois approches complémentaires sont développées. La première propose un opérateur cinématique représentant les déplacements associés aux failles. Il tire son originalité du système de coordonnées curvilinéaires utilisé pour décrire l'espace de la faille et de l'intégration progressive des déplacements permettant de contrôler leur évolution. La seconde approche propose un outil de déformation pseudo-mécanique permettant l'édition interactive des modèles structuraux et la simulation approchée de l'histoire tectonique qui leur est associée. Il repose sur un algorithme de déformation original, basé sur des éléments rigides, issu du domaine de l'infographie. Enfin, une troisième approche permet de répercuter l'historique de déformation sur le système de coordonnées utilisé pour la simulation des propriétés du sous-sol. Nous montrons comment ce système peut être construit grâce à la restauration des structures. Cette approche permet de modéliser les propriétés du sous-sol en s'appuyant sur des paléodistances compatibles avec l'ensemble des hypothèses structurales, cinématiques et mécaniques établies lors de la construction de l'histoire tectonique du géomodèle. Ces différentes approches ouvrent des portes prometteuses dans la prise en compte des aspects historiques, cinématiques et mécanique dans la modélisation des structures et des propriétés du sous-sol. Elles s'attachent à accroître la compatibilité des géomodèles et à simplifier la paramétrisation des déformations géologiques afin de faciliter la résolution de problèmes structuraux par des approches inverses / The main approaches to the modelling of geological structures are mainly geometrical, static and deterministic. In other terms, their geometry and connections are determined by applying criteria based on the compatibility with available data in their current state. The evolution of the geological structures is only integrated indirectly by the modeller and the kinematical and mechanical compatibility of the produced models remain difficult to assess. This thesis explores different methods which aim at better including the evolution of geological structures in the modelling process. Three complementary approaches are developed. First, a kinematical fault operator based on a 3D curvilinear fault frame is presented. It aims at progressively deforming the structures surrounding faults. The second approach is based on a pseudo-mechanical deformation tool inspired form computer graphics, based on rigid elements. It is used to interactively editing the structures and approximately simulate their deformation history. The last proposal is to compute the paleo-geographical coordinates from the restoration of geological structures. This way, the heterogeneities are characterised based on paleo-geographic distances which are compatible with the structural, kinematical and mechanical hypotheses specified when building the geological model. These different contributions open numerous perspectives to better take into account the evolution of the geological structures when modelling the subsurface and its heterogeneities. They help us to increase the compatibility of geomodels and simplify the parameterization of geological deformation to facilitate the characterisation of geological structures by inverse approaches

The process of protein and RNA folding has been understood in general terms through the principle of minimal frustration, and is usually thought of as being guided by a folding funnel on the energy landscape, which is based around the native structure. However, more recently, various biomolecules have been associated with multifunnel energy landscapes, where each funnel exhibits a distinct structural ensemble and function. This work explores how the principle of minimal frustration may be extended to multifunnel energy landscapes that are associated with multifunctional biomolecules. To achieve this aim, the computational potential energy landscape framework is employed to analyse four example systems. Additionally, this study analyses mutants for all four systems, where the mutations are chosen to change properties of the systems without destabilising the native sequence ensemble entirely. The first system considered is a two-state coiled-coil. It is shown how mutations fundamentally change the energy landscape from the minimal frustrated organisation necessary to fulfil biological function. These changes can introduce alternative pathways for folding, as well as new structural ensembles. Similar effects are observed for ubiquitin. In addition, the landscape exploration allows us to calculate a number of experimentally determined properties for this protein, which exhibit excellent agreement, and we characterise folding at an atomistic level of detail. Next we consider the hormones oxytocin and vasopressin, which are themselves mutants of each other, along with a number of other mutants for both molecules. Again, the frustration in the landscape increases due to mutations, and a greater variety in the resulting structural ensembles is observed, leading to changes in binding affinities. Finally, the HP1 loop of RNA 7SK is analysed, revealing that the principles established for the energy landscapes of proteins extend to nucleic acids. Overall, the results indicate that sequences have evolved to exhibit the minimum number of funnels on the energy landscape to support multiple functions, extending the principle of minimal frustration to multifunnel energy landscapes.

