Les facteurs de croissance de la superfamille TGF-β jouent un rôle dans toutes les étapes de la myogenèse prénatale et régissent l'entretien des muscles adultes. Les protéines morphogénétiques osseuses (BMPs) sont membres de la sous-famille des TGF-β et sont à l’origine de signaux clés régulant le développement musculaire embryonnaire. Cette thèse étudie le rôle de la signalisation BMP dans les cellules souches musculaires, dénommées cellules satellites. J'ai montré qu’après la naissance les BMPs régulent la croissance des fibres musculaires dépendante des cellules satellites. Suite à l’inhibition de la voie BMP, j'ai observé que les précurseurs myogéniques deviennent quiescents et cessent de progresser vers la différenciation, tandis que le traitement avec BMP4 suffit pour réactiver leur programme myogénique. La signalisation BMP affecte aussi la taille du muscle indépendante des cellules satellites. J'ai observé que les BMPs fournissent un signal hypertrophique et protègent de l’atrophie musculaire suite à une dénervation. Dans les conditions précédentes, la voie BMP inhibe l'expression de l’ubiquitine ligase E3, Fbxo30. J'ai analysé l'interaction entre la myostatine et la signalisation BMP. La myostatine est un autre membre de la famille des TGF-β, mais elle se lie à des récepteurs différents de ceux des BMPs. En l'absence de myostatine, l’hypertrophie musculaire dépend entièrement de la signalisation BMP. La dénervation musculaire chez les souris déficientes en myostatine provoque une atrophie, aggravée par l’inhibition des BMPs. Par conséquent, la voie BMP est un signal hypertrophique essentiel dans le muscle adulte qui prédomine sur la signalisation de la myostatine. / Growth factors of the TGF-β superfamily play a role in all stages of prenatal myogenesis and govern adult muscle maintenance. Bone morphogenetic proteins (BMPs) are members of the TGF-β subfamily and are key signals that regulate embryonic and fetal muscle development. This work investigates the role of BMP signaling in muscle stem cells of the postnatal muscle, the satellite cells. I showed that BMPs regulate satellite cell-dependent growth of postnatal fibers and the generation of the satellite cell pool. After inhibition of BMP signaling, I observed that myogenic precursor cells become quiescent and fail to progress towards differentiation, whereas treatment with BMP4 on its own is sufficient to reactivate the myogenic program. BMP signaling also affects the size of the muscle in a satellite cell-independent manner. I found that BMPs provide a hypertrophic signal and protect from denervation-induced muscle atrophy. Under such condition, BMP signaling inhibits the expression of the E3 ubiquitin ligase Fbxo30. I further analyzed the interaction between myostatin and BMP signaling. Myostatin is another member of TGF-β superfamily, but myostatin and BMPs bind to different receptors for signaling. Large muscles in absence of myostatin entirely depend on the presence of BMP signaling. Denervation of muscle in myostatin mutant mice causes a strong muscle atrophy, which is aggravated by the inhibition of BMP signaling. Therefore, the BMP pathway is a fundamental hypertrophic signal in adult muscle and is dominant over myostatin signaling.

Le travail de recherche présenté dans cette thèse a pour objectif principal l’évaluation de l’intérêt de la télédétection active par lidar, à partir de plateformes spatiales, pour le suivi des systèmes forestiers à l’échelle de la planète. La forêt est l’un des principaux modérateurs du climat par son action sur les grands cycles biogéochimiques dont les plus importants sont les cycles de l’eau et du gaz carbonique. Cet environnement est néanmoins très mal documenté à l’échelle globale car il n’est pas toujours facile d’accès. Les observations aéroportées et spatiales, par télédétection, sont donc les approches les mieux adaptées afin de donner accès aux différentes échelles caractéristiques des processus d’interaction entre le milieu atmosphérique et la forêt. Afin de valoriser la télédétection par lidar, il a été nécessaire de construire une base de données représentative de différents environnements forestiers, allant de la forêt gérée à la forêt tropicale primaire. Ces données ont été obtenues suite à plusieurs campagnes utilisant un nouveau démonstrateur lidar, le système ULICE (Ultraviolet LIdar for Canopy Experiment). Elles ont permis d’évaluer les différentes sources d’incertitudes liées à la mesure pour l’extraction des paramètres forestiers pertinents (i.e. hauteur des arbres, quantité de biomasse aérienne, indice de couverture foliaire, …). Cette évaluation a été possible suite au développement d’un simulateur numérique qui prend en compte les caractéristiques de la surface, de l’atmosphère, de l’instrumentation lidar et d’orbitographie du satellite. On montre que la télédétection active lidar est une méthode de mesure performante pour la caractérisation des forêts à partir d’observations aéroportées ; elle reste très attractive pour des systèmes spatiaux en orbite basse, entre 300 et 500 km, comme la station spatiale internationale. / The research presented in this thesis aims at evaluating the usage of active remote sensor lidar, from space platforms to monitor forest systems at a global scale. Forest is one of the main climate regulators through biogeochemical cycles, in which the most important processes are water cycle and carbon cycle. However, it is still poorly documented at a global scale because it is not always easy to get the information. Airborne and spaceborne observations, through remote sensing, are therefore the most suitable approaches to characterize the interactions between forest and atmosphere, at a regional or global scale. In order to improve the lidar remote sensing, it was necessary to build a representative database of different forest types, from managed forest to primary tropical forest. These data are obtained from several experiments using a new airborne demonstrator, the ULICE (Ultraviolet LIdar for Canopy Experiment). These data allows us to evaluate different uncertainty sources associated with the measurements for the extraction of corresponding forest parameters (i.e. tree height, aboveground biomass, leaf area index, etc.). This evaluation is based on the development of a numerical simulator which takes into account the surface characteristics, the atmosphere, the lidar instrumentation, and the satellite orbitography. We show that the active remote sensing sensor lidar is a powerful measuring method to characterize the forest from airborne observations; it remains very promising for spaceborne systems in low orbit, between 300 and 500 km, as the International Space Station.

