Des micro-?ssures sont générées normalement dans le tissu osseux et résorbées par le remodelage osseux permanent. Une densité de ?ssures trop importante pourrait détériorer la résistance mécanique osseuse (RMO). Cependant les causes et les conséquences sur la RMO d’une accumulation du micro-endommagement osseux sont mal connues. De plus, aucune méthode non invasive de quanti?cation du niveau d’endommagement osseux existe aujourd’hui. Dans ce contexte, une méthode de mesure acoustique, localisée et sans contact, basée sur l’interaction non linéaire (NL) entre une onde acoustique basse-fréquence (BF) et des impulsions ultrasonores (US) a été développée. Les impulsions US sont émises à une cadence de tir environ 10 fois supérieure à la fréquence de l’onde BF. Le milieu est alors sondé à di?érents états de contrainte tri-axiale, en compression et traction. Les variations du temps de vol et de l’amplitude (ou de l’énergie) US rendent compte des e?ets NL acoustiques respectivement élastiques et dissipatifs. Les e?ets NL acoustiques élastiques et dissipatifs augmente généralement avec le niveau d’endommagement. Après une validation dans l’eau et des solides non endommagés, des mesures dans des matériaux ?ssurés et granulaires ont montré la sensibilité de la technique à la présence de ?ssures et de contact entre grains. En?n son application à l’os trabéculaire du calcanéum a montré que la zone de faible porosité pouvait produire de fortes non-linéarités acoustiques. Pour des échantillons endommagés in vitro par fatigue en compression et par compression quasi-statique, l’amplitude des non-linéarités acoustiques a montré une bonne corrélation avec l’observation histologique du niveau d’endommagement. / Micro-cracks are normally generated in bone tissue and resorpted by permanent bone remodeling. A high crack density could a?ect bone strength. But the causes and consequences on bone strength of a microdamage accumulation are badly understood. Moreover no technique is available for noninvasive assessment of the level of bone damage in vivo. In that context, an acoustical method was developed for localized and non-contact measurement of elastic and dissipative nonlinearities, based on the interaction between a low-frequency acoustic pump wave and ultrasound probing pulses. The ultrasound pulses are emitted with a repetition frequency 10 times higher than the low frequency of the pump wave. The medium is thus probed in di?erent states of triaxial stress, successively in tension and in compression. The ultrasound time of ?ight and amplitude (or energy) modulations give access to nonlinear elasticity and dissipation, respectively. The amplitude of acoustic nonlinearities generally increases with the level of damage in materials. After validation in water and undamaged solids, measurements were conducted in cracked and granular media and showed a good sensitivity of the method to the presence of cracks and contacts between grains. Finally its application to calcaneus trabecular bone showed that the low-porosity region can exhibit high acoustic nonlinearities. Furthermore, for mechanically damaged samples, either in compressive fatigue or in quasi-static compression, the amplitude of acoustic nonlinearities were well correlated with the level of damage observed by histology.

Le tassement des sols agricoles est l'un des problèmes se posant à l'agriculture moderne dans beaucoup de région du monde: on estime que le tassement lié au passage d'engins concerne 33 millions d'ha en Europe. Du fait des modifications importantes de la structure du sol qu'il engendre (au niveau des couches travaillées et des couches sous-jacentes), le tassement peut avoir des conséquences importantes à la fois sur la production végétales et l'environnement. L'intensité du tassement est déterminée d'une part par les contraintes mécaniques exercées à la surface du sol lors du passage de l'engin agricole (charge, pression des pneumatiques ...) et transmises dans le sol, et d'autre part par la résistance mécanique du sol à ces contraintes. Le travail proposé est constitué de deux parties: la première s'attache à modéliser les contraintes verticales exercées par un engin à la surface du sol. Ce travail numérique réalisé avec le code de calcul PLAXIS montre que les propriétés mécaniques du sol influence fortement la distribution de ces contraintes en surface. Nous proposons une méthode pour les générer numériquement à l'aide d'une plaque de rigidité de flexion variable. La seconde partie concerne la résistance mécanique du sol en interaction avec son état hydrique. Elle s'appuie sur deux dispositifs expérimentaux de laboratoire qui permettent de contrôler ou d'imposer l'état hydrique du sol (succion) au cours de la compression. Cette étude nous a permis de montrer l'importance relative de la structure du sol (granulométrie, masse volumique) et de la succion sur la courbe de compression du sol. Nous avons proposé une typologie de comportement selon la succion et les contraintes appliquées qu'il faudrait généraliser à d'autres sols.