L’industrie aéronautique travaille sur l’amélioration des systèmes propulsifs parl’introduction de composites dans la fabrication des aubes de soufflante afin d’alléger lastructure et ainsi de réduire la consommation en carburant des avions. Ces pièces réaliséesen tissage 3D présentent généralement des irrégularités de surface. Une manière d’optimisercet aspect est d’ajouter un pli additionnel de surface : nos travaux de thèse portent sur ledéveloppement de ce pli sous la forme d’un renfort « Non Crimp Fabric » (NCF) biaxial extrafinen fibre de carbone de module intermédiaire (IM), inférieur à 100 g/m², régulier et ayant unebonne déformabilité. Lors de nos travaux de thèse, nous avons utilisé la méthode des plans d’expériencepour améliorer la technologie d’étalement afin de répondre aux exigences demandées. Nousavons pu définir la configuration optimale d’étalement permettant d’atteindre la cible d’un pliinférieur à 50 g/m² en fibre de carbone IM. Pour réaliser un NCF extra-fin, après étalement,les plis sont assemblés par couture afin d’assurer la tenue du renfort. La combinaison decouture choisie (armure, tension, longueur, jauge …) conditionne l’aspect du NCF et sacapacité à être manipulée et déformée. Nous avons donc optimisé les paramètres de coutureafin d’obtenir les propriétés souhaitées. Après avoir optimisé l’étalement des fibres et l’assemblage des plis, nous avons réalisé et caractérisé les renforts NCF extra-fins pour valider leurs propriétés. Nous sommesfinalement parvenus à mettre au point un renfort NCF en fibre de carbone IM, inférieur à50 g/m² par pli ayant un taux de couverture supérieur à 98 % et une bonne capacité à sedéformer. / Aircraft manufacturers are working on the improvement of their engines bymanufacturing fan blades with advanced composite materials to reduce fuel consumption.However, fan blades are made from 3D woven fabrics which often have surface irregularities.It can be minimized by an additional thin layer on the surface : our thesis work is focused onthe development of a new textile structure based on ultra-thin biaxial “Non Crimp Fabric” (NCF)technology. This spread NCF made from intermediate modulus (IM) carbon fibers must belighter than 100 gsm, regular and deformable.During our thesis work, we used Design of Experiments (DOE) methodology to improvethe spreading technology used by Chomarat to make ultra-light NCF materials and meet theestablished requirements. We were able to reach the ultra-thin ply target of less than 50 gsmper ply. After optimizing the spreading process these thin ply tapes are stitched together tocreate NCF. Stability, visual aspect, handling and deformability are dependent on the stitchingsettings (stitching pattern, tension, length, gauge, etc.). Therefore we optimized the stitchingparameters to get the desired properties.After the spreading and stitching process had been optimized, the NCF weremanufactured and tested to validate the desired properties had been achieved. The testingconfirmed that we were able to develop a new carbon fiber NCF that was less than 50 gsm perply, had a coverage rate of higher than 98 % and had good deformability characteristics.

L'objectif de cette thèse est l'étude de la structure et la cinématique du Zagros oriental (Iran) et de la zone de transition avec le prisme du Makran appelée syntaxe de Bandar Abbas. Une étude structurale de terrain a été menée pour tenter de comprendre l'architecture de cette région complexe. L'analyse détaillée en carte et en coupe d'un certain nombre de structures typiques montre le contrôle exercé par la stratigraphie mécanique sur le mode de plissement de chaque côté de la syntaxe. Les grands plis dans l'ouest de la syntaxe sont décollés sur une puissante série évaporitique située à 8-9 km de profondeur, tandis que les plis étroits situés à l'est sont décollés sur un niveau à 6 km. Ceci est expliqué par un changement des conditions paleogéographiques d'un côté à l'autre de la syntaxe lié à l'influence de structures (Précambriennes) héritées dans la marge arabe orientale. La restauration de la première coupe équilibrée à travers le sud-est de la ceinture du Zagros permet de montrer que le Zagros plissé a subi deux phases tectoniques majeures, une première, d'age Mio-Pliocene, impliquant la couverture suivie par une deuxième, d'âge Pliocène, impliquant le socle - couverture. Celle-ci se poursuit jusqu'à l'actuel et est soulignée partout dans le Zagros par une sismicité intense dans la croûte supérieure. Le raccourcissement accommodé dans la section depuis le Miocène moyen est d'au moins 45 km. La présence d'une puissante série évaporitique à la base de la couverture a favorisé le développement de grands plis de décollement. L'analyse d'exemples de terrain dans la région d'étude ainsi que de profils sismiques dans le Zagros Central permet de discuter la cinématique de ces plis ainsi que les facteurs contrôlant leur style, notamment la mobilité du sel, l'existence de multiples décollements et le rôle tardif des failles de socle. Enfin, une modélisation géophysique de la structure lithosphérique du Zagros permet de discuter les facteurs fondamentaux qui ont guidé l'évolution récente de l'orogène. On met en évidence un amincissement lithosphérique qui pourrait être lié à un détachement récent du slab plongeant. On propose que ce processus, en modifiant l'angle critique du prisme orogénique, est le facteur fondamental qui a déclenché la transition d'une tectonique de couverture à une tectonique de socle - couverture.