Depuis les tous premiers jours de l'ère spatiale, les satellites artificiels ont été considérés comme un outil pour la résolution de problèmes scientifiques et pratiques, notamment dans l'astronomie, l'observation de la Terre et les télécommunications. Traditionnellement, les gros satellites artificiels, avec une masse allant de plusieurs centaines de kilogrammes jusqu'à plusieurs tonnes, ont été utilisés pour ces besoins. Un élément clef pour permettre le succès de ces missions spatiales est un contrôle précis de l'attitude du satellite. Afin d'assurer la haute précision de pointage, un système de contrôle d'attitude et d'orbite (SCAO) repose sur les données fournies par un instrument optoélectronique appelé un senseur stellaire (ou Star Tracker, ST). L'utilisation des étoiles éloignées comme points de repère permet la détermination de l'attitude du satellite avec une précision de l'ordre de la seconde d'arc. Beaucoup de travaux sur la miniaturisation des sous-systèmes des satellites artificiels ont été entrepris au court des vingt dernières années. Cela a permis à l'industrie et aux passionnés de développer et construire des satellites de quelques kilogrammes pouvant accomplir de véritables missions spatiales. Centaines de ces satellites appelés « nano-satellites » sont lancé chaque année et certains parmi eux peut être considéré comme un replacement des gros satellites. Cependant, dû à de grosses contraintes de masse et de volume définis par les standards na no-satellites, tel que lU-3U CubeSat Design Specification, l'intégration de senseur stellaire dans ces nano-satellites n'était jusqu'à présent pas possible, limitant l'application de ces plateformes. Dans ce travail, senseur stellaire est considéré comme un système composé par un module caméra et un module de traitement d'image. les solutions possibles pour chaque module sont analysées séparément dans un contexte de miniaturisation de ST par modélisation et simulation. Elles sont ensuite évaluées ensemble comme les prototypes fonctionnels dans un installation hardware-in-the-loop (Hll). Cette recherche aborde plusieurs problèmes liés à la miniaturisation d'optique de caméra et du capteur d'image à pixel actif (active pixel sensor, APS), tels que la sensibilité réduite à la lumière des étoiles et l'incertitude de position des centroïdes à cause de la distorsions et l'aberrations chromatique d'optique miniaturisée. L'évaluation dans l'installation Hll se concentre autour des performances du module de traitement et plus particulièrement sur les performances du logiciel ST dans le mode d'opération « perdu dans l'espace» ("Iost-in-space", LIS). Une contribution originale de cette recherche est un algorithme de reconnaissance d'étoiles (StarID) nommé « RING-O » développé et breveté par l'auteur. Par rapport aux autres algorithmes existants, RING-O peut facilement être adapté et ajusté à différentes caméras et plateformes de traitement. Des implémentations logicielles d'algorithme ont été effectuées sur deux prototypes, l'un basé sur smartphone et l'autre basé sur une plateforme Xilinx Zynq, afin de réaliser une analyse des goulets et d'extraire les performances du système. Optimisé pour les plateformes multi-coeurs, RING-O garantit les délais d'acquisition initiale d'attitude comparable et souvent plus petits que les délais d'acquisition déclaré par les autres développeurs de senseur stellaires européens. / From the early days of the space age, satellites were considered as a solution for many scientific and practical tasks, notably astronomy, Earth observation and telecommunication. Traditionally and to the present day, mostly large satellites with a mass from several hundred kilograms to several tons are used for these purposes. The key success factor of such space missions is a fine control of satellite’s attitude. To ensure high pointing accuracy, satellite’s attitude determination and control subsystem (ADCS) relies on precise three-dimensional attitude data provided by an opto-electronic instrument called star tracker (ST). The use of stars as reference objects allows to determine the satellite’s attitude in real time with an arc-second precision.A significant work on miniaturization of satellite subsystems carried out in the past twenty years, allows us today to build a complete satellite with a mass of only a few kilograms. An increasing number of successful nano- and picosatellite missions demonstrates constantly improving capabilities of modern miniaturized satellite platforms. However, until recently, integration of a star tracker into a nanosatellite was not possible because of a large size of the device and relatively high power consumption, and that limited possible applications of the nanosatellites. In attempt to change the situation, in the last five years about a dozen of miniature star tracker prototypes, suitable for nanosatellite platforms, were proposed by various developers. Some were successfully tested in space, yet most prototypes, including the tiniest ones, are still at the development stage.A modern star tracker is a system, that can be represented as two modules, a digital camera module and a processing module. Use of a compact camera lens and a small-size image sensor allows to significantly reduce overall mass and size of the device, and at the same time, may cause significant image quality deterioration, due to increased distortion, uncompensated spherical and chromatic aberration, lower signal-to-noise ratio (SNR) and overall lower light sensitivity of the camera module. Thus, embedded software of the processing module, responsible for pre-processing, star identification and attitude calculation, should take into account the limitations imposed by the miniaturization of the camera module. At the same time, hardware architecture of the processing module should have the capacity to perform necessary correction of the digital image in real time, and to ensure stability and expected performance of the star identification and attitude calculation routines.The goal of hardware and software prototyping of a miniature star tracker system, carried out in this work, is to evaluate various design solutions, that could be brought into the camera or into the processing module, in order to help the miniaturization of the system. Another goal is to analyze the impact of every hardware and software component on the overall performance of a miniaturized star tracker system. Among the list of star tracker characteristics, the initial attitude estimation time and the attitude output rate became the focus of the research. Current work addresses possible performance bottlenecks, that may appear on any step of star tracker operation, from capturing starlight to calculation of components of the attitude quaternion, and proposes an original solution to speed-up the star identification routine.