Ce projet porte sur l'étude d'un béton autoplaçant (BAP), qui fait partie des bétons à haute performance. Actuellement, le béton autoplaçant est très demandé dans le marché industriel suite à sa haute fluidité et principalement à sa grande déformabilité qui lui permet de se mettre en place sans aucune vibration sous l'effet de la pesanteur. Ceci a l'avantage de diminuer la main d'oeuvre ainsi que la nuisance sonore causée par la vibration comme dans le cas des bétons conventionnels. Sa bonne capacité de remplissage lui permet de se placer même dans une structure fortement ferraillée. Par contre, le coût unitaire d'un BAP est plus élevé que celui d'un béton conventionnel. Pour palier à cet inconvénient, on peut jouer sur l'optimisation et l'efficacité des composants du BAP, notamment le liant hydraulique, les ajouts cimentaires et les adjuvants chimiques (il s'agit généralement de dérivés cellulosiques, de polysaccharides ou d'amidon modifié). Ces produits, comme les fines, ont pour rôle d'empêcher le ressuage et de limiter les risques de ségrégation en rendant la pâte plus visqueuse. Mon sujet de recherche a consisté beaucoup plus en l'étude d'une comparaison du comportement et de la performance d'un BAP préparé avec différents couples d'agents viscosants-superplastifiants. Mon béton a été formulé de telle sorte que son écoulement rhéologique soit amélioré par l'utilisation de deux superplastifiants: un polynaphtalène et un polycarboxylate combinés à cinq agents viscosants. Les agents viscosants consistent en deux polysaccharides biopolymères à base de bio-gomme ayant pour caractéristiques d'être plus pseudo-plastiques, un polysaccharide anionique, un amidon modifié et le cinquième agent est un polymère dérivé cellulosique de type HPMC. Ces cinq agents viscosants joueront un rôle important dans l'ouvrabilité des BAP en lui conférant deux conditions satisfaisantes en regard de l'industrie du béton à savoir une densité maximale à l'état durci et une bonne maniabilité à l'état frais. Ces deux conditions vont faire de lui un béton très durable grâce à sa densité maximale tout en lui procurant une bonne résistance à court et long terme, ce béton sera aussi très fluide de telle sorte qu'il pourra être utilisé pour réhabiliter ou construire des ouvrages très complexes ou à accès très difficile pour la mise en place du béton. Cet objectif va s'étendre aussi à l'évaluation des effets que vont exercer ces agents viscosants sur le comportement du béton autoplaçant du point de vue maniabilité et propriétés mécaniques. Également, d'autres ajouts cimentaires ont été incorporés dans le béton à savoir le filler calcaire. et le laitier des hauts fourneaux. Ces derniers auront aussi une influence significative sur les propriétés rhéologiques du BAP telles que la stabilité et la résistance à la compression. En effet la garantie de la performance passe souvent par la possibilité de modifier légèrement certains paramètres de composition tels que les dosages en eau ou/et en adjuvant pour tenir compte de changements incontournables tels que l'ambiance climatique. Enfin, mon projet est la continuation d'autres travaux de recherche déjà entrepris dans le mime domaine, dans le béton deux types de fillers calcaires et d'autres ajouts cimentaires tels que (cendre volante, fumée de silice, laitiers de haut-fourneau).

