Cette thèse propose une analyse systématique de la particule zu en allemand. Cette particule apparaît dans une grande variété de contextes. Ainsi, elle peut s’employer en tant que préposition, préverbe, particule graduative et particule de l’infinitif. Nous avons voulu ramener ces divers emplois à un mode de fonctionnement unique et stable. Pour cela, la Théorie des Opérations Prédicatives et Enonciatives (TOPE) développée par Antoine Culioli et ses associés nous a semblé appropriée. Dans ce cadre, nous avons examiné cette particule dans ses divers emplois. Il en est ressorti qu’en référence à un domaine notionnel (i.e. p, p’), zu marque la validation de p sans pour autant indiquer ce qu’il en est de p’. / This thesis is an attempt to provide a systematic analysis of the particle zu in German. The particle zu has a great variety of uses. It can function as a preposition, a preverb, a graduative particle and as an infinitive particle. We claim that behind the various uses of zu lies an invariant unique working. The analysis is realized within the theory of enunciative and predicative operations framework. This framework has been developed by Antoine Culioli and his research associates. It turns out that zu implies the following: in reference to a notional domain (noted p, p‘) zu marks the validation of p without indicating what happens to p’.

Ce travail de thèse concerne la modélisation numérique fine des processus locaux dans le transport sédimentaire, à l'échelle d'un à plusieurs centaines de grains. Une méthode aux éléments discrets (DEM) basée sur la méthode dite des sphères molles et prenant en compte les contacts entre les grains a été développée et couplée à une méthode de frontière immergée (IBM) qui calcule l'écoulement autour d'objets solides mobiles dans un fluide Newtonien incompressible. Dans ce couplage, une force de lubrification est incluse pour représenter les interactions entre le fluide et les particules proches d'un contact. Il est montré que la méthode numérique reproduit de manière satisfaisante le coefficient de restitution effective mesuré dans des expériences de rebonds normal et oblique d'un grain sur un plan, ainsi que de rebond entre deux grains dans un fluide visqueux. Deux modèles analytiques associés au phénomène de rebond sont proposés et montrent l'importance de la rugosité de surface du grain et du nombre de Stokes sur le phénomène. La méthode numérique est ensuite utilisée pour simuler deux configurations tridimensionnelles d'écoulements granulaires pilotés par la gravité en milieu fluide : l'avalanche de grains sur un plan incliné rugueux et l'effondrement d'une colonne de grains. Dans le premier cas, les résultats permettent de caractériser les différents régimes d'écoulement granulaires (visqueux, inertiel et sec) observés dans les expériences en fonction du rapport de masse volumique grain-fluide et du nombre de Stokes. En particulier, les simulations apportent des informations originales quant aux profils de vitesse de grains et du fluide ainsi qu'aux forces prédominantes dans chacun des régimes. Dans le second cas, les résultats sont en bon accord avec les expériences et le mécanisme dit de « pore pressure feedback », qui dépend de la compacité initiale de la colonne, est pour la première fois observé dans des simulations numériques directes. / This work deals with direct numerical simulations of sediment transport at the scale of O(103) grains. A soft-sphere discrete element method (DEM) taking into account grain contacts is developed and coupled to an immersed boundary method (IBM) which computes the flow around moving solid objects in an incompressible Newtonian fluid. A lubrication force is added for representing fluid-particles interaction near contact. The numerical method is shown to adequately reproduce the effective coefficient of restitution measured in experiments of the normal and oblique rebound of a grain on a plane and the rebound between two grains in a viscous fluid. Two analytical models are proposed and highlight the importance of the grain roughness and Stokes number on the rebound phenomenon. This numerical method is then used for simulating two three-dimensional configurations of gravity-driven dense granular flow in a fluid, namely the granular avalanche on a rough inclined plane and the collapse of a granular column. In the first case, results allow to characterize the granular flow regimes (viscous, inertial and dry) observed in experiments as a function of the grain-to-fluid density ratio and the Stokes number. In particular, the simulations provide insight on the grain and fluid velocity profiles and force balance in each regime. In the second case, results agree well with experiments and in particular the pore pressure feedback, which depends on the initial volume fraction of the column, is observed for the first time in direct numerical simulations.

