Les Quantum Dots (QDs) sont des nanocristaux de semiconducteurs qui possèdent des propriétés optiques hors du commun. Leur utilisation comme sondes en biologie nécessite leur solubilisation dans l'eau, grâce à une chimie de surface adaptée, qui influence la taille finale du QD, ses propriétés optiques et son interaction avec l'environnement biologique. Nous avons développé un nouveau ligand, l'acide dihydrolipoïque-sulfobétaïne (DHLA-SB), qui permet d'obtenir des QDs à la fois petits, stables dans une vaste gamme de pH, dans des solutions saturées en sel et dans le temps, et avec une très faible adsorption non spécifique sur les cellules. Nous avons observé et caractérisé le comportement intracellulaire des QDs DHLA-SB au cours du temps et nous l'avons comparé à celui de deux autres classes de QDs : cette étude a clairement montré l'influence de la chimie de surface sur le devenir intracellulaire des nanoparticules et a révélé une stabilité accrue des QDs DHLA-SB. Nous nous sommes également intéressés à la fonctionnalisation des QDs avec la streptavidine (SA) ou la biotine afin de marquer spécifiquement des cellules vivantes ou fixées. Les QDs-SA DHLA-SB obtenus ont permis de suivre un récepteur membranaire ou encore de marquer de façon spécifique une protéine biotinylée à l'intérieur de cellules vivantes, bien plus efficacement qu'avec les QDs-SA commerciaux (Invitrogen). Enfin, nous avons proposé d'utiliser les QDs DHLA-SB pour améliorer une technique de microscopie à illumination structurée, la microscopie HiLo bicouleur, et obtenir une coupe optique (type image confocale) d'échantillons biologiques épais en une seule image.

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Les sujets principaux de ce travail sont les suivants: Après un chapitre d'introduction consacré à un exposé sur l 'importance du phénomène, où l'on distinguera les problèmes posés par les mouvements de terrain naturels de ceux qui sont la conséquence de l'activité humaine, avec une mention particulière à l'aspect juridique des mouvements de terrain, la première partie s'intéressera à la description de tous les mouvements de terrain réels et de leurs différents aspects , de façon à aboutir à une classification fondée sur des critères d'observation et permettant de distinguer divers types de mouvement que l'on pourra étudier par des procédés distincts. Cette étude aboutit à la définition et à la description du glissement de terrain et est illustrée par l' exemple de M0NTAUD (Isère). Nous nous sommes ensuite préoccupés de l'estimation de la stabilité des pentes en passant en revue d'une part tous les facteurs qui interviennent sur cette stabilité, ainsi que l'état actuel des connaissances à propos de ces facteurs, et les moyens que l'on a pour les déterminer, et d'autre part les méthodes qui permettent l'estimation de cette stabilité. Nous avons par principe exclu toute recherche en direction de mét hodes très élaborées, donc théoriquement les plus précises, faisant appel à l ' informatique et cela pour plusieurs raisons : de telles méthodes existent actuellement et semblent donner de bons résultats; nous n 'étions pas en mesure d'effectuer de longs travaux sur ordinateur dans le cadre de ce travail ; enfin et surtout nous avons cherché une méthode qui soit d 'un emploi simple tant par ses bases mathématiques que par les moyens matériels qu'elle nécessite , afin de pouvoir être utilisée par le maximum de personnes. Un paragraphe est consacré au rappel de tous les facteurs régissant la stabilité des pentes: loi rhéologique et conditions aux limites . Nous envisageons ensuite les deux voies qui peuvent conduire à l'estimation de la stabilité des pentes: la voie descriptive tout d'abord qui fait appel à l'observation et au relevé de tous les renseignements offerts par chaque cas de stabilité ou d'instabilité (donc résolu par la nature) et qui peut conduire soit à une étude comparative des problèmes, faisant alors appel à l'expérience de l'observateur, soit à un traitement statistique, si le nombre d'observations est suffisant, permettant de définir l'influence relative des différents paramètres: une méthode est proposée, illustrée par l'exemple des glissements d'EN BRUNET (Savoie) ; cette voie descriptive, utilisable surtout par le naturaliste, peut apporter une aide notable à l'ingénieur placé devant de grands phénomènes naturels; l' étude théorique, au contraire, doit apporter au géologue un outil simple et efficace pour chiffrer la stabilité; après un passage en revue des différentes méthodes de calcul, nous avons retenu celles de FELLENIUS et de BISHOP simplifiée qui peuvent être utilisées par le calcul à la main; pour évaluer la validité de ces méthodes , nous les avons appliquées à un certain nombre de cas (pentes stables et instables) parfaitement décrits dans la littérature; ceci nous a permis d ' établir que la méthode de FELLENIUS, affectée d'un coefficient correcteur, donne des résultats très valables pour définir la limite de stabi lité d'une pente; nous avons donc défini, à partir de cette méthode qui est la plus simple d 'emploi, un coefficient probable FP , égal au coefficient de FELLENIUS FF, majoré de 0, 12 , et dont nous indiquons les limites de précision qui sont en accord avec la précision que l'on peut espérer des différents relevés et essais sur le terrain et en laboratoire. Un exemple d' uti isation "inverse " de la méthode est donné (glissement de SAINT JEAN DU BRUEL, Aveyron) qui consiste à chercher la va l e ur des paramètres mécaniques d'un terrain au moment de sa rupture (FP = 1) afin d'étudier l'évoluti on de la stabilité en fonction des diverses modifications des conditi ons du terrain . La dernière partie de ce travail est consacrée à l' étude de l'inf luence de l ' eau sur la stabilité , car ce sont le plus souvent des modifications des conditions hydrauliques d'un massif qui conduisent à sa rupture ; nous passons tout d ' abord en revue la modification de chaque paramètre régissant la stabilité à la suite de variations des conditions hydrauliques , afin de discuter l 'importance relative de leur influence sur la stabilité ; un court paragraphe est ensuite consacré au comportement de l'eau dans le sol en fonction de sa nature et de sa structure géologique, de façon à indiquer à quels problèmes hydrauliques peuvent conduire les différents types de sols ; enfin nous avons voulu chiffrer l 'influence de la position d 'une nappe , à l'intérieur d ' un talus, sur la stabilité de celui -ci : on a donc calculé la variation du coefficient de sécurité probable de ce talus en fonction de sa hauteur et de sa pente , de la position de la nappe , de la densité , de la cohésion et du frottement interne du sol supposé homogène ; cela conduit à un cahier d' abaques qui est présenté à la fin de cet ouvrage .