L’augmentation et le renforcement des usages d’Internet rend nécessaire l’évolution des réseaux existants. Cependant, on constate de fortes inégalités entre les zones urbaines, bien desservies et qui concentrent l’essentiel des investissements, et les zones rurales, mal desservies etdélaissées. Face à cette situation, les utilisateurs de ces zones se tournent vers d’autres moyensd’accès, et notamment vers les accès Internet par satellite. Cependant, ces derniers souffrentd’une limitation qui est le délai important induit par le temps de propagation du signal entre la terre et l’orbite géostationnaire. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’utilisation simultanée d’un réseau d’accès terrestre, caractérisé par un faible débit et un faible délai, et d’un réseau d’accès satellite, caractérisé par une forte latence et un débit plus important. D’autre part, les réseaux dediffusion de contenus ou CDNs, constitués d’un grand nombre de serveurs de cache, apportentune réponse à l’augmentation du trafic et des besoins en termes de latence et de débit.Cependant, localisés dans les réseaux de cœur, les caches restent éloignés des utilisateurs etn’atteignent pas les réseaux d’accès. Ainsi, les fournisseurs d’accès Internet (FAI) se sontintéressés au déploiement de ces serveurs au sein de leur propre réseau, que l’on appelle alorsTelCo CDN. La diffusion des contenus nécessite idéalement l’interconnexion des opérateurs CDNavec les TelCo CDNs, permettant ainsi la délégation de la diffusion à ces derniers. Ils sont alorsen mesure d’optimiser la diffusion des contenus sur leur réseau dont ils ont une meilleureconnaissance. Ainsi, nous nous intéresserons à l’optimisation de la livraison de contenus sur unréseau hybride satellite / terrestre intégré à une chaîne de livraison CDN. Nous nous attacheronsdans un premier temps à décrire une architecture permettant, grâce à l’interconnexion de CDNs,de prendre en charge la diffusion des contenus sur le réseau hybride. Dans un second temps,nous étudierons l’intérêt de la connaissance des informations apportées par le contexte CDN pour le routage sur une telle architecture. Dans ce cadre, nous proposerons un mécanisme de routage fondé sur la taille des contenus. Finalement, nous montrerons la supériorité de notre approche sur l’utilisation du protocole de transport multichemin MP-TCP / The increase and reinforcement of Internet uses make necessary to improve existing networks.However, we observe strong inequalities between urban areas, well served and which concentratethe major part of investments, and rural areas, underserved and forkasen. To face this situation,users in underserved areas are moving to others Internet access, and in particular satellite Internetaccess. However, the latter suffer from a limitation which is the long delay induced by thepropagation time between the earth and the geostationnary orbit. In this thesis, we are interresedin the simultaneous use of a terrestrial access network, characterized by a low delay and a lowthroughput, and a satellite access network, characterized by a high throughput and an long delay.Elsewhere, Content Delivery Networks (CDNs), consisting of a large number of cache servers,bring an answer to the increase in trafic and needs in terms of latency and throughput. However,located in core networks, cache servers stay far from end users and do not reach accessnetworks. Thus, Internet Service Providers (ISPs) have taken an interest in deploying their ownCDNs, which will be referred to as TelCo CDNs. The content delivery ideally needs theinterconnection between CDN operators and TelCo CDNS, allowing the delegation of the contentdelivery to the TelCo CDNs. The latter are then able to optimize the content delivery on theirnetwork, for which they have a better knowledge. Thus, we will study the optimization of thecontents delivery on a hybrid satellite / terrestrial network, integrated in a CDN delivery chain. Wewill initially focus on the description of a architecture allowing, thanks to a CDN interconnection,handling contents delivery on the hybrid network. In a second stage, we will study the value of theinformation provided by the CDN context in the routing on such architecture. In this framework, wewill propose a routing mechanism based on contents size. Finally, we will show the superiority ofour approach over the multipath transport protocol MP-TCP