L'objectif de cette thèse est de progresser dans la compréhension du colmatage lors de la filtration de la matière molle (particules colloïdales et bactéries) et d'étudier l'efficacité et la faisabilité de séparateurs microfluidiques. Ces recherches sont réalisées avec des puces microfluidiques constituées de canaux dont la taille est du même ordre de grandeur que les objets filtrés. Ces puces, conçues pour représenter les processus ayant lieu en microfiltration frontale et tangentielles, permettent d'observer in-situ sous microscope les mécanismes de colmatage. Le système est instrumenté avec des capteurs de débit et de pression et permet ainsi une analyse croisée entre les observations et les variations de perméabilité. Les expériences ont été réalisées pour différentes conditions hydrodynamiques (débit, mode de filtration) et conditions d'interactions colloïdales (en changeant la force ionique). Les résultats mettent en évidence l'importance de la dynamique du blocage de pore par des agrégats de particules et du réentrainement de ces agrégats lorsqu'ils sont fragilisés par l'écoulement. La dynamique de ces évènements provoque des fluctuations de perméabilité. Les interactions particule-particule ou particule-paroi jouent également un rôle important sur la dynamique du colmatage. Trois scenarios sont discutés par analogie anthropomorphique : un scenario panique (0.01 mM) où les répulsions entre les particules induit un phénomène de poussée entre particules qui engendre la formation d'arches à l'entrée des canaux ; un scenario instinct de troupeau (10 mM) où l'attraction entre particules (dans un minimum DLVO secondaire) facilite le transport dans le canal et retarde le colmatage ; un scenario sacrificiel (100 mM) où l'efficacité de capture des particules par les parois est élevée mais les agrégats formés sont très fragiles et fréquemment réentraînés par l'écoulement. Cette analyse illustre l'importance des phénomènes collectifs lors du colmatage par des particules inter-agissantes. Le mécanisme de colmatage par des particules biologiques (bactéries) et notamment la création de panaches bactériens en aval des canaux sont ensuite analysés. Ces phénomènes sont étudiés pour différentes conditions de culture (ratio carbone-azote dans le substrat) afin d'examiner l'effet de la production de substances polymériques extracellulaires (EPS) sur le colmatage. Les résultats montrent que les EPS (et donc les conditions de cultures) jouent un rôle crucial sur le développement de panaches bactériens lors d'écoulement dans des constrictions. Il est montré également que la filtration d'un mélange entre des bactéries produisant peu d'EPS et des bactéries produisant d'EPS favorise la formation des panaches bactériens. Des filtrations de mélange de bactéries et de particules montrent que la présence de bactérie modifie la dynamique du blocage des canaux ; de façon surprenante l'ajout de bactérie permet de retarder le colmatage et de former des dépôts de particules plus fragiles. Des systèmes microfluidiques avec un design spécifique ont également été développés pour réaliser un fractionnement par taille de dispersions sous un écoulement tangentiel. Des résultats préliminaires ont permis d'optimiser leur fonctionnement en trouvant des conditions permettant de filtrer en évitant le blocage des canaux ; leur utilisation pour réaliser des fractionnements continus dans des puces microfluidiques peut être envisagée. / The aim of the PhD is to progress in the understanding of the fouling phenomena during filtration of soft matter (colloidal particles and bacteria) and to examine the efficiency and feasibility of microfluidic separators. These studies are realized with microfluidic devices constituted of micrometric channels having the same size range as the materials being filtered. These devices, which mimic membrane dead-end and cross-flow microfiltration processes, allow in-situ and direct microscopic observations of the fouling mechanisms. The microfluidic system is equipped with flow rate and pressure measurement devices allowing a dynamic cross analysis of the observations with the variations of permeability. Experiments