L'arboriculture en milieu méditerranéen nécessite un apport d'eau via l'irrigation important, notamment pendant la période estivale. Pour améliorer l'efficience d'utilisation de l'eau, il convient de mieux connaître les besoins en eau de l'arbre et les zones d'exploration et d'exploitation des racines. La croissance des racines varie dans le temps et dans l'espace en lien avec des facteurs endogènes, en particulier la disponibilité en assimilats carbonés, et des facteurs exogènes comme les propriétés du sol. Ces facteurs sont modulés par les pratiques culturales, et en particulier l'irrigation, le compactage du sol et l'éclaircissage, qui affectent la croissance racinaire, et d'une manière générale le fonctionnement global de l'arbre. La dynamique de croissance des racines est ponctuée par deux périodes de croissance intense. La première période de croissance intense se situe tôt dans la saison, en avril-mai, pendant la phase de durcissement du noyau des fruits. En début de saison la demande en carbone à l'échelle de l'arbre est importante (forte croissance des feuilles, fruits, rameaux, racines) et nécessite la mobilisation intense des réserves carbonées présentent sous forme d'amidon. La charge en fruits affecte la croissance des racines et des fruits, et la restriction hydrique affecte surtout la croissance de la partie aérienne. La deuxième période de croissance racinaire intense intervient après la récolte en juillet-août, quand les feuilles et les rameaux ont finis leur croissance. La compétition est moins forte et l'amidon s'accumule, surtout chez les arbres sous restriction hydrique. L'accumulation d'amidon résulte d'une plus grande sensibilité de la croissance au déficit hydrique que la photosynthèse. Pendant les périodes de croissances racinaires intenses, le diamètre apical et la longueur de leur zone apicale non ramifiée des racines sont augmentés, ainsi que les teneurs en sucres solubles dans les pointes racinaires. Les paramètres architecturaux racinaires et les teneurs en sucres solubles dans les pointes racinaires sont de bons indicateurs de la dynamique de croissance racinaire. La répartition des racines au verger est très variable et dépend des propriétés du sol. Les racines des arbres bien alimentés en eau ont colonisé surtout les volumes de sol sous le rang des arbres (proches des goutteurs) jusqu'à 1 m de profondeur. Au contraire les racines des arbres sous-alimentés en eau ont colonisé surtout les 50 cm en profondeur sous le rang et vers l'inter-rang. Les racines se sont réparties dans les zones les moins contraignantes pour leur croissance, qui sont plus restreintes quand l'irrigation est restrictive. En conditions non contraignantes, de par une faible densité de sol ou une forte teneur en eau, la vitesse de croissance, et notamment des grosses racines, est forte. Par contre, les fines racines ont une vitesse de pénétration des sols contraignants plus rapide. La contrainte mécanique entraîne aussi une baisse de la hiérarchisation des systèmes racinaires, les racines latérales seront davantage ramifiées

Cette thèse fait partie du projet " Bioclay ", s'inscrivant dans une démarche de développement durable visant à obtenir un matériau aux performances énergétiques les plus optimales tout en employant un procédé de fabrication le plus respectueux de l'environnement. L'idée principale de ce projet est d'alléger la brique grâce à des porogènes (matière végétale) de telle sorte que nous obtenions un optimum entre ses propriétés thermiques et mécaniques. De plus, le produit doit répondre aux spécifications de la norme NF EN 771 concernant les éléments en maçonnerie. A l'échelle du bâtiment et suivant la réglementation thermique RT2012, le produit devra contribuer à la baisse de la demande en énergie fixée actuellement à 50 kWhEP/m²/an. Le but de ce travail est, in fine de prévoir le comportement de briques biosourcées tant en termes hygrothermique que mécanique afin d'optimiser les formulations de compositions. Pour cela il est nécessaire de mettre en œuvre des modèles de comportements hygrothermiques et mécaniques. La démarche adoptée a été de réaliser dans un premier temps des éprouvettes type " laboratoire " à base de matière première identique aux briques industrielles du marché. Tous les paramètres nécessaires aux diverses modélisations ont été déterminé sur les matériaux de référence. Le modèle hygrothermique a été validé par comparaison du comportement numérique et expérimental de la brique de référence, il en a été de même pour la validation du modèle mécanique. La caractérisation physique et mécanique de toutes les formulations a été mise en œuvre en termes de nature des produits utilisés pour l'incorporation dans la matrice argileuse (biosourçage), mais aussi de ses proportions, de la quantité de sable et de la quantité d'eau pour la mise en forme. Ces éléments ont permis de prévoir aussi bien les résistances thermiques que mécaniques de la brique commerciale choisie dans ce travail. Finalement, des itérations autour de la conductivité thermique du tesson (phase solide) et de la géométrie de la brique ont pu donner un aperçu de l'impact des formulations du projet Bioclay sur la