Cette thèse a pour objectif d'apporter un regard nouveau sur les principales caractéristiques physiques du Soleil. Avant le développement de l'astrophysique, l'étude d'un astre concernait surtout ses propriétés géométriques. La mesure précise du diamètre du Soleil a été entreprise dès l'antiquité et représente un des plus vieux problèmes en astrophysique. Une partie de cette thèse est consacrée à l'étude du diamètre solaire et de ses variations au cours du temps. Un des objectifs est de déterminer si le diamètre du Soleil varie en fonction de l'activité solaire. Les données acquises par les instruments de la mission PICARD ont été utilisées afin d'essayer de répondre à cette question. Cette thèse porte aussi sur la détermination absolue de l'aplatissement solaire et de ses variations au cours du cycle 24. Cette étude s'est basée sur l'exploitation des mesures acquises par deux télescopes spatiaux (PICARD/SODISM et SDO/HMI). Les mesures de l'aplatissement solaire sont importantes et permettent de valider les hypothèses physiques mises en œuvre dans les modèles du Soleil. Cette thèse consiste aussi à déterminer la valeur absolue de l'éclairement solaire total et de sa variabilité au cours du temps. L'éclairement solaire total représente une entrée essentielle pour tous les modèles climatiques. Sa détermination précise est donc fondamentale. La valeur absolue de l'éclairement solaire total a été obtenue à partir des mesures réalisées par le radiomètre PICARD/SOVAP. Le dernier chapitre de cette thèse est dédié à l'étude de l'éclairement solaire dans l'ultraviolet et de ses variations au cours du cycle 24. Cette étude s'appuie sur les mesures réalisées par le spectromètre SOLAR/SOSLPEC à bord de la station spatiale internationale. La variabilité du rayonnement ultraviolet au cours d'un cycle solaire (environ 10% à 200 nm) est beaucoup plus élevée que celle de l'éclairement solaire total (environ 0.1%). La détermination précise de la variabilité ultraviolet est donc très importante. Il est aussi de plus en plus évident que les variations de l'éclairement solaire dans l'ultraviolet jouent un rôle significatif au niveau de la chimie de l'atmosphère et du climat de la Terre. Les résultats obtenus au cours de cette thèse montrent l'intérêt de réaliser des mesures précises dans l'ultraviolet au cours d'un cycle solaire de 11 ans. / This thesis aims to highlight a new vision on the main physical characteristics of the Sun. Before the development of astrophysics, the study of a star mainly concerned its geometrical properties. The accurate measurement of the solar diameter was carried out since the antiquity and represents one of the oldest problems in astrophysics. Part of this thesis is devoted to the study of the solar diameter and its variation over time. One of the objectives is to determine whether the diameter of the Sun varies with the solar activity. Data acquired by the PICARD mission instruments were used to try to answer this question. This thesis also deals with the absolute determination of the solar oblateness and its variation during the cycle 24. This study was based on the use of the measurements acquired by two space-based telescopes (PICARD/SODISM and SDO/HMI). The solar oblateness measurements are important and allow to validate the physical hypotheses implemented in the solar models. This thesis also consists to determine the absolute value of the total solar irradiance and its variability over time. The total solar irradiance is an essential parameter for all climate models. Its accurate determination is therefore fundamental. The absolute value of the total solar irradiance was obtained from the measurements carried out by the PICARD/SOVAP radiometer during the solar cycle 24. The last chapter of this thesis is devoted to the study of the solar irradiance in the ultraviolet and its variation during the solar cycle 24. This study is based on the measurements carried out by the SOLAR/SOSLPEC spectrometer on board the International Space Station. The variations of the ultraviolet radiation during a solar cycle (10% at 200 nm for a strong solar cycle) are much higher than the variations of the total solar irradiance (0.1%). The accurate determination of the ultraviolet solar irradiance is therefore very important. It is also increasingly evident that the variations of the solar irradiance in the ultraviolet play a significant role in the chemistry of the Earth's atmosphere and climate. The results obtained during this thesis show the interests to perform accurate measurements in the ultraviolet during a solar cycle of about 11 years. Through this work, we bring a new perspective with respect to the absolute value of the main solar parameters.