have been realized for different hydrodynamic conditions (flow rate, filtration mode) and for different colloidal interactions (by varying the ionic strength) in order to analyse their interplay in the clogging mechanism by soft matter (interacting particles). The results evidenced the importance of clogs formation, fragility and sweeping out dynamics during the fouling process. These dynamic events at bottlenecks induce important permeability fluctuations. The particle-particle and particle-wall interactions also play important roles on the clogging dynamics. Three different scenarios are discussed by analogy to crowd swarming: panic scenario (0.01 mM) where repulsion between particles induce pushing effects leading to the creation of robust arches at pore entrances; herding instinct scenario (10 mM) where the attraction (in secondary minima) between particles enhances the transport in pores and delays clogging; sacrifice scenario (100 mM) where the capture efficiency is high but the aggregates formed at the wall are fragile. These analyses illustrate the importance of collective behaviour exhibited by interacting particles during fouling. The fouling phenomena by biological particles (bacteria) are analysed in terms of the streamer formation conditions and mechanisms. The streamer formation phenomena are in turn analysed by playing with the cultivation conditions (the carbon to nitrogen ratio in the substrate) in order to study the effect of extracellular polymeric substances (EPS) on the process. The results show that EPS (and hence the bacterial cultivation conditions) play crucial role in streamer formation by microorganisms under flow in constrictions. Furthermore, the presence of non-EPS producing bacterial species along with EPS producing species in a mixed culture enhances the streamer formation. On the other hand, filtration of mixed particles and bacteria suspensions show that the presence of bacteria substantially modifies the clogging dynamics. Microfluidic devices with specific configurations have also been developed for fractionation in order to maximize performances of these processes. The preliminary results with these chips in cross-flow conditions show that it is possible to limit the clogging impact by working below a critical flux; their use for continuous microparticles fractionation could be then considered.

La mécanoluminescence (ML) est un phénomène physique qui se traduit par l’émission de lumière suite à l’application d’une contrainte mécanique. Dans le cadre de ce travail de thèse, les matériaux mécanoluminescents vont être utilisés afin de visualiser les contraintes qui peuvent être générées dans un verre lors d’une sollicitation mécanique. Nous avons élaboré un composite constitué de particules mécanoluminescentes SrAl2O4:Eu, Dy incorporées dans une matrice vitreuse. Nous nous sommes ensuite intéressés à l’origine et au mécanisme de ce phénomène en réalisant une étude mécanique sur le composite. Ces essais nous ont permis de développer un modèle empirique qui relie la contrainte à l’intensité émise. La structure cristalline des particules jouant un rôle clef dans la ML, nous avons également mené une étude théorique de cette structure, ce qui nous a permis de corréler les observations macroscopiques faites sur le composite aux phénomènes ayant lieu à une échelle atomique. / Mechanoluminescence (ML) is the phenomenon of light emission generated by a mechanical loading. Mechanoluminescent materials were used to visualize the stress in glasses during mechanical loadings. A mechanoluminescent particulate glass composite was synthesized by incorporating SrAl2O4:Eu, Dy particles in a glass matrix for the first time. We performed a mechanical study on the composite to determine the origin and the mechanism of this phenomenon. We developed a theoretical model which accurately predicts the ML intensity changes induced by a complex mechanical loading. The crystal structure of the particles has a key role in the ML and we carried out a theoretical study of this structure to correlate the macroscopic observations made on the composite to the phenomena which occur at the atomic scale.