résistance thermique et le poids des briques. L'industriel disposera ainsi de champs de variations des différents paramètres qui présentent une pertinence performantielle. Ce travail a permis de mettre en évidence les domaines dans lesquels il est possible d'optimiser les performances thermiques et mécaniques qui ne varient pas dans le même sens lors du biosourçage. La validation des prévisions numériques a été concluante suite à la comparaison des résultats issus de la modélisation avec un produit biosourcé obtenu sur la chaîne pilote de l'industriel. / This thesis is part of a collaborative project named " Bioclay ". The aim of this work is to develop new materials and products that are high performance while being fabricated by the most ecofriendly manufacturing process. The scope of " Bioclay " is to develop a high-performance fired clay brick through the incorporation of agricultural by-products. The development of innovative building materials has to comply with the legislations and requirements in "RT2012" concerning environmental impacts by reducing the energy consumption to 50 kWhEP/m²/year through the building component. The goal of this project is to predict the hygrothermal and mechanical behavior of bio-based fired clay bricks by means of numerical simulations involving models corresponding to our materials. First of all, fired clay specimens are made at the laboratory scale, through the same process used for industrial bricks, and tested at various parameters in order to develop hygrothermal and mechanical numerical models based on the results. Furthermore, a battery of tests and experimental iterations (e.g., nature and grain size of agricultural by-products, water and sand quantity...) were carried out on bio-based samples to predict thermal and mechanical resistances of the new commercial bricks. Additionally, numerous simulations were conducted with varying thermal conductivity of solid phase and bricks geometries to provide large application ranges while highlighting the effects of " Bioclay " formulations. Moreover, this work has provided several physical and geometrical configurations for the end product, allowing the manufacturer to choose the most appropriate response for their design requirements.

La construction est l'un des secteurs de l'industrie les plus polluants. C'est la raison pour laquelle développer l'usage de matériaux de construction durables est un intérêt majeur. La terre crue est de plus en plus étudiée en tant que matériau de construction pour son faible impact environnemental, son abondance ou ses capacités à réguler l'humidité intérieure, améliorant ainsi le confort de l'occupant. Pour optimiser certaines de ses performances, des fibres ou granulats végétaux sont incorporés à la terre depuis des millénaires. Toutefois, les études scientifiques n'ont débuté qu'il y a une trentaine d'années, laissant une marge importante de compréhension du matériau. Actuellement, l'ajout de matière végétale peut s'effectuer par le biais de la valorisation d'agroressources, qui permet par ailleurs de piéger du dioxyde de carbone au sein des briques. Cette thèse, qui s'inscrit dans le cadre du projet Bioterra financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR), a pour objectif de contribuer au développement d'un matériau à base de terre crue et de granulats végétaux, pour une utilisation sous forme de briques. Après une caractérisation approfondie de différentes ressources végétales (paille d'orge, chènevotte et rafle de maïs), une approche comparative des propriétés d'usage et de la durabilité des matériaux composites est réalisée. Une étude sur la disponibilité des bio-ressources en France a montré que les coproduits de l'agriculture utilisés dans ce travail de recherche sont disponibles en quantités importantes, bien que leur utilisation pour l'alimentation humaine ou animale soit prioritaire. Les résultats des essais expérimentaux ont montré que les résistances mécaniques sont diminuées avec l'ajout de végétaux, mais que la ductilité est améliorée. La paille, grâce à sa forme allongée, donne toutefois de meilleurs résultats que les autres agroressources. En ce qui concerne les propriétés hygrothermiques, la conductivité thermique est améliorée et la capacité de sorption de vapeur est légèrement augmentée. Toutefois, la terre seule étant très perméable à l'eau, l'ajout de particules végétales n'a pas d'effet bénéfique sur la perméabilité apparente des composites à la vapeur d'eau. Finalement, les granulats végétaux améliorent certains critères de durabilité comme la résistance à l'impact ou l'érosion à l'eau, mais limitent la résistance à l'abrasion. Vis-à-vis de la résistance au feu, les bio-composites, bien que contenant une quantité importante de matière ligno-cellulosique, sont toujours incombustibles. Ils sont toutefois transformés avec la cuisson de la terre et la consumation des végétaux. Enfin, l'étude de la prolifération de micro-organismes a abouti à la mise en place d'une méthodologie expérimentale. L'incorporation de paille semble faciliter l'apparition de moisissures par rapport à la terre seule. Néanmoins, la prolifération apparaît uniquement dans des