Avec les lancements réussis des missions ESA Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) et NASA Aquarius/SAC-D, la salinité de surface des océans peut maintenant être déduite. De plus, les produits de couleur de l'eau, tels que les mesures d'absorption et d'atténuation de la lumière et de concentration en chlorophylle, peuvent être utilisés comme traceurs de la salinité. Les signatures des panaches des grands fleuves tropicaux tels que l'Amazone et l'Orénoque peuvent être étudiées en détail grâce à ces nouvelles méthodes. En particulier, les relations de corrélations entre SSS et propriétés optiques également déduites de mesures satellites peuvent maintenant être établies et analysées sur des échelles spatiales beaucoup plus grandes. Différents efforts de recherche sont envisagés dans le cadre de ce travail de thèse. Tout d'abord, nous étudions les corrélations entre salinité de surface et propriétés optiques dans le panache de l'Amazone durant la période 2010-2013. Ensuite, la relation de mélange est établie de façon robuste selon tout d'abord une approche régionale, puis selon une approche locale. Ensuite, une fois cette loi de dilution établie de façon robuste, nous l'utilisons pour estimer un produit de salinité de surface à partir des produits couleur de l'eau sur la période 1998-2013. Enfin, nous tentons d'envisager la relation de dilution suivant une approche lagrangienne. / We enter now in a new era of global Sea Surface Salinity (SSS) observing systems from Space with therecent successful launches of the ESA Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) mission and the NASA Aquarius/SAC-D mission. These new satellite SSS observing systems are as well complemented by an increased number of devices deployed in situ. Finally, ocean color products can be used as well for tracking salinity via semi-conservative tracers such as dissolved organic matter absorption coefficient at 443 nm(acdm), light attenuation at 490 nm and chlorophyll concentration. With these new methods, we are now in an excellent position to revisit the SSS observed in the warm seas of the tropical Atlantic with multi-yeartime series of excellent remote sensing and concurrent in situ observations. The seasonal cycles in the spatial extent of low surface salinity waters of the major river plumes and freshwater pools of the tropical Atlantic oceans as the Amazon and Orinoco rivers can thus be analyzed in a new and original manner. In particular, the correlation between SSS and bio-optical properties measured from Space in the plume waters can now beestablished and analyzed over large spatial scales. In the frame of this PhD work, different major research topics were studied. First the correlations between sea surface salinity and absorption coefficient of colored detrital matter at 443 nm in the Amazon-Orinoco plume over 2010-2013 are studied. Then the conservative mixing relationship is robustely established based on two different approaches, a regional one over the whole Amazon plume and a local one. Once the SSS/acdm relationship established, it is used to retrieve a SSSproduct from 1998 to 2013 based on Ocean Color data. Finally, we attempt to explore the conservative mixing using a lagrangian approach.

The boom in data communications that started in the 1960s is a long way from abating. The early and mid 1980s will see a new generation of digital data transmission services come into operation that could change the ways business is conducted. "Information management and exploitation will change the fabric of society", according to Nicolas Mokhoff, Associate Editor of IEEE Spectrum Magazine. Manipulated by microelectronic, computer, radio and other electronic disciplines, information has become a vital commodity at the trade exchange. But unlike the prices of most commodities today, the price for exchange of information is decreasing because of electronics. One of the principal contributors to this decrease has been the geosynchronous telecommunications satellite, due to rapid advances in space and communications technology and the resulting cost-effectiveness achieved in applying that technology. Advances in IC technology have made digital telephony an equal partner with analogue. The inherent advantages of digital reliability, low cost and smaller packaging are prompting Telecom to phase out present equipment and expand new services with a digital hierarchy, such as the Digital Data Service being introduced in late 1982. Services employing advanced satellite and microwave technology, and also the existing and upgraded telephone systems, will have at least two things in common: they will transmit and switch data digitally, including coded speech, and the data will be transmitted in bursts. The technology that may expand fastest is the second generation of commercial communications satellites. Pier Bargellini, a senior scientist at Comsat Laboratories, says that "without the use of satellites as reflectors for source and data channels, television signals could not be shared by remote areas, long-distance telephone services would be constricted and the data exchange for the business world would be hampered." Changes in the communications industry have been so dramatic (particularly with regard to satellites) that government bodies (including the Australian Federal Government) have been forced to reexamine long-standing communications practices. In October 1979 the Minister for Post and Telecommunications announced the Governments decision that it would be in the national interest to establish a communications satellite system for Australia. At that time, the Minister also announced that, a Satellite Project Office would be established within the Postal and Telecommunications Department to set in train the planning activities necessary for the introduction of the system. The SPO has been operational within the Department since late 1979, and 2. consultation of system service requirements in particular has involved liaison with a broad spectrum of interests including Commonwealth departments. Figure 1 of Appendix A testifies to the Australian Government's policy of supplying outback communities with improved communications services (including television) by using satellite facilities. Very little is known about the benefits and needs (in Australia) that a data communications satellite system might be able to fulfil, including those needs of the Department of Social Security. This is mainly due to the lack of specific details about the final configurations and costs of the separate satellite services, which wont be known until late 1981. This paper is , therefore, an initial but detailed examination of the hardware and software subsystems which constitute a domestic telecommunications satellite system. More specifically, the paper considers the on-board equipment of a communications satellite (the space segment - including satellite launch and orbit characteristics, and signal propagation delay and attenuation), and the earth stations (the ground segment - including signal modulation, multiple access and computer application considerations); all as dictated by Australian geographical, economic and communications traffic density characteristics. The paper then considers some of the possible methods Australian corporations and government departments may adopt to utilise satellite communications links, particularly for data communications. A second paper will re-examine the situation by applying the specific facilities and costs, when they are known (these will be announced by the Satellite Project Office after contracts for the space and ground segments have been let), to a large, low-traffic, interactive multipoint network such as that of the Department of Social Security.

