Durant mon travail de thèse, j'ai étudié le rôle central de l'ADF/cofiline, une protéine qui se lie au cytosquelette d'actine, décore spécifiquement les parties 'âgées' des filaments d'actine, diminue localement par un facteur 5 la rigidité du filament et provoque la fragmentation du filament à l'interface entre les sections nues et décorées. Dans ma première étude (Suarez et al., Current Biology, 2011), j'ai utilisé la microscopie à onde évanescente et une ADF/cofiline fluorescente pour démontrer que l'ADF/cofiline est un marqueur de l'état nucléotidique (ATP, ADP-Pi ou ADP) des sous-unités d'un filament d'actine en cours de polymérisation. De plus, l'ADF/cofiline, en accélérant la dissociation du phosphate inorganique (Pi), limite la taille du cap ATP/ADP-Pi du filament d'actine, sans toutefois le réduire à une taille zéro. Des analyses statistiques sur filaments isolés établissent une corrélation parfaite entre la densité de fixation de l'ADF/cofiline et son efficacité de fragmentation. Paradoxalement, l'efficacité de fragmentation est maximale pour une densité d'ADF/cofiline de 0.5. Ceci est confirmé par des analyses supplémentaires qui montrent que les sites de fragmentation du filament coïncident avec la position des frontières entre zones décorées et zones nues. Les conséquences de ce dernier résultat paradoxal sont l'objet de ma seconde étude (McCullough et al., 2011, Biophysical Journal). En combinant différentes sources d'ADF/cofilines (vertébré et levure) et d'actines (vertébré et levure), nous montrons, sur les quatre couples actine-ADF/cofiline possibles, qu'il existe une très forte corrélation entre (1) l'efficacité de fragmentation (qui dépend de la combinaison entre actine et ADF/cofiline) et (2) la déformation du filament, mesurée à la frontière entre zone décorée et zone nue. Au cours de ma troisième étude (Reymann et al., Molecular Biology of the Cell, 2011), nous montrons que le mécanisme de fragmentation ADF/cofiline-dépendant, établi à l'échelle d'un filament isolé, peut s'appliquer aussi à l'échelle d'une comète d'actine qui comporte un réseau complexe de filaments. Mon travail de thèse a montré que le mode d'action de l'ADF/cofiline se situe à l'intersection entre mécanismes microscopiques et macroscopiques, d'une part, et entre chimie et physique, d'autre part. Les caractéristiques microscopiques des interactions de cette protéine avec un filament d'actine isolé sont fondamentales pour expliquer des évènements macroscopiques, comme la fragmentation de filaments ou de structures complexes. D'autre part, nous avons montré comment les propriétés chimiques de l'ADF/cofiline modifient les propriétés physiques locales du filament et conduisent à la fragmentation. L'ADF/cofiline a un rôle central pour l'intégration de mécanismes physico-chimiques, à l'échelle microscopique, afin d'assurer un comportement cohérent à l'échelle de la cellule.

Cette thèse est consacrée à l'étude des processus d'ondes au voisinage des chocs dans les plasmas spatiaux. La propagation des ondes de Langmuir dans un plasma présentant des inhomogénéités aléatoires de densité a été modélisée numériquement; les résultats obtenus ont été comparés aux données des instruments WHISPER et WBD à bord des satellites CLUSTER. Les résultats de modélisation et l'étude statistique portant sur l'intensité des ondes de Langmuir observées dans le préchoc terrestre et le vent solaire ont montré que le théorème central limite n'est pas applicable aux statistiques sur l'intensité, du fait du nombre insuffisant d'inhomogénéités. Il en résulte que la fonction de distribution de probabilité pour le logarithme des énergies d'ondes n'atteint pas la distribution normale. D'autre part la détection à distance de la zone quasi-perpendiculaire du front de choc terrestre a pu être effectuée en analysant la modulation des ondes de Langmuir et celle des ondes électrostatiques avec fréquence décalée à proximité de la limite du pré-choc. Il a été montré que la probabilité d'observation de la non-stationnarité du front de choc augmente avec le nombre de Mach du choc. Enfin le rayonnement de transition des électrons relativistes au front de choc quasi-perpendiculaire a été calculé pour expliquer le mécanisme de l'émission électromagnétique observée par les satellites près du front de choc interplanétaire le 22 janvier 2004. Les paramètres du calcul correspondent aux véritables paramètres de l'évènement. Le spectre du rayonnement de transition établi théoriquement a son maximum dans le même domaine de fréquence que pour les mesures.