conditions optimales de 30°C et 93% d'humidité relative après inoculation de souche d'Aspergillus brasiliensis. L'addition de différentes ressources végétales dans une matrice de terre améliorera donc certaines propriétés d'usage mais en dégradera d'autres. La formulation du matériau composite (nature et dosage en granulats végétaux notamment) sera donc conditionnée par sa destination dans le bâtiment. Un compromis devra être trouvé entre les différentes propriétés. / Construction is one of the most polluting sectors of industry, and this is why developing sustainable building materials is of world-wide interest. Earth is being increasingly studied as a building material because of its low environmental impact and its abilities to regulate indoor moisture and to improve the building occupants' comfort. Plant aggregates and fibers have been incorporated into the earth matrix for thousands of years to enhance its performance, but scientific studies began quite recently. Nowadays, the addition of renewable resources can be achieved with agricultural by-products, thus allowing carbon dioxide to be captured. As part of the Bioterra project funded by the French National Research Agency (ANR), this thesis has the objective of contributing to the development of earth-based materials containing plant aggregates that can be used in bricks. After an extensive characterization of the different plant resources, namely barley straw, hemp shiv and corn cob, a comparative study of the use and durability properties of the composite materials is made. A survey of the production and use of bio-resources in France showed good availability of the resources studied in the present research, although they are primarily used as human food and animal litter. In the experimental tests, a decrease of the mechanical strength was observed with the addition of plant aggregates. However, the ductility of the bio-composites increased. Thanks to its elongated shape, straw is the plant aggregate that gives the best results. Concerning hygrothermal properties, thermal conductivity is reduced and the vapor sorption capacity is slightly increased. Nevertheless, earth alone is very permeable. The addition of plant aggregates thus brings no benefit concerning the apparent water vapor permeability. Finally, plant aggregates improve some durability criteria, such as impact or erosion resistance, but limit abrasion resistance. With regard to fire, bio-composites are still not combustible, even if they contain a significant quantity of lignocellulosic matter. They are, however, transformed with firing, when the earth is fired and the plant material smolder. Lastly, the study on microbial growth contributed to the development of an experimental methodology. The incorporation of straw seems to facilitate mold growth in comparison with earth alone. However, proliferation appears only in the worst conditions: for material subjected to a temperature of 30°C and a relative humidity of 93%, after inoculation with Aspergillus brasiliensis strain. To summarize, the addition of different plant aggregates in an earth matrix improves some properties but deteriorates others. The formulation of a composite material (particularly the nature and the content of the plant aggregate) will thus depend on its intended use in the building. Therefore, a compromise has to be found among the different properties.

Les céramiques macroporeuses sont largement utilisées dans des applications telles que la filtration, l'isolation thermique, les scaffolds pour la croissance de tissus biologiques, les SOFC, ou encore les OTM. En plus d’une bonne stabilité mécanique, ces céramiques doivent généralement posséder une autre propriété fonctionnelle, comme une perméabilité élevée, une faible conductivité thermique, ou une biocompatibilité. Cependant, la résistance mécanique est généralement augmentée en diminuant le volume total des pores, même si cela peut dégrader d’autres propriétés fonctionnelles. Au-delà de la porosité, des paramètres morphologiques tels que la taille des pores, leur forme ou la tortuosité, peuvent devenir cruciaux pour maximiser les performances, tout en conservant une grande résistance mécanique. Une importante amélioration des propriétés mécaniques peut par exemple être obtenue par des structures anisotropes. Celles-ci renforcent les structures dans la direction de la contrainte principale, de manière similaire aux matériaux naturels tels que l'os trabéculaire, le liège ou le bois. Néanmoins, la plupart des techniques classiquement utilisées pour produire des céramiques macroporeuses ne proposent pas ce niveau de flexibilité. L’ ice-templating est une technique de mise en forme appropriée pour obtenir des matériaux macroporeux anisotropes. Elle est basée sur la congélation de suspensions colloïdales et la séparation ultérieure des particules par le front de solidification. Le solvant congelé est ensuite éliminé, en laissant des pores dont les morphologies sont une réplique des cristaux sublimés. Enfin, le matériau cru est fritté pour consolider la microstructure. Ce processus assure un contrôle indépendant de l'architecture des pores (volume des pores, la taille