Le but de ce travail est de développer un outil d'aide à l'analyse de mission pour un satellite artificiel autour de la Lune. Nous développons tout d'abord une théorie analytique qui décrit suffisamment bien la dynamique du satellite lunaire : nous considérons les quatre perturbations majeures de natures différentes qui l'influencent, ainsi que leurs différents couplages. Les résultats sont obtenus sous forme fermée, sans aucun développement en série de l'excentricité ni de l'inclinaison de l'orbite du satellite : la solution s'applique donc à une large gamme de valeurs. Nous utilisons la méthode des Transformées de Lie pour moyenniser deux fois l'Hamiltonien du problème, dans des variables canoniques, ce qui permet d'intégrer des orbites avec un temps de calcul réduit d'un facteur environ 200 000. Grâce à cela, nous produisons des cartes inédites d'espaces de phase (a,i) qui permettent de sélectionner les paramètres orbitaux selon les besoins de la mission lunaire. De nombreuses vérifications analytiques par rapport à la littérature ont été réalisées, et se sont avérées concluantes; la qualité des deux moyennisations a également été vérifiée. Le logiciel développé est souple et permet un traitement automatisé; les intégrations sont automatiquement vérifiées. Nous avons aussi apporté quelques améliorations significatives au manipulateur algébrique des FUNDP, comme l'ajout de fractions symboliques. Par ailleurs, nous résolvons le problème zonal complet du satellite artificiel, étudions l'effet de C22 sur l'inclinaison critique ainsi que l'effet de la Terre sur les durées de vie orbitales limitées de certains satellites lunaires. The aim of this work is to develop a tool helpful to mission analysis of a lunar artificial satellite. We first develop an analytical theory which sufficiently well describes the dynamics of the lunar satellite : we consider the four main perturbations of various kind which influence it, together with their several coupling. The results are obtained in closed form, without any series expansion in eccentricity nor inclination of the orbit of the satellite : so the solution applies for a wide range of values. We use the Lie Transform method for averaging twice the Hamiltonian of the problem, in canonical variables, which allows to integrate orbits with a CPU time reduced by a factor of about 200 000. Thanks to that, we produce unpublished (a,i) phase space maps from which the orbital parameters can be selected on the basis of the needs of the lunar mission. Many conclusive analytical checks with the literature have been performed, and both averaging processes have been checked. The software developed is flexible and allows an automated treatment; the integrations are automatically checked. We also improved significantly the algebraic manipulator of the FUNDP, like the inclusion of symbolic fractions. Moreover, we solve the complete zonal problem of the artificial satellite, we study the effect of C22 on the critical inclination, and also the effect of the Earth on the limited orbital lifetimes of some lunar satellites.

Bromine compounds play an important role as catalyst of the ozone destruction in both the stratosphere and troposphere. While the impact of bromine species on the chemistry of the stratosphere is known to a large extend, a number of uncertainties remain regarding the sources and sinks of atmospheric bromine as well as the chemistry and impact of bromine species on the troposphere. This work describes remote-sensing observations of bromine monoxide (BrO) derived from scattered sunlight spectra in the ultraviolet region measured by ground-based multi-axis and satellite nadir viewing instruments (GOME and GOME-2). The method of differential optical absorption spectroscopy is used to retrieve the columnar concentration of BrO along the effective light path through the atmosphere. New algorithms to derive vertical columns of BrO resolved into their stratospheric and tropospheric contributions are developed and described. For the ground-based geometry a way was found to determine independently the stratospheric and tropospheric BrO columns from the diurnal variation of the BrO measurements. For the satellite observations, the contribution of the stratospheric BrO to the measured column is estimated using an innovative stratospheric BrO climatology. This climatology is based on a state-of-the-art stratospheric chemical transport model, and explicitly accounts for the impact of atmospheric dynamics and photochemistry on the stratospheric BrO distribution. As for the tropospheric fraction of the measured total BrO column, it is derived using a residual technique accounting for the effects of clouds and surface reflectivity. Supported by an extensive set of correlative data, the results presented here allow to study properly the spatial and temporal evolution of atmospheric BrO at the global scale and enable to better assess the significance of BrO in the polar planetary boundary layer and free-troposphere as well as the contribution from very short-lived brominated sources gases to the stratospheric bromine budget. We also report on the first satellite detection of BrO in a volcanic plume, using GOME-2 measurements. Les composés bromés jouent un rôle important dans la stratosphère et la troposphère en tant que catalyseurs de la destruction d’ozone. Bien que l’impact des espèces bromées sur la chimie de la stratosphère soit largement compris, il reste de nombreuses incertitudes en ce qui concerne les sources et les pertes de brome dans l’atmosphère ainsi qu’à propos de la chimie et de l’impact des espèces bromées sur la troposphère. Le travail présenté dans ce manuscrit porte sur la télédétection du monoxyde de brome (BrO) à partir de spectres du rayonnement solaire diffusé, mesurés