Les particules constituent une composante préoccupante de la pollution atmosphérique, notamment la fraction PM2,5 (diamètre aérodynamique inférieur à 2,5 µm) qui est capable de pénétrer dans les poumons jusqu’aux alvéoles pulmonaires. Elle peut être à l’origine de processus d’inflammations entrainant des pathologies respiratoires. Des travaux ont notamment montré que des macrophages alvéolaires exposés à des PM2,5 sécrètent des cytokines inflammatoires. L’identification des composés des PM2,5 responsables des effets observés, n’est pas encore élucidée. La composition en métaux, et en composés organiques ainsi que les caractéristiques physiques des particules sont des facteurs qui ont tous été proposés comme étant impliqués dans l’induction de la réponse inflammatoire. L’objectif de cette thèse est d’étudier in vitro les effets des particules sur la réponse immunitaire de cellules de type macrophage, la lignée cellulaire THP-1. Les paramètres mesurés sont la sécrétion de cytokines inflammatoires et des marqueurs du stress oxydant en vue d’une explication mécanistique des phénomènes observés. Il a été montré que des PM2,5 induisent de façon significative la sécrétion de cytokines IL-1[bêta] et IL-8. Des particules de noir de carbone (fines et ultrafines) dopées en métaux n’induisent pas (ou très peu) de sécrétion de cytokines supérieure à celle induite par des particules non dopées. En revanche, l’effet d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) adsorbés à la surface de particules dépend de la taille de celles-ci. Ainsi, la comparaison des effets des HAP seuls à ceux adsorbés aux particules a montré que les particules ultrafines potentialisent les effets des HAP. La taille apparaît comme le paramètre le plus déterminant dans la modulation de la sécrétion des cytokines. Les particules ultrafines, caractérisées par un fort potentiel oxydant, induisent également un stress oxydant in vitro. Elles génèrent la formation d’un produit de peroxydation lipidique, le HNE qui lui-même est un médiateur du stress oxydant. Cependant, ce composé ne mime pas le stress oxydant induit par les particules ultrafines / Particles are concerning constituent of the atmospheric pollution, in particular the PM2,5 fraction (aerodynamic diameter lower than 2,5 µm) which is capable of penetrating into lungs up to alveoli. It can be the cause of inflammation processes leading to respiratory diseases. Studies have shown that alveolar macrophages exposed to PM2,5 secrete inflammatory cytokines. Identification of PM2,5 compounds responsible for observed effects, is not clarified yet. Factors such as the composition in metals and organic compounds, as well as the physical characteristics of particles have all been proposed as being involved in the induction of the inflammatory response. The aim of this thesis is to study in vitro effects of particles on the immune response of macrophages, specifically of the cell line THP-1. The parameters measured are the secretion of inflammatory and oxidative stress markers, in order to give a mechanistic explanation of observed phenomena. It was shown that PM2,5 induce in a significant way the secretion of cytokines IL-1[bêta] and IL-8. Black carbon particles (fine and ultrafine) coated with metals do not (or very slightly induce) a secretion of cytokines superior to that induced by uncoated particles. On the contrary, effect of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) adsorbed on particles surface depends on its size. Comparison between the effects of PAHs alone and those adsorbed on particles, showed that ultrafine particles potentiate PAH effects. Particle size appears to be the most determining parameter in the modulation of cytokines secretion. Ultrafine particles, characterized by a strong oxidizing potential, also induce an oxidative stress in vitro. They lead to the formation of a lipid peroxidation product, the HNE which is a mediator of the oxidative stress. However, HNE does not mime the oxidative stress induced by ultrafine particles

Cette thèse étudie la détection de matière nucléaire avec la technique de la particule associée pour l’inspection de bagages abandonnés ou de conteneurs maritimes dans le domaine de la sécurité. Le principe consiste à mesurer, avec des scintillateurs plastique, les coïncidences entre particules de fissions induites par des neutrons de 14 MeV produits par un générateur basé sur la réaction 2H(3H,n)4He et équipé d’un détecteur alpha à localisation pour déterminer le temps d’émission et la direction du neutron opposé. La détection d’au moins trois particules de fission en coïncidence avec la particule qui permet de discriminer les matières nucléaires des matériaux bénins. Le système d’acquisition et les outils de simulation ont été qualifiés en passif avec des sources radioactives puis en actif avec le générateur et diverses cibles, validant les estimations de performances de systèmesd’inspection de bagages abandonnés ou de conteneurs maritimes réalisées par simulation numérique avec le code MCNP-PoliMi. Il est ainsi possible de détecter en quelques minutes, quelques kg d’uranium au centre d’un container rempli d’une matrice fer mêmesi l’échantillon est masqué par du plomb, à l’aide du signal des neutrons prompts de fission. La détection est