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L’objet de cette thèse est de proposer et d’identifier un modèle de comportement mécanique en fatigue écrit à l’échelle du pli ou de la couche composite élémentaire. Le modèle doit permettre de prédire l’évolution des dégradations mais également la résistance résiduelle. Les matériaux concernés par cette étude sont des composites renforcés par des tissus de fibres de verre bi ou tri axiaux. Ce travail exclue les zones de liaisons ou de reprise de pli où des contraintes hors plan engendrent des couplages forts entre endommagement intra et inter laminaires. Les principaux objectifs de la thèse sont de : - Identifier sur le matériau de l’étude les mécanismes d’endommagement et leur couplage en quasi-statique et en fatigue - Caractériser et modéliser la perte de rigidité engendrée par les mécanismes d’endommagement - Caractériser et modéliser les cinétiques d’endommagement en fatigue - Caractériser et modéliser les pertes de résistance engendrées par les mécanismes d’endommagement - Implémenter et tester le modèle proposé (ou celui retenu de la littérature et qui sera modifié si besoin) dans un code de calcul EF / The purpose of this thesis is to propose and identify a model of mechanical fatigue behavior written for the lamina level. The model would be able to predict damage evolution but also residual strength. Studied materials are bi or tri axial glass fibre reinforced plastics fabrics. This work excluded joints areas where out of plane stresses generate strong coupling between intra and inter laminar damage. The main goals of the thesis are: - Identify on the material of the study damage mechanisms and their coupling in quasi-static and fatigue - Characterize and model residual stiffness caused by damage mechanisms - Characterize and model fatigue damage - Characterize and model residual strength caused by damage mechanisms - Implement and test the proposed model (or the one chosen in the literature and changed if necessary) in a computer FE code

Des modèles géométriques ont été proposés pour reconstruire la géométrie de plis associés aux rampes (par exemple pli sur flexure de faille), en identifiant en particulier la profondeur de niveau de décollement et le déplacement total sur la rampe. Ces méthodes de reconstruction géométrique sont appliquées pour des plis partiellement érodés. Au cours de l'érosion, le cut-off de la rampe peut être érodé et, par conséquent, le déplacement sur la rampe est difficile à quantifier. Dans cette thèse, nous développons onze modèles thermo-géométriques. Les modèles combinent les données géométriques et les données d’enfouissement pour proposer une évolution cinématique d’un pli avec cut-off érodé. Nous supposons que la mise en place d'une unité tectonique produit une anomalie thermique dans le mur de la faille, et que cette anomalie thermique pourrait indiquer une épaisseur de bloc chevauchant. Les modèles fournissent une estimation de la profondeur de décollement et le déplacement total sur une rampe érodée, qui ne dépend pas de taux d’érosion. Dans le cas de chevauchements actifs, les modèles proposent un taux de déplacement et un âge de l'initiation de la faille en fonction de taux d'érosion. Ces données sont utilisées pour proposer un développement cinématique de coupes érodées. Nous appliquons les modèles sur les plis érodés et actif à Taiwan dans les zones de Choshui et Miaoli. On propose des coupes régionales équilibrées en utilisant la technique de modélisation directe. Dans la section Choshui, nous proposons un niveau de détachement de ~5 km à ~14 km, marquée par deux sauts successifs de rampes de ~5 km and ~4 km. En supposant un taux d'érosion à 4 mm/an, l'âge de l’initiation de chevauchement active est entre 3,3 Ma dans la partie intérieure de prisme (Chevauchement de Tili) à 0,9 Ma dans la partie extérieur (Chevauchement de Chelungpu). Le raccourcissement totale sur la coupe de Choshui est ~100 km et le taux de déplacement calculé est ~1 cm/an. Pour tester nos modèles thermo-géométriques dans une chaîne plissée inactive, on applique nos modèles sur les plis érodés associés aux failles de Pine Mountain et Jones Valley dans la chaîne plissée des Appalaches. L'application des modèles thermo-géométriques nous permet d’estimer une quantité de déplacement sur les deux failles et expliquer de manière satisfaisante l'anomalie thermique dans le mur des failles de Pine Mountain et Jones Valley. Afin d'améliorer la description de l’anomalie thermique qui se développe dans le soubassement