dans l’ultraviolet à partir d’instruments au sol de type multi-axis et satellitaires à visée nadir (GOME et GOME-2). La méthode de spectroscopie d’absorption optique différentielle est utilisée pour inverser la colonne intégrée de BrO le long du chemin optique effectif dans l’atmosphère. Nous avons développé de nouveaux algorithmes afin de dériver les colonnes verticales de BrO résolues en leurs contributions stratosphérique et troposphérique. Pour la géométrie d’observation au sol, un moyen a été trouvé pour déterminer indépendamment les colonnes de BrO stratosphérique et troposphérique, et cela à partir de la variation diurne des mesures de BrO. Pour les observations satellitaires, la contribution de la stratosphère à la colonne mesurée de BrO est estimée à partir d’une climatologie innovante de BrO stratosphérique. Cette climatologie est basée sur un modèle de pointe de la chimie et du transport de la stratosphère; par ailleurs, elle tient compte explicitement de l’impact de la dynamique atmosphérique et de la photochimie sur la distribution du BrO dans la stratosphère. La fraction troposphérique de la colonne totale mesurée de BrO est quant à elle dérivée à partir d’une technique résiduelle tenant compte des effets des nuages et de la réflectivité de la surface. Soutenus par un vaste jeu de données corrélatives, les résultats présentés dans ce travail permettent d’étudier de manière appropriée l’évolution spatiale et temporelle du BrO atmosphérique à l’échelle globale. Ces résultats permettent également de mieux estimer l’importance du BrO dans la couche limite planétaire polaire et dans la troposphère libre ainsi que la contribution des précurseurs bromés à temps de vie court sur le budget de brome dans la stratosphère. Nous présentons également la première détection satellitaire de BrO dans un panache volcanique, à l’aide de mesures effectuées avec l’instrument GOME-2.

The Io UV footprint (IFP) is one of the most spectacular signatures of the Io-Jupiter interaction. It consists of several auroral spots and an extended tail which are located close to the feet of the magnetic field lines passing through Io in each hemisphere. The purpose of the present study is to demonstrate that a careful analysis of the Io UV footprint based on observations acquired with the STIS and ACS high resolution and high sensitivity FUV cameras on board the Hubble Space Telescope can provide us with essential information on the ongoing physical processes. The thesis is organized around basic questions: What is the Io footprint?, Where is the Io footprint?, How high is the Io footprint?, How big is the Io footprint? and finally: How bright is the Io footprint? The answers to these questions have profound implications for the understanding of the phenomenon. Among the most important results of this work is the unexpected finding of a faint auroral spot appearing upstream of the main Io spot in one hemisphere while only downstream spots are seen in the opposite hemisphere. The detailed study of the evolution of the inter-spot distances puts previous models describing the footprint morphology under question. We propose a new interpretation which involves that some spots are caused by electrons accelerated away from the planet along the field lines in one hemisphere, crossing the equatorial plane in the form of electron beams and precipitating in the opposite hemisphere, creating the so-called Trans-hemispheric Electron Beam (TEB) spots. The information provided by the position of the satellite footprints is not restricted to the interaction between the moon and the Jovian magnetosphere. The analysis of the footpaths of Io, Europa and Ganymede helped us to further constrain the magnetic field models, notably through the identification of a large magnetic anomaly in the northern hemisphere. Additionally, the study of the speed of the Io footprint along its reference contour suggests that a second anomaly regions may also exist in the North. In this work, we present a new and direct method to measure the altitude of the different footprint features. The main spot and the tail emissions have a peak altitude of 900 km while the peak altitude of the Trans-hemispheric Electron Beam spot is 700 km. These results suggest that the main spot and tail emissions are caused by the precipitation of electrons with a mean energy around 1 keV, far lower than the 55 keV value previously derived from spectral measurements. The vertical extent of these emissions is surprisingly broad (scale height ~400 km) and is best fitted with an incoming kappa electron energy distribution (spectral index ~2.3). This suggests that the electron acceleration is supplied by processes related to inertial Alfvén waves rather than by quasi-static potentials as proposed by some theoretical models. The size of the main footprint spot is carefully estimated on a much larger image sample than before: its length along the footpath is ~900 km while its width perpendicular to the footpath is <200 km. Larger lengths are sometimes observed but in that case, they are attributed to the mix of individual spots. The spot length is larger than the projected diameter of Io around the magnetic field lines but is consistent with recent simulations. As far as the Io footprint brightness is concerned, variations on two timescales have been studied. On timescales of minutes, systematic brightness fluctuation on the order of 30% (and going up to 50%) are observed. Additionally, cases of simultaneous variations of the main and the TEB spots are reported, which suggests that the process that triggers these fast variations is located close to the planet. Variations of the main spot brightness with the System III longitude of Io are also analyzed. Our new measurement method fully considering