plus difficile dans les matrices organiques en raison de la diffusion des neutrons interrogateurs et de fission sur les noyaux d’hydrogène. Par ailleurs, l’utilisation de scintillateurs plastiques à la place des compteurs gazeux à 3He a été évaluée pour caractériser le plutonium dans les colis de déchets radioactifs par mesure passive des coïncidences. La détection des neutrons de fission est beaucoup plus rapide,ce qui permet de minimiser le bruit accidentel dû aux réactions (,n). Les scintillateurs sont cependant plus sensibles aux rayonnements gamma et à la diaphonie entre détecteurs voisins, ce qui nécessite d’exploiter les coïncidences de multiplicité 3 avec un traitement des données spécifique pour limiter la diaphonie. / This thesis investigates the detection of Special Nuclear Materials (SNM) by neutroninterrogation with the Associated Particle Technique (APT). 14 MeV neutrons areproduced from the 3H(2H,n)α fusion reaction in a sealed tube neutron generatorembedding a position-sensitive alpha detector. The alpha detector determines thedirection of the nearly opposite neutron and its time of flight. The detection of at leastthree prompt fission particles in coincidence with the tagged neutron signs the presenceof SNM. The acquisition system and simulation tools have been qualified in passive modewith radioactive sources and active mode with the generator and various targets,validating the simulation of inspection systems with MCNP-PoliMi. Calculations showthat the detection of a few kilograms of shielded SNM with the ATP is possible in ironcargo container, with the prompt fission neutrons signal. Detection is more difficult inorganic matrices due to tagged- and prompt fission neutrons scattering on hydrogennuclei. Furthermore, the use of plastic scintillators instead of 3He counters was studied tocharacterize the plutonium in the radioactive waste by passive coincidences measurement.Measurements at fast time scales of fast-neutrons instead of the long time scales ofthermal-neutrons reduce random coincidences that can occur with high (,n) reactionrate. The scintillators are however sensitive to gamma rays and cross-talk betweenadjacent detectors. Therefore, we used data-analysis algorithms to minimize cross-talkcontribution to measured three-fold coincidences.

Le travail présenté dans cette thèse consiste à modéliser les transports de particules dans un écoulement de Stokes en tenant compte des caractéristiques des particules, du régime d’écoulement de fluide qui les transporte et de l’effet de confinement qui pourrait être lié par exemple à la prise en compte d’une structure d’un milieu poreux. Le phénomène de transport que nous étudions est basé sur le mécanisme d’effet cliquet qui apparaît quand on soumet le système à un pompage alternatif dans le temps. L’étude de la dynamique de la particule est effectuée en utilisant la méthode de continuation qui permet de suivre la solution périodique selon le paramètre désiré et d’identifier les types de bifurcation ainsi que les lieux de ces points critiques. Cette étude nécessite la connaissance de la force de traînée exercée sur la particule et que nous calculons en utilisant la méthode des équations intégrales de frontières. / The work presented in this Phd Thesis is the modelling of particle transport in a Stokes flow taking into account the characteristics of the particle, the regime flow, and the effect of the confinement which could be related for example to the consideration of a porous media structure. The phenomena of the transport is based on the mecansim of ratchet effect which appears when the system is undergoes an alternative pumping. The study of the particle dynamics is performed using the continuation method which allows to follow the periodic solutions according to the desired parameter, to identify the types of bifurcation and critical points. This study requires the knowledge of the drag force exerted on the particle and which we compute using the boundary integral equation.

L'expérience de physique nucléaire GRAAL installée à Grenoble auprès du synchrotron européen (ESRF) produit, par rétrodiffusion Compton, un faisceau de gammas polarisés linéairement ou circulairement. <br /><br />Les caractéristiques d'un tel faisceau rendent possible l'étude des réactions de photoproduction de mésons pseudoscalaires (pion, eta, kaon) dont certains aspects théoriques sont explicités dans le cadre de cette thèse. <br /><br />Une description précise des programmes d'analyse permet de comprendre le traitement complet des informations depuis l'acquisition des données jusqu'à la présentation des premiers résultats expérimentaux sur l'asymétrie Sigma du faisceau pour les réactions gamma + p -> p + X (X = pi, eta) dans le domaine d'énergie situé entre 700 et 1100 MeV. <br /><br />Des méthodes d'extraction des observables de polarisation de la réaction gamma + p -> K+ + Lambda ont été mises au point à partir de la simulation Monte Carlo. La reproduction précise des trois observables de simple polarisation (P, Sigma, T) et des quatre observables de double polarisation faisceau-recul (Ox, Oz, Cx, Cz), pour un ensemble de données correspondant à 100000 réactions gamma + p -> K+ + Lambda, montre que ces quantités peuvent être mesurées dans l'expérience GRAAL.

