Il est établi depuis maintenant 40 ans que l'interaction nucléaire forte peut être décrite par la Chromodynamique Quantique (QCD). Le confinement des quarks dans cette théorie masque cependant ses degrés de liberté élémentaires dans les processus de basse énergie, qui doivent être calculés non-perturbativement. La QCD sur réseau est à ce jour la seule méthode permettant de mener à bien de tels calculs, et arrive dorénavant à maturité. Cependant, et alors que le spectre des hadrons stables est calculée avec précision, l'étude des désintégrations reste délicate. Nous présentons ici l'application du formalisme de Lüscher au calcul des propriétés de résonances se désintégrant sous l'interaction forte, ainsi qu'un calcul avec précision de la largeur de désintégration dans le cas particulier du meson rho. / It has been established for now 40 years that the strong nuclear interaction can be described by Quantum Chromodynamics (QCD). However, the confinement of quarks in this theory hides its elementary degrees of freedom in low-energy processes, which have to be computed non-pertubatively. Lattice QCD is, to date, the only method allowing to go through such a computation, and is now reaching maturity. However, although the spectrum of stable hadrons is computed with precision, the study of decays is still delicate. We hereby present the application of Lüscher's formalism to the study of strong-decaying resonance properties, along with a precise computation of the decay width in the particular case of the rho meson.

Le principe de la RMN repose sur la détection de l'aimantation provenant de spin des noyaux atomiques tels que 13C, 31P et 1H. L'échantillon est placé dans un champ magnétique statique, qui polarise l'ensemble des spins. Ces derniers sont ensuite excités par les impulsions radiofréquences (environ un mètre de longueur d'onde), qui font basculer l'aimantation de ces spins dans le plan transversal. Lorsque l'aimantation retourne à sa position d'équilibre, il génère un champ électromagnétique qui est classiquement détecté par une antenne réceptrice (bobine avec un circuit d'accord/d'adaptation) à couplage inductif. Dans ce travail, nous proposons l'utilisation d'une sonde de taille micrométrique placée au voisinage de l'objet d'intérêt, à une distance bien plus courte que la longueur d'onde du signal de RMN rayonné. Notre microsonde présente des caractéristiques innovantes (i) un couplage capacitif (composante du champ électrique), (ii) une dimension réduite pour un positionnement précis, qui assure la détection du signal de RMN de l'échantillon et (iii) une détection à large bande, ce qui permet de l'utiliser pour détecter différents noyaux sans être accordée à la fréquence de Larmor. Pour vous présenter cette nouvelle alternative, les outils nécessaires à la compréhension de ce travail, en l'occurrence le principe de la RMN et de l'IRM et une introduction de la théorie du champ proche électrique sont donnés. Nous avons fait aussi un état de l'art des méthodes et techniques existant pour mesurer le signal RMN afin de recenser les avantages qu'un tel système (méthode : couplage capacitif et dispositif : microsonde de champ proche) peut apporter à la technique RMN. Ensuite, nous avons caractérisé notre microsonde pour améliorer sa détection hyper localisée, nous avons démontré que le signal RMN récupéré par notre antenne peut être décrit par l'expression du champ proche électrique :E(x, z) = A(Kz ) exp(i(z/L)) exp(−x/L) + Terme Propagatif. Enfin, nous avons appliqué notre système à des études RMN comme la spectroscopie, la relaxométrie ou encore de l'imagerie RMN. Nous avons aussi énoncé certains projets potentiels à la continuité de ce travail. / The principle of NMR is based on the detection of the magnetization originating from the spin of atomic nuclei such as 13C, 31P and 1H. The sample is placed in a static magnetic field, which polarizes the ensemble of spins and it is excited by radiofrequency pulses (wavelength about one meter), that tilt the axis of the magnetization. When the magnetization returns to equilibrium, it generates an electromagnetic field which is classically detected by a receiving antenna (coil with atuning/matching circuit) in inductive coupling.In this work, we propose the use of a micrometer-sized probe positioned in the vicinity of the object of interest, at a distance well shorter than the wavelength of the radiated NMR signal.Our microprobe presents innovative characteristics (i) a capacitive coupling (electric field component), (ii) reduced dimensions for an accurate positioning, which ensure the detection of NMR signal from the sample and (iii) it has a broadband, which allows use to detect any nuclei without being tuned to the Larmor frequency.To introduce you this new alternative, the tools necessary to the understanding of this work, in this case the principle of NMR/MRI and an introduction of the theory of the electric near field are given initially.We made also a state of the art of existing methods and techniques for measuring the NMR signal to identify the benefits that such a system (method : capacitive coupling and device : microprobe near field) can bring to the NMR technique.Then, we have characterized our microprobe to enhance its localized detection due to its small size (127 μm in diameter and 2mm in length). In this stage of characterization, we demonstrated that the NMR signal recovered by our antenna can be described by the electric near field expression :E(x, z) = A(Kz ) exp(i(z/L)) exp(−x/L) +Propagative TermFinally, we applied our system to make NMR studies such as spectroscopy, the relaxometry and NMR Imaging. We have outlined some potential projects to the continuity of this work.