et la morphologie) à travers la fraction de solides initiale, la vitesse de refroidissement, ou les éventuels additifs. Par conséquent, une bonne compréhension de ces paramètres est essentielle afin d’établir un lien entre les procédés de mise en forme, la microstructure, et les performances de ce type de matériaux et d'étendre leur utilisation dans les applications mentionnées précédemment. L’objectif de ce travail est premièrement, d’adapter l'architecture des pores faits par l’ice-templating pour ensuite, déterminer les principaux paramètres des microstructures qui contrôlent la résistance à la compression, la fiabilité mécanique, et la perméabilité de ces matériaux poreux unidirectionnels. En outre, l'applicabilité des modèles de flux mécanistique et de flux de gaz sera discutée dans le contexte des morphologies de pores structurés. Enfin, nous allons fournir des lignes directrices pour produire des échantillons tubulaires produits par ice-templating. / Macroporous ceramics are widely used in applications such as filtration, thermal insulation, scaffolds for tissue engineering, SOFCs, or OTM’s. They must combine mechanical stability with at least one other functional property such as high permeability, low thermal conductivity, or biocompatibility. However, strength is usually increased by decreasing the total pore volume even though this may degrade the other functional properties. Beyond porosity content, morphological parameters such as pore size, shape, or tortuosity, can become crucial to maximize the performance while maintaining high strength. For example, a significant improvement can be achieved by engineering anisotropic structures to mechanically reinforce the direction of the main stress, similarly to natural materials such as trabecular bone, cork, or wood. Unfortunately, most of the techniques conventionally used to produce macroporous ceramics do not offer this level of flexibility. Ice-templating is a processing technique suitable to obtain anisotropic macroporous materials. It is based on the freezing of colloidal suspensions and the subsequent segregation of particles by the solidification front. After solidification, the frozen solvent is removed, leaving pores whose morphologies are a replica of the sublimated crystals. Finally, the green body is sintered to consolidate the microstructure. This process provides independent control of the pore architecture (pore volume, size, and morphology) through initial solids loading, cooling rate, or additives. Therefore, a good understanding of these parameters is essential to understand the relationship between processing, microstructure, and performance of this type of materials and extend their use in the aforementioned applications.The purpose of this work is first, tailor the pore architecture of specimens processed by ice-templating to then, determine the main microstructural parameters that control the compressive strength, mechanical reliability, and air permeability of unidirectional porous materials. Furthermore, the applicability of mechanistic and gas flow models will be discussed in the context of the structured pore morphologies. Finally, we will provide some guidelines to produce tubular ice-templated samples with controlled porosity.The purpose of this work is first, tailor the pore architecture of specimens processed by ice-templating to then, determine the main microstructural parameters that control the compressive strength, mechanical reliability, and air permeability of unidirectional porous materials. Furthermore, the applicability of mechanistic and gas flow models will be discussed in the context of the structured pore morphologies. Finally, we will provide some guidelines to produce tubular ice-templated samples with controlled porosity.

L'objectif de ce travail de thèse consiste en l'étude de l'encapsulation, par des procédés d'atomisation, d'un adhésif sensible à la pression se présentant sous la forme d'une émulsion aqueuse. Des microparticules de diamètres moyens inférieurs à 50 μm et à base d'éthylcellulose plastifiée ont été élaborées par spray-drying ; la proportion d'adhésif incorporé a pu atteindre 25% en masse. L'encapsulation a également été réalisée par spraycooling avec des matières d'enrobage fusibles, notamment avec une huile de palme totalement hydrogénée. Un plan de criblage a été réalisé et a permis d'identifier des conditions optimales avec 50% d'adhésif et 2% d'un tensioactif lipophile : des tailles équivalentes aux précédentes et une adhésion maximale de l'ordre de 6 N après rupture des particules ont été obtenues. Le polymorphisme relatif aux matières grasses a été mis en évidence et des analyses couplées ont permis de mettre au point un traitement thermique adéquat pour s'en affranchir. Des tests de résistance mécaniques de microparticules unitaires de diamètres inférieures à 20 μm ont été menés et ont montré pour les deux types de particules des niveaux de forces de rupture de quelques centaines de micronewtons et une relation quasi linéaire entre ces forces et les tailles de particules / The aim of this work was to microencapsulate a water-based pressure sensitive adhesive by mechanical