Dans les interactions langagières, l'usage de la particule enfin traduit diverses activités discursives des locuteurs. L'objectif de cette étude est de déterminer la fréquence et les variétés d’occurrence de ce petit mot dans les interactions, selon les situations et les types d’activités dans lesquels les sujets s’engagent, afin d'appréhender au mieux ses caractéristiques interactionnelles et fonctionnelles. Nous mobiliserons à cette fin un cadre d'analyse pluridimensionnel (analyse conversationnelle, discours en interaction). Notre méthode de travail repose sur une analyse des activités verbales des interactions, à partir d'enregistrements audio/ vidéo. Dans cette perspective, nous recensons les éléments récurrents gravitant autour de la particule enfin, les collectons, pour ensuite les convertir en formats. Ces formats nous conduisent à dégager sept valeurs principales de enfin dont chacune se subdivise en plusieurs sous-catégories et qui peuvent parfois avoir une portée contradictoire (conclusive/ introductive, interruptive/progressive, etc.). Dans une approche inter-discursive, enfin montre aussi une dissemblance de modalités d'usage conditionnées par le contexte. Enfin intervient de manière divergente selon que le cadre formel de la même manière que dans un cadre informel. / In linguistic interaction, the use of the particle enfin provide various discursive activities of the speakers. In this study, we aim at determining the frequency and the occurrence varieties of this short word in the interaction, according to situations and types of activity in which the subjects commit themselves, in order to understand its interactionnal and functional characteristics. Following this purpose, we decide to adopt a multidimensional analysis framework (Conversation Analysis , Discourse in Interactions ). Our work method relies on the analysis of the participants verbal activities. It is based on audio/ video recordings. Therefore, we take notice of the recurring elements surrounding the particle, we collect these elements to convert them into the formats: seven usages of enfin have been identified, each of them subdivided in several subcategories and which can sometimes have a contradictory range (conclusive/ introductory, discontinuity/continuity, etc). In an inter-discursive approach, enfin betrays a dissimilarity in its use due to the context. As a conclusion, we can say that enfin operates differently depending to the framework nature (formal / informal).

Une goutte rebondit indéfiniment à la surface d'un bain soumis à une oscillation verticale. A chaque choc, des ondes sont émises sur la surface. Au voisinage de l'instabilité de Faraday, la goutte se couple à ses propres ondes et se met en mouvement spontanément sur la surface : les ondes émises lors des rebonds précédents sont entretenues par la vibration, et la goutte est propulsée car elle rebondit sur une surface inclinée. Le marcheur (l'objet associant la goutte et ses ondes de surface) possède une nature duale, à la fois onde et particule. Envoyé vers un obstacle sous-marin, le marcheur possède une probabilité de passage non nulle. Chaque réalisation est aléatoire et l'on retrouve statistiquement une forme d'effet tunnel. L'écart au seuil de l'instabilité de Faraday contrôle le temps d'amortissement des ondes sur le bain. Associé au mouvement du marcheur, il permet d'introduire la mémoire de chemin, correspondant à la trace laissée par la goutte sur le bain. Cette dernière joue un rôle majeur dans la mise en place d'effets typiquement ondulatoires dans la dynamique des marcheurs. Les conséquences de la mémoire de chemin sont évaluées en appliquant une force transverse sur le marcheur. Les orbites circulaires suivies par le marcheur sont de deux natures selon l'intensité de la mémoire de chemin. Pour une mémoire faible, leurs rayons varient continûment avec le champ excitateur. En revanche, pour une mémoire importante, les rayons de orbites sont discrets. La nature du jeu de niveaux qui se met en place suggère une analogie forte avec la théorie quantique des niveaux de Landau.