Pour caractériser la mobilité moléculaire au sein de structures complexes, la relaxométrie RMN consiste à déterminer les temps de relaxation dans une gamme de fréquence aussi large que possible et notamment à très basse fréquence où se manifestent les mouvements lents. L'évolution de la vitesse de relaxation longitudinale R1 (qui correspond à l'inverse du temps de relaxation longitudinale T1) en fonction de la fréquence de mesure conduit à ce que l'on appelle une courbe de dispersion. Les travaux présentés dans cette thèse sont entièrement dédiés à cette technique que nous avons décidé d'appliquer à l'étude de fluides introduits à l'intérieur de milieux poreux et ceci constitue une première au laboratoire. Les systèmes ayant servi de support à cette étude sont de nature très différente puisqu'ils concernent 1) des matériaux mésoporeux silicatés qui ont été hydratés dans le but d'étudier le comportement des molécules d'eau introduites à l'intérieur du matériau et 2) des organogels formés dans le toluène pour lesquels nous avons mené une étude du comportement dynamique du solvant à l'issue du processus de gélification. Pour caractériser au mieux la dynamique des fluides à l'intérieur de ces systèmes, des méthodes expérimentales originales, nécessitant l'utilisation de plusieurs instruments, ont été développées, permettant ainsi d'obtenir des courbes de dispersion allant de 0 à 400 MHz. Grâce à des développements méthodologiques et théoriques, nous avons été capables d'identifier les différents mécanismes de relaxation à l'origine de ces courbes de dispersion et de donner une signification physique aux paramètres issus de cette interprétation / In order to characterize molecular mobility within complex structures, NMR relaxometry aims at the determination of relaxation times in a frequency range as large as possible and in particular at very low frequencies where slow motions can be revealed. The evolution of the longitudinal relaxation rate R1 (which corresponds to the inverse of the longitudinal relaxation time T1) as a function of the measurement frequency leads to so-called dispersion curves. The work presented in this thesis is, for the first time in this laboratory, entirely dedicated to this technique, applied to the study of fluids within porous media. The systems investigated are very different; they include 1) hydrated mesoporous materials for which different states of water molecules were distinguished and 2) organogels formed in toluene, the dynamical behavior of which being studied subsequently to the gelation process. Original experimental methods, involving the use of several instruments, were developed, allowing us to obtain dispersion curves between 0 and 400 MHz. Thanks to methodological and theoretical developments, we were able to identify the different relaxation mechanisms and able to give a physical meaning to the parameters resulting from the fitting of dispersion curves

Ce mémoire présente une nouvelle application web permettant de visualiser et d'interagir avec des données d'imagerie médicale provenant principalement de l'imagerie par résonance magnétique de diffusion, une technique non-invasive permettant d'explorer la matière blanche du cerveau. Dans le premier chapitre, un historique de la diffusion, l'explication de divers concept importants du domaine ainsi qu'un survol des méthodes de visualisation seront présentés. Le deuxième chapitre présentera le web, et plus précisément la technologie qui a rendu possible l'existence du Fiberweb : WebGL. Des choix de design du Fiberweb seront également abordés. Le troisième chapitre est la contribution principale de ce mémoire. Il consiste en un article présentant le Fiberweb, ses fonctionnalités et également une nouvelle technique de tractographie en temps réel probabiliste. Finalement, les diverses problématiques non-résolues liées à notre application, ses utilisations potentielles et ses perspectives futures seront discutées.

Ce mémoire de thèse est consacré à l'étude, la fabrication et la caractérisation de métamatériaux en vue d'applications dans le domaine millimétrique et submillimétrique. Dans un premier temps, nous avons tenu à rappeler les propriétés remarquables ainsi que les processus physiques mis en jeux par cette nouvelle génération de matériaux. Le manuscrit regroupe essentiellement des résultats issus d’études réalisées sur différentes structures en microondes et en terahertz : métamatériaux composites, métamatériaux entièrement diélectriques à base de résonances de Mie, ouvertures sublongueur d’ondes basés sur la transmission extraordinaire assistée par plasmons de surface. Nos investigations ont permis d’ouvrir la voie à de multiples applications dans les domaines des capteurs et des télécommunications. / This PhD dissertation is dedicated to the study, fabrication and characterization of metamaterials for millimeter and submillimeter applications. First of all we proposed to remind the extraordinary properties and physical processes involving within this new generation of materials. The manuscript contains results obtained from studies performed on different categories of metamaterials at microwave and terahertz frequencies: composite metamaterials, all dielectric metamaterials based on Mie resonances, subwavelength apertures based on the extraordinary transmission assisted by surface Plasmon polaritons. Our investigations have contributed to open the path to multiple potential applications in the field of sensors and telecommunications.