methods based on atomization. Microparticles having a mean diameter inferior to 50 μm have been produced by spray-drying with a wall material made up of plastified ethylcellulose; the proportion of adhesive incorporated reached 25% w/w. Besides, the microencapsulation of the adhesive was achieved by spray-cooling with fusible wall materials. A totally hydrogenated palm oil was especially selected. An experimental screening design was carried out: optimal formulation conditions were identified, namely 50% adhesive and 2% of a lipophilic emulsifier. Mean diameter size of the microparticles collected was equivalent to the spray-dried one and their adhesive forces reached 6 N after crushing. Polymorphism inherent in fats subjected to quenching was brought to light and coupled analyses enabled to set an appropriate thermal treatment to overcome it. Mechanical tests performed on unitary microparticles having diameters inferior to 20 μm and elaborated by both spray methods revealed that the order of magnitude of the crushing forces was about few hundreds micronewtons and the forces raised almost linearly with the particles size

L’arboriculture en milieu méditerranéen nécessite un apport d’eau via l’irrigation important, notamment pendant la période estivale. Pour améliorer l’efficience d’utilisation de l’eau, il convient de mieux connaître les besoins en eau de l’arbre et les zones d’exploration et d’exploitation des racines. La croissance des racines varie dans le temps et dans l’espace en lien avec des facteurs endogènes, en particulier la disponibilité en assimilats carbonés, et des facteurs exogènes comme les propriétés du sol. Ces facteurs sont modulés par les pratiques culturales, et en particulier l’irrigation, le compactage du sol et l’éclaircissage, qui affectent la croissance racinaire, et d’une manière générale le fonctionnement global de l’arbre. La dynamique de croissance des racines est ponctuée par deux périodes de croissance intense. La première période de croissance intense se situe tôt dans la saison, en avril-mai, pendant la phase de durcissement du noyau des fruits. En début de saison la demande en carbone à l’échelle de l’arbre est importante (forte croissance des feuilles, fruits, rameaux, racines) et nécessite la mobilisation intense des réserves carbonées présentent sous forme d’amidon. La charge en fruits affecte la croissance des racines et des fruits, et la restriction hydrique affecte surtout la croissance de la partie aérienne. La deuxième période de croissance racinaire intense intervient après la récolte en juillet-août, quand les feuilles et les rameaux ont finis leur croissance. La compétition est moins forte et l’amidon s’accumule, surtout chez les arbres sous restriction hydrique. L’accumulation d’amidon résulte d’une plus grande sensibilité de la croissance au déficit hydrique que la photosynthèse. Pendant les périodes de croissances racinaires intenses, le diamètre apical et la longueur de leur zone apicale non ramifiée des racines sont augmentés, ainsi que les teneurs en sucres solubles dans les pointes racinaires. Les paramètres architecturaux racinaires et les teneurs en sucres solubles dans les pointes racinaires sont de bons indicateurs de la dynamique de croissance racinaire. La répartition des racines au verger est très variable et dépend des propriétés du sol. Les racines des arbres bien alimentés en eau ont colonisé surtout les volumes de sol sous le rang des arbres (proches des goutteurs) jusqu’à 1 m de profondeur. Au contraire les racines des arbres sous-alimentés en eau ont colonisé surtout les 50 cm en profondeur sous le rang et vers l’inter-rang. Les racines se sont réparties dans les zones les moins contraignantes pour leur croissance, qui sont plus restreintes quand l’irrigation est restrictive. En conditions non contraignantes, de par une faible densité de sol ou une forte teneur en eau, la vitesse de croissance, et notamment des grosses racines, est forte. Par contre, les fines racines ont une vitesse de pénétration des sols contraignants plus rapide. La contrainte mécanique entraîne aussi une baisse de la hiérarchisation des systèmes racinaires, les racines latérales seront davantage ramifiées / Fruit tree production in Mediterranean climate needs water supply via irrigation, particularly during summer. To improve water use efficiency, it is necessary to better understand the water need of tree and to localize soil volumes colonized by roots. Root growth varies in time and space following endogenous factors, like carbohydrate availability, and exogenous factors like soil properties. These factors are affected by cultural practices and particularly by irrigation, soil compaction and thinning. Root growth dynamics is marked by two intensive root growth periods. The first period of intensive root growth occurs early in the season, in April-May, during the phase of stone hardening of fruit. Early in the season, carbohydrates demand at tree scale is high (leaves, fruits, shoots, roots are growing) and leads to an intense mobilization of starch reserve. Crop load affects root and fruit growth, and the deficit irrigation affects principally the aerial growth. The