En mécanique des matériaux et des structures, l'interface entre deux composants matériels ou deux éléments structuraux est traditionnellement et le plus souvent supposé parfaite. Au sens mécanique, une interface parfaite est une surface à travers laquelle le vecteur de déplacement et le vecteur de contrainte sont tous les deux continus. L'hypothèse des interfaces parfaites est inappropriée dans de nombreuses situations en mécanique. En effet, l'interface entre deux corps ou deux parties d'un corps est un endroit propice aux réactions physico-chimiques complexes et favorable à l'endommagement mécanique. L'intérêt pour les interfaces imparfaites devient depuis quelques années grandissant avec le développement des matériaux et structures nanométriques dans lesquels les interfaces et surfaces jouent un rôle prépondérant. A partir de la configuration de base où une interphase de faible épaisseur sépare deux phases, ce travail établit trois modèles d'interface imparfaite généraux qui permettent de remplacer l'interphase par une interface imparfaite dans les cas de la conduction thermique, de l'élasticité linéaire et de la piézoélectricité sans perturber les champs en questions à une erreur fixée près. La dérivation de ces modèles est basée sur le développement de Taylor et sur une approche originale de géométrie différentielle indépendante de tout système de coordonnées. Les trois modèles généraux permettent non seulement de mieux appréhender certains modèles phénoménologiques d'interface imparfaite mais aussi de décrire les effets d'interface que les modèles existants ne sont pas en mesure de prendre en compte. Les modèles d'interface imparfaite établis sont appliqués dans la détermination des propriétés effectives thermiques, élastiques et piézoélectriques d'un matériau composite constitué d'une matrice renforcée par des particules ou fibres enrobées d'une interphase. La méthode utilisée pour rendre compte des effets des interfaces imparfaites sur les propriétés effectives repose sur une condition d'équivalence énergétique qui ramène un matériau hétérogène avec interfaces imparfaites à un matériau hétérogène avec interfaces parfaites

Ces dernières années ont vu l'avènement de diodes électro-luminescentes bleues et blanches efficaces à base de nitrure de gallium (GaN). Cette technologie est en position de remplacer les ampoules conventionnelles dans un proche futur, permettant ainsi de considérables économies d'énergie. Toutefois, ce scénario exige que ces diodes soient entièrement optimisées, depuis la qualité du matériau jusqu'à la façon d'en extraire la lumière. Cette thèse étudie ce dernier aspect : la lumière émise dans un semiconducteur y est naturellement piégée, et une stratégie est nécessaire pour briser ce mécanisme de guidage. Plus précisément, nous examinons des méthodes permettant l'extraction déterministe de la lumière des diodes GaN en utilisant ses propriétés ondu! latoire (interférences, diffraction) afin d'obtenir des diodes efficaces dont les propriétés d'émission sont contrôlées. Les diodes a microcavités sont tout d'abord envisagées : celles-ci utilisent les interférences de la lumière dans la diode pour modifier les directions préférentielles d'émission et maximiser l'extraction directe. Toutefois, la fabrication de ces structures est complexe et n'offre qu'une efficacité théorique imparfaite. Par la suite, l'extraction de la lumière guidée par cristaux photoniques (CP) est étudiée. Un CP est une structure optique périodique formée dans la diode, qui altère les propriétés de propagation de la lumière. Ici, le CP agit comme un réseau de diffraction bidimensionnel qui redirige la lumière guidée vers l'extérieur. Ce principe est tout d'abord exploré par des expériences de photoluminescence sur des structures simples, qui révèlent la structure des modes guidés et suggèrent les propriétés que le CP devrait posséder. Ces propriétés peuvent être regroupées en deux catégories : structure planaire (choix du réseau cristallin et de la période du CP...) et structure verticale (qui mêle de façon plus complexe les propriétés du CP lui-même et celles de la couche épitaxiée). Diverses implémentations de diodes à cristaux photoniques sont par la suite proposées, fabriquées et caractérisées. Divers réseaux cristallins sont comparés, révélant les avantages de motifs complexes tels que le pavage d'Archimède. La plus grande partie de l'optimisation porte cependant sur la structure verticale, afin s'assurer une extraction efficace par le CP. Plusieurs solutions sont étudiées (ingénierie des couches épitaxiales pour modifier le diagramme d'émission de la lumière, structures minces pour augmenter son interaction avec le CP...) L'ensemble de ces implémentations est validé et guidé par la modélisation des propriétés du CP. Cette modélisation est un problème numérique complexe (solution des équations de Maxwell en trois dimensions). Plusieurs codes ont été écrits et employés durant la thèse - dont une méthode originale dite " hybride ". Celle-ci a permis d'expliquer quantitativement les résultats expérimentaux, et de suggérer les voies d'optimisation étudiées par la suite. Bien que loin d'être entièrement optimisées, les diodes obtenues à l'issue de ce travail présentent des résultats encourageants et laissent espérer une application industrielle.