Le chevet a été choisi comme outil pour cette étude car il représente, pour nous, l’écriture même de Julien Gracq : l’observation, la remémoration, la transmutation, toutes ces étapes non seulement comportent la notion de chevet, mais elles constituent aussi plénièrement l’écriture gracquienne. D’emblée, nous affirmons qu’il n’est pas question de traquer, même au figuré, l’individu, mais toujours de rechercher comment l’intime s’infiltre dans la langue. Car le chevet, ou plutôt l’image du chevet, symbolise à nos yeux l’intime gracquien. Cette image du chevet va se révéler plurielle, et nous guide à travers nos trois axes d’étude. Tout d’abord, l’écoute intérieure de l’écrivain laisse immédiatement affleurer une mise au chevet du monde qui se perçoit grâce à une grande acuité de perception. Cette écoute intérieure va dévoiler en outre une intense mise au chevet de soi : Gracq s’écoute, Gracq se remémore, Gracq noue finalement un pacte d’étroite intimité avec lui-même. Ce qui a tendance à exclure le lecteur. Mais celui-ci parvient pourtant à entrer en résonance avec cette langue. Enfin la mise à l’écoute de cette langue va révéler une forte permanence de l’imaginaire malgré une évolution certaine de l’écriture. / The chevet was chosen as a tool for this study because it represents for us the very writing of Gracq : observation, memory retrieval, transmutation, all these steps not only involve the concept of chevet, but they are also fully Gracq’s writing. From the outset, we say it is not to hunt the individual, but always to look how intimacy close seeps into the language. For the chevet or rather the image of the chevet symbolizes the intimate of Gracq. This image is plural and guides us through our three focal areas. First of all, listening inside the writer leaves appear the chevet of the world that is perceived with great clarity of perception. This inner listening will also reveal an intense set at the chevet of the self : Gracq listens to himself, recalls, ties a pact of close intimacy with himself. Which tends to exclude the reader but the reader nonetheless manages to resonate with the language. Finally, if we still listen to the writing, we see a strong permanence of the imaginary in spite of an evolution of writing.

L'objectif de ces travaux a été de mettre en pratique l'utilisation de nanoparticules multimodales (NPs) à base de lanthanides pour l'imagerie biomédicale en général et le suivi de cellules mésenchymateuses (MSCs) en particulier. Dans cette optique, deux types de NPs ont été utilisées, présentant toutes deux une matrice d'oxysulfure de gadolinium (Gd2O2S) permettant l'imagerie par résonnance magnétique (IRM) et la tomodensitométrie. L'ajout d'éléments dopants apporte des propriétés de fluorescence : l'europium (Gd2O2S :Eu3+), plus adapté à un examen in vitro et le couple ytterbium/thulium (Gd2O2S :Yb3+/Tm3+) à un examen in vivo grâce au phénomène de conversion ascendante de photons (up-conversion). Nous avons, dans un premier temps, démontré la possibilité de visualiser ces NPs au cours du temps au sein d'un organisme vivant par des méthodes complémentaires (IRM et fluorescence). L'étude complète de leur distribution et des voies d'élimination nous a permis de mettre en évidence une métabolisation hépatobiliaire associée à une lente excrétion dans les fèces. Le marquage d'un grand nombre de types cellulaires (lignées et cellules primaires d'espèces différentes) a également mis en avant leur potentiel en tant que traceur cellulaire universel. Nous avons par la suite concentré nos travaux sur le suivi de cellules mésenchymateuses dans un contexte de thérapie cellulaire. La biocompatibilité cellulaire à court, moyen et long terme a été validée par une série d'analyses (MTT, rouge neutre, wound healing, différenciation) et la fiabilité du traceur a été confirmée par l'étude approfondie du marquage cellulaire. Enfin, après mise au point d'un système personnalisé dédié à l'imagerie par up-conversion chez le petit animal, nous avons pu réaliser le suivi de ces cellules marquées, au cours du temps après injection dans un organe solide. Nous avons alors été en mesure de visualiser les MSCs par imagerie multimodale : IRM ; tomodensitométrie et fluorescence par up-conversion. L'ensemble de ces résultats met en avant le potentiel de ces nanoparticules pour l'imagerie à long terme dans des études précliniques et/ou cliniques. / The objective of these works was to put into practice the use of lanthanide-based multimodal nanoparticles (NPs) for biomedical imaging in general and mesenchymal cells (MSCs) tracking in particular. To that purpose, two types of NPs have been used, both presenting a gadolinium oxysulfide (Gd2O2S) matrix allowing magnetic resonance imaging (MRI) and computed tomography. The addition of dopant elements brings fluorescence properties: europium (Gd2O2S :Eu3+) is more appropriate for an in vitro examination whereas the combination ytterbium/thulium (Gd2O2S :Yb3+/Tm3+) is more appropriate for an in vivo examination through the up-conversion process. First, we have demonstrated the possibility of visualizing those NPs over-time in a living organism with complementary methods (MRI and fluorescence). The complete study of their biodistribution and ways of elimination allowed us to highlight a hepatobiliary metabolization associated with a slow feces excretion. The labeling of a wide variety of cell types (lines and primary cells from different species) has also pointed out their potential as a universal cell tracer. Thereafter, we focused our research on mesenchymal cells tracking in a cell therapy context. Short, medium and long term biocompatibility was validated via a series of analyses (MTT, neutral red, wound healing and differentiation) and the reliability of the tracer was confirmed by detailed study of the cell labeling. Finally, after developing a custom-made system dedicated to up-conversion imaging in small animals, we were able to perform over-time tracking of those labeled cells after injection in a solid organ. We achieved multimodal imaging of the MSCs with MRI, computed tomography and up-conversion. Altogether, these results underline the potential of these nanoparticles for long term imaging in preclinical and/or clinical studies.