des failles, on a étudié l'évolution des minéraux magnétiques des roches argileuses le long de quatre sections dans la chaîne plissée à Taiwan. On a remarqué que la greigite (Fe3S4) domine l'assemblage magnétique dans les roches enfouies à moins à moins de de 70°C. La magnétite (Fe3O4) se développe pour des températures d’enfouissement de ~50°C et domine l’assemblage magnétique jusqu'à ~350° C. A partir ~300°C, la pyrrhotite monoclinique (Fe7S8) se développe aux dépens de la magnétite, et à ~350°C, la magnétite n'est plus détecté. Ces résultats peuvent être utilisés en complément d'autres géothermomètres pour identifier les anomalies thermiques dans une gamme de de 50-70°C et de 300-350°C où les caractéristiques des minéraux magnétiques sont identifiées / Geometric models have been proposed to account satisfactorily for ramp-related folds (e.g. fault-bend fold), identifying in particular detachment depth and total shortening. These methods of geometric reconstruction are applied on partially eroded folds. During erosion, the fault cut-off may be removed and as a result, the displacement is difficult to quantify. In this thesis, we develop 11 thermo-geometric models combining geometric description of folds and burial data to propose kinematic evolution of folds with eroded cut-offs. We assume that the emplacement of a tectonic unit will result in a thermal anomaly in the footwall, and that this thermal anomaly might indicate a thickness of the overriding unit. The models provide an estimation of the detachment depth and the total shortening on an eroded ramp, independent of the erosion rate. In the case of active thrusts, the models provide an estimation of the slip rate and the age of the initiation of the thrust as a function of the erosion rate. These data are used to unravel the kinematic development of eroded cross-sections. We apply the models on eroded folds from Taiwan underlined by active thrusts in the Choshui and Miaoli sections. We propose regional balanced cross-sections using forward modeling technique. In the Choshui section, we propose a detachment profile with a depth between ~ 5 km and ~ 14 km, marked by two steps of ~ 5 km. Assuming erosion rate at 4 mm/a, the age of initiation of the active thrusts is ranging from 3.3 Ma inward (Tili thrust) to 0.9 Ma outward (Chelungpu thrust). The total shortening from the whole section is ~100 km and the calculated slip rate is about 1 cm/a. To test our models in a non-active fold-and-thrust belt, we study eroded folds associated to the Pine Mountain thrust and Jones Valley thrust from the Appalachian belt. The application of the thermo-geometric models provides a value of the total shortening and explains satisfactorily the thermal anomaly in the footwall of the Jones Valley thrust. In order to improve the description of the thermal anomaly, we have studied the evolution of magnetic minerals of argillaceous rocks in four sections from the Taiwan thrust belt. We found that the iron sulfide greigite (Fe3S4) is dominating the magnetic assemblage in the less buried rocks (<70°C). The magnetite (Fe3O4) develops at burial temperature of ~50°C and is dominating the magnetic assemblage up to ~350°C. By ~300°C, the monoclinic pyrrhotite (Fe7S8) develops at the expense of magnetite, and at ~350°C, the magnetite is no longer detected. These results can be used complementary to other geothermometers to identify thermal anomalies in the range 50-70°C and 300-350°C where characteristic magnetic minerals are identified

Cette thèse s'est intéressée à l'étude des interactions entre tectonique et érosion à différentes échelles spatio-temporelles dans le contexte himalayen, à l'aide de la modélisation numérique. Nous avons pu montrer que : A l'échelle du pli, le détournement des rivières antécédentes lors de la croissance d'une structure dépend des puissances relatives de l'érosion et de la tectonique, mais aussi et principalement du pendage du décollement ; A l'échelle du système chevauchant, la dynamique d'évolution d'un prisme est fortement influencée par les processus de surface et en particulier par l'incision des rivières. Dans certains cas pour lesquels l'érosion est très importante, la propagation frontale du prisme est même impossible ; A l'échelle crustale, les déformations et les flux de matière, et donc les caractéristiques des roches exhumées dans le système Himalayen, dépendent fortement de la localisation et de l'intensité des précipitations, ainsi que de la présence ou non de sédimentation à l'avant de la chaîne.