Afin de limiter les conséquences d'un hypothétique accident grave avec la fusion du coeur dans un réacteur à neutrons rapides de génération IV refroidi au sodium, la recriticité doit être évitée au sein du mélange de combustible oxyde et de structures fondus, appelé corium. Pour cela, des matériaux absorbants, tels que le carbure de bore B4C, seront utilisés dans ou près du coeur, et des matériaux diluants dans le récupérateur de corium. L'objectif de ce travail est de présélectionner des matériaux parmi ces deux types de familles et de comprendre leur comportement au contact avec le corium. Concernant le B4C, des calculs thermodynamiques et des expériences ont permis de conclure à la formation de deux phases immiscibles dans le système UO2 - B4C à haute température, une oxyde et une borure, ainsi qu'à la volatilisation d'une partie de l'élément absorbant bore. Cette séparation de phases pourra réduire l'efficacité de l'absorption neutronique au sein de la phase oxyde. Une solution à ce comportement serait d'augmenter la quantité de B4C ou d'utiliser un absorbant oxyde miscible avec le combustible. Eu2O3 ou HfO2 pourraient convenir car il a été montré qu'ils forment une solution solide avec UO2. Concernant le matériau diluant, les oxydes mixtes Al2O3 - HfO2 et Al2O3 - Eu2O3 ont été étudiés. L'interaction de ces systèmes avec UO2 étant inconnue à ce jour, les premiers points ont été recherchés sur les diagrammes ternaires correspondants. Contrairement au système Al2O3 - Eu2O3 - UO2, le mélange Al2O3 - HfO2 - UO2 présente un seul eutectique et donc un seul chemin de solidification ce qui permet de prévoir plus facilement la manière dont le corium solidifierait dans le récupérateur.

Cette thèse s'inscrit dans la thématique des TA-MRAM, nouvelles mémoires non volatiles qui utilisent des impulsions de courant pour chauffer et ainsi permettre le renversement de l'aimantation d'une couche ferromagnétique. Un premier but de ce travail a été de comprendre les mécanismes d'écriture (chauffage) des cellules TA-MRAM. Mesures électriques et simulations thermiques sont alors comparées. De manière générale les TA-MRAM associent deux couches ferromagnétiques dont les directions relatives des aimantations sont stabilisées par des couches antiferromagnétiques. Une action développement matériaux a été menée dans la conception de jonctions tunnel magnétiques utilisant l'alliage FeMn dans la couche de stockage. Nous avons alors cherché à optimiser les couches ferromagnétiques et antiferromagnétique de la couche de stockage afin de minimiser le champ magnétique nécessaire au renversement de l'aimantation de ces couches et donc de diminuer la consommation d'énergie. Enfin ce manuscrit présente une partie gravure par faisceau d'ion (IBE) de points mémoires magnétiques qui donnent les clefs de fabrication des mémoires MRAM.

La spectro-imagerie consiste à acquérir l'image d'une scène dans un grand nombre de bandes spectrales en parallèle. Comme la taille des détecteurs actuels ne permet pas l'acquisition simultanée de toute l'information, la plupart des dispositifs comportent un système de balayage, qu'il soit spectral ou spatial. Malheureusement, ce balayage conduit souvent à n'utiliser qu'une faible portion de la lumière disponible. Or, dans l'infrarouge moyen (3µm - 5µm) et lointain (8µm - 12µm), le bruit propre des détecteurs est trop élevé pour permettre un tel gaspillage du flux. Un spectro-imageur par transformée de Fourier statique à grande étendue, constitué de l'association d'un système d'imagerie bi-dimensionnelle et d'un interféromètre à deux ondes, est une réponse à ce problème, et se trouve de surcroît bien adapté à l'imagerie aéroportée. C'est un tel système que nous avons étudié, du point de vue des performances radiométriques, de l'encombrement, et des aberrations. Nous avons ensuite réalisé un instrument visible afin de valider expérimentalement le concept optique, ce qui a été fait lors d'une campagne de mesures aéroportées.