Dans certaines conditions, une baisse significative de la taille des gouttes se produit en émulsification membranaire avec vibrations transversales. Pour comprendre les mécanismes impliqués, nous avons développé deux dispositifs expérimentaux, dans lesquels une goutte unique est formée à travers un capillaire dans une phase externe, qui est soit stationnaire, soit en écoulement. Le capillaire peut être mis en vibration parallèlement à son axe.Lorsque la phase externe est stationnaire, au-delà d’une amplitude seuil de forçage, la taille des gouttes formées diminue significativement. La goutte entre en résonance quand sa fréquence propre coïncide avec la fréquence de forçage et elle se détache si elle atteint une élongation critique. La goutte est modélisée comme un oscillateur harmonique linéaire forcé. Un terme d’amortissement additionnel décrit la dissipation visqueuse entre la goutte et la surface du capillaire. Ce modèle prédit bien les amplitudes seuils et les diamètres de gouttes.Lorsque la phase externe s’écoule, nous avons étudié deux régimes de formation de gouttes, en goutte à goutte (dripping) ou à partir d’un jet (jetting). Expérimentalement, la transition du dripping au jetting se produit à un nombre de Weber interne seuil, dont la valeur dépend des nombres capillaire et d’Ohnesorge externes. Le jet se rétrécit (narrowing) ou s’élargit (widening) selon le rapport de vitesses des phases choisi. En dripping, les diamètres de gouttes sont bien prédits par un bilan des moments. En jetting, un modèle basé sur l’équation du mouvement permet d’estimer la vitesse critique permettant la transition au jetting et les diamètres de gouttes résultants. / In transversally vibrating membrane emulsification, significantly smaller drops are generated in certain conditions. We aim to explain the mechanisms involved. To do so, two experimental setups were developed. A single drop is formed from a nozzle into an outer phase, which is either stationary or cross-flowing. The nozzle can be submitted to axial vibrations.For a drop formed into a stationary phase, a transition in drop generation occurs above a critical forcing amplitude. Below the threshold, a large drop forms by dripping. Above the threshold, a drop detaches when its first eigenfrequency and the forcing frequency coincide. The drop then resonates and detaches once a critical elongation ratio is reached. We model a drop as a linearly forced harmonic oscillator and add an extra damping term to account for the viscous dissipation between the drop and nozzle surface. We well reproduce the threshold amplitudes and drop diameters.We also study drops generated into cross-flow. In dripping mode, drop diameters are described by a torque balance. At a critical inner Weber number function of the outer capillary and Ohnesorge numbers, a transition to jetting occurs. Jet widening or narrowing takes place depending on the phase velocity ratio. We propose a model to account for the transition to jetting based on the drop equation of motion. Overall, we adequately account for the jetting velocity and drop diameters, with discrepancies which were explained.

