Les phénomènes de ruptures dynamiques, incluant les tremblements de terre, peuventêtre observés de l’échelle atomique jusqu’à l’échelle des failles crustales sismogéniques.Les ruptures dynamiques sont généralement induites par une diminution de la résistancedes failles quand le glissement et la vitesse de glissement augmentent. Au coursde ce travail de thèse, nous avons utilisé des méthodes expérimentales novatrices permettantde reproduire des micro-tremblements de terre en laboratoire (Stick-Slip) dans desconditions de pression proche de la réalité. Les expériences utilisées nous ont permisd’explorer différents stades du cycle sismique, depuis l’activité précurseur des microséismes,la propagation de la rupture, jusqu’à l’endommagement cosismique au niveaude la zone de glissement. Les résultats expérimentaux ont été comparés avec des observationssismologiques et la théorie de la mécanique de la fracture élastique linéaire. Laplupart des résultats présentés ici suggèrent que le paramètre controllant la complexitédes mécanismes de rupture est l’état de contrainte initial. Pour résumer, une augmentationde la contrainte initiale induit (i) l’apparition de précurseurs pendant la phase denucléation, (ii) la transition entre des ruptures de type sub-Rayleigh et supershear, (iii)l’activation de mécanismes d’affaiblissement pendant les séismes, (iv) une augmentationde l’endommagement pendant le glissement sismique. / Dynamic rupture phenomena, including earthquakes, can be observed from the atomicscale up to the scale of seismogenic crustal faults. Dynamic ruptures are generatedbecause fault strength drops with increasing slip and slip-rate. During this PhD,we used experimental methods allowing reproduction of earthquakes at the scale of thelaboratory under crustal stress conditions. Experiments used allowed the study of differentstages of the seismic cycle, from the nucleation to the propagation of the seismicrupture, and to study the energy budget of laboratory earthquakes. Experimental resultswere compared to natural observations and to current theory. Most of the results presentedin this manuscript tend to show that the main parameter controlling the complexityof rupture processes is the stress acting on the fault plane. To summarize, increasingnormal stress leads to (i) the occurence of foreshocks during the onset of instability, (ii)the transition between sub-Rayleigh and supershear ruptures, (iii) the activation of weakeningmechanisms during faulting, (iv) the increase of damage along the fault duringearthquakes.

Les séismes sont le résultat de glissements rapides le long de failles actives chargées en contraintes par le mouvement des plaques tectoniques. Il est aujourd'hui établi, au moins pour les grands séismes, que la distribution de ce glissement rapide le long des failles pendant les séismes est hétérogène. Imager la complexité de ces distributions de glissement constitue un enjeu majeur de la sismologie en raison des implications potentielles dans la compréhension de la genèse des séismes et la possibilité associée de mieux anticiper le risque sismique et les tsunamis. Pour améliorer l'imagerie de ces distributions de glissement co-sismique, trois axes peuvent être suivis: augmenter les contraintes sur les modèles en incluant plus d'observations dans les inversions, améliorer la modélisation physique du problème direct et progresser dans le formalisme de résolution du problème inverse. Dans ce travail de thèse, nous explorons ces trois axes à travers l'étude de deux séismes majeurs: les séisme de Tohoku-Oki (Mw 9.0) et de Sumatra-Andaman (Mw 9.1-9.3) survenus en 2011 et 2004, respectivement. / Earthquakes are the results of rapid slip on active faults loaded in stress by the tectonic plates motion. It is now establish - at least for large earthquakes - that the distribution of this rapid slip along the rupturing faults is heterogeneous. Imaging the complexity of such slip distributions is one the main challenges in seismology because of the potential implications on understanding earthquake genesis and the associated possibility to better anticipate devastating shaking and tsunami. To improve the imaging of such co-seismic slip distributions, three axes may be followed: increase the constraints on the source models by including more observations into the inversions, improve the physical modeling of the forward problem and improve the formalism to solve the inverse problem. In this PhD thesis, we explore these three axes by studying two recent major earthquakes: the Tohoku-Oki (Mw 9.0) and Sumatra-Andaman (Mw 9.1-9.3) earthquakes, which occured in 2011 and 2004 respectively.