La thèse porte sur le développement d'une décharge à barrière diélectrique de surface pour la dépollution de l'air. Il s'agit d'une thématique tout à fait d'actualité. En effet l'application des réglementations sur la qualité de l'air nécessite de nouvelles technologies. Parmi elles, la dépollution par plasma froid est un candidat on ne peut plus prometteur. Dans un tel contexte, il est nécessaire de savoir approcher le problème sous différents aspects: Le premier est bien sûr de comprendre la physique fondamentale de ce type de plasma. Cela requiert une démarche expérimentale adaptée aux échelles du phénomène. Ces décharges sont constituées de filaments de petites dimensions (quelques centaines de micromètres de diamètre, quelques centimètres de long) se propageant extrêmement vite, avec une durée de vie très courte (quelques dizaines de nanosecondes). Ces caractéristiques en font des objets difficiles à étudier. Les résultats ont montré des phénomènes d'autodéclenchement des filaments de plasma. Ce comportement tout à fait original est expliqué par l'effet mémoire de la surface diélectrique, qui peut retenir les charges sur des temps très longs (plusieurs minutes). Ces charges peuvent alors être photodésorbées et déclencher le départ de plusieurs streamers en un temps très court (40 ns). L'organisation et la propagation des filaments ont été étudiées par imagerie iCCD avec une résolution temporelle raffinée à la nanoseconde. Le deuxième aspect est d'identifier les qualités du système qui peuvent être exploitées du point de vue procédé: efficacité chimique, coût énergétique, géométrie du dispositif. L'identification de ces points a permis de déposer un brevet sur le système. Par la suite, un travail d'étude de marché a été réalisé grâce à l'encadrement d'étudiants de l'ISTIA (Institut des Sciences et Techniques de l'Ingénieur d'Angers) pour leur stage de M2.

L'objectif de cette thèse est d'étudier la formation et le contrôle de structures spatiales apparaissant dans un cristal photoréfractif soumis à une simple boucle de rétro-action optique (simple feedback). Suite au mécanisme d'instabilité de modulation, un faisceau laser entrant dans un milieu non linéaire peut subir une structuration spatiale transverse, connue sous le nom de filamentation. Dans la configuration dite simple feedback, l'interaction de deux faisceaux laser contra-propageants peut donner naissance à des structures transverses auto-organisées (dites patterns) plus régulières que les filaments : par exemple une structure de type hexagonal. Dans ce document, nous étudions, à la fois théoriquement et expérimentalement le phénomène de formation de patterns photoréfractifs. Notre but est d'aller au-delà de la simple observation de patterns. En effet, nous focalisons notre étude sur l'adressage et la sélection de patterns, en utilisant les propriétés de contrôle de la lumière que fournissent les structures périodiques telles que les cristaux photoniques. L'insertion de telles structures au sein même du milieu non linéaire photoréfractif permet la création, la sélection et l'orientation de différents patterns. La géométrie, la vélocité et la dynamique de ces structures spatiales sont également fortement influencées lorsqu'un décalage transverse, induit par un désalignement du miroir de rétro-action, est imposé au système. Ainsi, pour la première fois dans un système photoréfractif, il devient possible d'observer des dynamiques dites convectives, c'est-à-dire entretenues par le bruit. Pour finir, une partie de cette thèse est dédiée à l'obtention de structures dites localisées. Trouvant leur originalité dans des applications comme les mémoires optiques adressables, ces structures ont été intensément étudiées ces dernière années. Nous proposons de les observer dans notre système photoréfractif, peu voire pas étudié dans cette configuration.

L'objectif de la thèse a été de développer une méthode capable de fournir des mesures précises de la température pendant les essais mécaniques à grande vitesse de déformation. Comme la température connaît des variations très rapides en dynamique (entre 100 et 200 microsecondes) et dans des conditions proches de l'adiabatique, on considère que la façon la plus appropriée pour procéder, est avec l'utilisation d'une méthode infrarouge. Le plus grand avantage des méthodes infrarouges, qui sont basées sur la mesure de la radiation émise par l'échantillon, par rapport aux méthodes qui imposent un contact thermique, réside dans leur rapidité. Mais elles manquent souvent de précision à cause de la mauvaise estimation de l'émissivité de la surface rayonnante de l'échantillon. Le facteur qui affecte le plus les valeurs de l'émissivité est l'état de la surface. Et comme pendant un essai mécanique, l'état de la surface de l'échantillon change, il est inévitable que l'émissivité de la surface change aussi. En conséquence, afin d'avoir une mesure précise de la température en dynamique, il est nécessaire de développer une méthode capable de déterminer à la fois la température et l'émissivité de l'échantillon