the multi-spot structure of the IFP and the real geometry of the observations provides more accurate estimates for the precipitating energy flux (between 100 and 500 mW/m for the main spot). The main spot brightness peaks at 110° and 290° longitude, which could be attributed either to an enhanced interaction strength when Io is near the dense torus center or to spots merging which is also observed to occur in these sector. Nevertheless, strong North-South asymmetries are also observed, which suggests that the surface magnetic field strength also influences the spots brightness. ---------------------------------------------------------------------- L'empreinte aurorale d'Io est l'une des signatures les plus impressionnantes de l'interaction Io-Jupiter. Présente dans chaque hémisphère, elle se situe à proximité des pieds des lignes de champ magnétique qui interceptent Io et se compose de plusieurs taches suivies d'une longue trainée. Cette étude vise à démontrer qu'une analyse minutieuse de l'empreinte UV d'Io basée sur les observations des instruments STIS et ACS du Télescope Spatial Hubble peut apporter des informations cruciales sur les processus physiques qui sont en jeu. Cette thèse est organisée autour de questions relativement basiques: Qu'est-ce que l'empreinte d'Io?, Où se trouve-t-elle?, A quelle altitude se trouve-t-elle?, Quelle est sa taille? et enfin Quelle est sa brillance?. Les réponses à ces questions ont de profondes implications pour la compréhension du phénomène. Parmi les résultats principaux de ce travail, il y a la découverte inattendue d'une faible tache aurorale apparaissant en amont de la tache principale dans un hémisphère alors que les seules taches observées dans l'hémisphère opposé sont situées en aval. L'étude détaillée de la distance inter-taches remet en question les précédents modèles décrivant la morphologie de l'empreinte. Nous proposons ici une nouvelle interprétation de certaines de ces taches: elles seraient causées par des électrons initialement accélérés le long des lignes de champ dans la direction opposée à Jupiter, qui ensuite traverseraient le plan équatorial sous la forme de faisceaux d'électrons et qui précipiteraient finalement dans l'hémisphère opposé en générant la tache du Faisceau d'Electrons Trans-hemisphérique (FET). Les informations fournies par la position des empreintes de satellites ne se limitent pas à l'interaction entre Io et la magnétosphère de Jupiter. L'analyse des contours parcourus par les empreintes d'Io, d'Europe et de Ganymède permet de mieux contraindre les modèles de champ magnétique joviens, entre autre à travers l'identification d'une importante anomalie magnétique dans l'hémisphère nord. De plus, l'étude de la vitesse de l'empreinte d'Io le long du contour de référence suggère qu'elle pourrait être accompagnée d'une deuxième anomalie dans cet hémisphère. Dans cette étude, nous présentons une méthode directe pour mesurer l'altitude des différentes sous-structures qui forment l'empreinte. Le pic d'émissions de la tache principale et de la trainée est situé à 900 km d'altitude alors que celui de la tache FET est à 700 km. Ces résultats suggèrent que la tache principale et la trainée sont la conséquence de la précipitation d'électrons ayant une énergie moyenne d'approximativement 1 keV, une valeur largement inférieure aux 55 keV déduits à partir de précédentes mesures spectrales. L'extension verticale de ces émissions est étonnamment large (hauteur d'échelle: ~400 km) et la distribution d'énergie des électrons incidents qui reproduit au mieux les observations est une distribution kappa d'indice spectral ~2.3. Cela suggère que l'accélération des électrons est liée à des ondes d'Alfvén inertielles plutôt qu'aux potentiels quasi-statiques proposés par certains modèles théoriques. La taille de la tache principale a été mesurée sur un ensemble d'images beaucoup plus étendu qu'auparavant: sa longueur le long du contour est de ~900 km alors que sa largeur telle que mesurée perpendiculairement à celui-ci est de <200 km. Des longueurs plus importants sont parfois observées mais elles résultent de la superposition partielle de plusieurs taches individuelles. La longueur des taches est plus grande que la projection du diamètre d'Io le long des lignes de champ, ce qui était prévu par des simulations récentes. En ce qui concerne la brillance des taches, deux échelles de temps ont été étudiées en particulier. A l'échelle de la minute, nous avons mis en évidence des fluctuations de l'ordre de 30% de la brillance moyenne et pouvant atteindre jusqu'à 50 % de celle-ci. Dans certains cas, on observe des variations corrélées de la tache principale et de la tache FET, ce qui suggère que le processus qui induit ces variations rapides se situe près de la surface de Jupiter. Les variations de la brillance de la tache principale en fonction de la longitude Système III d'Io ont également été analysées. Notre nouvelle méthode de mesure prend pleinement en compte la géométrie de l'observation ainsi que le fait que l'empreinte est composée de différentes taches, ce qui permet une estimation plus précise du flux d'énergie incident (entre 100 et 500 mW/m pour la tache principale). La brillance de la tache principale possède deux maxima, un à 110° et un autre à 290° de longitude. Ces augmentations de brillance peuvent avoir deux origines: soit elles sont dues à l'augmentation de l'intensité de l'interaction entre Io et le plasma quand Io est proche du centre du tore, soit elles sont liées à la superposition des taches principales et FET qui se produit également dans ces secteurs. Néanmoins, de fortes asymétries Nord-Sud sont aussi observées, ce qui semble indiquer que l'intensité du champ magnétique de surface joue aussi un rôle en ce qui concerne la brillance des spots.