La nanophotonique non-linéaire offre une opportunité unique pour ouvrir de nouvelles voies vers des applications dans les détecteurs, les ordinateurs et la cryptographie quantique. Cependant, la faiblesse intrinsèque de la réponse non-linéaire des milieux de taille inférieure au micromètres limite fortement l’efficacité des sources optique à cette échelle. Combiner l'exaltation du champ électromagnétique dans les métaux (appelée résonance plasmonique) et l'efficacité non-linéaire de nanocristaux non-centosymétriques apparait extrêmement souhaitable et constitue le cœur de ce projet. Dans ce cadre, le travail présenté dans cette thèse consiste en une approche numérique quantitative des processus linéaires et non-linéaires (génération de second harmonique et de paires de photons) mis en jeu dans les nanostructures hybrides afin de pouvoir « accorder » les résonances plasmoniques et optimiser le couplage lumière-matière. L’étude menée prédit une exaltation par plusieurs ordres de grandeur des processus non linéaires modélisés au sein de particules composites. / Nonlinear nanophotonics offers a unique opportunity to open new path toward a wide range of pratical applications in sensors, quantum computers, cryptography devices. The main challenge is to enhance nonlinear response of nanosized particles in order to integrate them in optical components. On this purpose, we want to combine the electromagnetic field enhancement in metals (due to a phenomenon called plasmonic resonances) with non linear efficiency of non centrosymmetric nanocrystals.In this thesis, we present a numerical approach for simulating linear and non linear optical processes (second harmonic generation and spontaneous numerical down conversion) in hybrid nanostructures in order to “ tune “ plasmonic resonances and optimize light/matter coupling. The study predicts an enhancement by several orders of magnitude of the non linear phenomena modeled in composite nano particles.

Le parcours de l’écrivain français, François Cheng, d’origine chinoise, se situe en un lieu de rencontre privilégié, celui de la culture chinoise de sa jeunesse et de la culture occidentale issue du monde gréco-latin, qu’il fit sienne après son arrivée en France en 1947. La lecture de son œuvre poétique selon le double paradigme de la Voix orphique et de la Voie du Chan, mariage du bouddhisme indien et du taoïsme chinois, ouvre à l’analyse un vaste champ polysémique. L’objet de cette thèse est de montrer comment, dans l’anthologie poétique À l’orient de tout, cette dimension tensionnelle sous-tend l’écriture et conduit, entre convergence et divergence, change-échange, dialogue et silence, au déploiement du chant orphique dans l’espace de la métaphysique chinoise. Dans cet ordre cosmique à trois dimensions, dont le Vide est le fond indifférencié et le Dao le moteur de toutes choses, Voix et Voie entretiennent un dialogue naturel, intuition dont la notion rilkéenne de l’Ouvert a tenté de rendre compte. L’itinéraire spirituel de la Voix éveillée, trajectoire d’élévation à un pur re-voir et plongée dans la profondeur, ouvre le poème à un discret lyrisme de la vacuité, qui laisse transparaitre l’invisible à travers le visible et s’adonne au plaisir de re-nommer le monde. Répondre à ces exigences est pour le poète un défi linguistique et esthétique : par des stratégies appropriées, il doit conserver à travers la langue française le continuum du monde mais sans le soutien de l’idéographie, et se conformer au procès créateur de l’évolution et de la mutation d’une œuvre, dont la source est au cœur même du Principe immanent du Dao. / The course of the Chinese born French writer François Cheng, takes place between two cultures : the one of his youth Chinese culture and the one of the Western Greek-Latin world, which he adopted when he arrived in France in 1947. The reading of his poetic works according to both paradigms of orphic Chant and Way of Buddism Chan, junction of the Buddhism and Chinese Taoism, generate a vast polysemic field for analysis. The objective of this thesis is to demonstrate how in the poetic anthology À l’orient de tout, this two dimensions sustain his writing and lead, between convergence and divergence, change-exchange, dialogue and silence, to the expansion of the orphic Chant in the Chinese metaphysic space. In this three dimensions cosmic order, where the emptiness is the bottomless Undifferentiated of Universe and the Dao, the active Principle of everything, Voice and Way converse through a natural dialogue, an intuition which Rilke’s notion of the Open tried to highlight. The spiritual path of the Awakened Voice rises into a pure vision and plunges into depth, which opens the poem to a discreet lyricism of vacuity, and suggests the invisible through the visible and devotes itself to rename the world. For the poet, the answer to these requirements is a linguistic and aesthetic challenge. With proper strategies, he must preserve the continuum of the world through the French language but without the support of ideography and must also abide by the creative process of endless evolution of the work, the source of which is the very heart of the immanent Principle of Dao.