second period of intensive root growth occurs after the fruit harvest in July-August, when leaves and shoot stopped their growth. Competition for carbohydrates is reduced and starch contents rise, particularly in trees submitted to deficit irrigation. Starch accumulation traduces a higher sensibility of growth than photosynthesis under deficit irrigation. During intensive root growth periods, apical diameter and the length of apical unbranched zone are increased, and water soluble carbohydrates contents in root tips too. Root architectural parameters and water soluble carbohydrates contents are good indicators of root growth dynamics. Root distribution in orchard is variable and depends of soil properties. Roots of wellirrigated trees colonized especially soil volumes in the row (under drippers) until 1 m in depth. On the opposite, root of trees submitted to deficit irrigation colonized the first 50 cm in depth, both in the row and the inter-row. Root colonized soil volumes where soil mechanical resistance was the lowest, and these soil volumes are more reduced in deficit irrigation. Low soil mechanical resistance, with low bulk density and high water content, allows a higher root elongation and particularly for thick roots. On the opposite, fine roots have a higher elongation in strength soil than thick roots. The soil mechanical resistance leads to reduce the root system hierarchy; lateral roots were more branched

Les aciers bainitiques refroidis à l'air libre sont de plus en plus utilisés à la place des aciers martensitiques trempés et revenus pour la réalisation de pièces forgées dans le secteur automobile. Ces aciers permettent la réalisation d'économies significatives de temps et d'argent lors de leur fabrication. Leur résistance mécanique élevée est obtenue grâce à une composition chimique complexe, générant une microstructure multi-échelle et multiphasée lors du refroidissement à l'air libre. Dans un souci d'amélioration continue de cet acier, il devient nécessaire de comprendre plus en profondeur les mécanismes physiques mis en jeu lors de la décomposition de l'austénite. L'objectif principal de cette thèse est de contribuer à cette compréhension en établissant des liens quantitatifs entre la composition chimique, la microstructure et les propriétés mécaniques pour cette gamme d'aciers dans des conditions représentatives du forgeage. L'influence de plusieurs éléments d'alliage sur la microstructure brute de forge, ainsi que quelques synergies entre ces éléments, a été établie grâce à l'étude de diagrammes TRC spécifiques à l'application visée. Les mécanismes de rupture dominants et les paramètres microstructuraux contrôlant la résilience ont été identifiés par l'étude des faciès de rupture, de l'endommagement dans le volume et par des caractérisations microstructurales ciblées. Les contributions respectives de chaque mécanisme classique de durcissement structural ont été déterminées de manière quantitative, sur la base de plusieurs hypothèses et de paramètres microstructuraux. Au passage, des informations précieuses sur le comportement global en traction de ces aciers ont été récoltées grâces à l'étude des mécanismes d'endommagement et de rupture en traction.Tous ces résultats ont permis l'identification des paramètres microstructuraux, comme la taille de paquet bainitique et la fraction de constituants microstructuraux secondaires, qui doivent être pris en considération lors de l'optimisation de la composition chimique. / Air-cooled bainitic steel grades are increasingly being considered as substitutes to quenched & tempered martensitic steels in the realization of automotive forged parts. They allow significant manufacturing cost and time reductions. To compete with martensitic steels, high mechanical strength is provided by a complex chemical composition, leading to a multi-scale and multi-constituent microstructure after air-cooling. In order to optimize such chemical composition, need in rationalization of the steel grade development has emerged.The main aim of this Ph.D project was to build a physically based knowledge of the steel grade by making quantitative links between chemical composition, microstructure and mechanical properties in as-forged condition.The influence of several alloying elements on the as-forged microstructure, as well as some synergies, has been established using relevant CCT diagrams.Dominant fracture mechanisms and controlling microstructural parameters in concern of impact toughness have been identified with the help of comprehensive fracture surface, cross-section observations and targeted quantitative microstructural characterization.The respective contributions to yield strength of classical strengthening mechanisms have been quantitatively determined, based on several hypothesis and the use of several microstructural parameters. At the same, precious information on tensile behaviour has also been deduced from the observation of the fractured tensile test specimens.All these results allow identifying the key microstructural parameters, such as bainitic packet size or secondary microstructural constituents content, that have to be targeted in the alloy design.