L'objectif technique majeur de cette thèse se rapporte au développement d'un outilde simulation numérique fiable et robuste adapté à la maîtrise et la connaissance dufonctionnement mécanique des ouvrages géotechniques. Cet outil de simulation doitnotamment permettre une maîtrise des scénarii les plus pénalisants pour leur tenue,notamment sous l'aléa sismique.La qualité des résultats d'un tel outil dans le cadre de la méthode des éléments finisest fonction du modèle de comportement utilisé, de la qualité de l'intégration dumodèle et de sa résolution numérique. Dans le cadre de ce travail, le modèleélastoplastique de comportement cyclique des sols de l'ECP (dit de Hujeux) a étéintroduit dans Code_Aster selon un schéma d'intégration implicite, permettant ainsiune représentation fine et précise des phénomènes mis en jeu durant l'aléasismique. Ce modèle possède également l'avantage d'être adapté au comportementde différents types de sols dans le cadre des milieux poreux sous l'hypothèse despetites déformations. Après validation sur des chemins de chargement variés, lemodèle est à présent utilisé pour la simulation de la construction par couches, de lamise en eau et de la tenue sismique de barrages en terre.Le caractère non standard et adoucissant de ce modèle conduit à mettre en oeuvredes techniques de régularisation pour résoudre le problème de dépendancepathologique des résultats aux maillages lors de l'apparition de modes de ruinelocalisée. Le modèle de second gradient de dilatation est utilisé en complément aumodèle de comportement de Hujeux pour contrôler la largeur des bandes delocalisation apparaissant sur les structures étudiées. La prise en compte d'unecinématique enrichie permet de rendre objectives aux maillages les réponses desstructures durant leur phase d'adoucissement mais n'instaure pas l'unicité dessolutions aux problèmes posés suite aux instabilités. Dans le cadre d'essaisbiaxiaux drainés sur des matériaux dilatants exprimés au sein des milieux dusecond gradient de dilatation, il est apparu une dépendance de la largeur desbandes de cisaillement à l'état de contraintes initial en plus des propriétés desmatériaux.A partir d'un exemple analytique d'une bande de matériau cisaillée, cettedépendance a pu être exprimée, comparée et maîtrisée en fonction des paramètresde régularisation par rapport aux résultats des simulations numériques. L'extensionde cette approche à un cas de stabilité de pente sous chargement d'une fondationsuperficielle a ensuite été entrepris. La dépendance des largeurs de bandes à l'étatde contraintes initial est apparue comme un élément clé de la maîtrise du couplageentre le modèle de second gradient de dilatation et les modèles de type Cam-Clay

Les travaux effectués, dans le cadre de cette thèse, concernent l'analyse et la synthèse de systèmes dynamiques continus complexes de grande dimension. Pour la classe des systèmes étudiés, est mise en exergue en particulier l'importance du choix de la description des systèmes sur l'étendue des résultats pouvant être obtenus lorsque la méthode d'étude de la stabilité est fixée.L'utilisation des normes vectorielles comme fonction d'agrégation et du critère pratique de Borne et Gentina pour l'étude de la stabilité, associée à la description des systèmes par des matrices caractéristiques de forme en flèche, a permis l'élaboration de nouvelles conditions suffisantes de stabilisabilité de systèmes dynamiques continus non linéaires, monovariables et multivariables, formulées en théorèmes et corollaires.Ces résultats obtenus, pour une classe de processus, pouvant être caractérisés par des matrices instantanées de forme en flèche mince, ont été généralisés au cas des matrices quelconques, pouvant être mises sous forme en flèche mince généralisée ou en flèche épaisse.Les critères élaborés, soit pour l'analyse de la stabilité soit pour la synthèse d'une loi de commande stabilisante, sont ensuite exploités, avec succès, pour la formulation de nouvelles conditions suffisantes de vérification des propriétés de synchronisation, d'anti-synchronisation et de synchronisation hybride de systèmes chaotiques du type maître-esclave, d'un grand intérêt, en particulier, pour garantir une transmission sécurisée

Les activités de recherches menées dans le cadre de cette thèse sont divisées en deux parties: Dans la première partie de cette thèse, nous allons présenter un cas particulier du problème de classification des solutions algébriques de l'équation de Painlevé 6. Ce cas simple se produit quand une solution algébrique donnée satisfait chaque membre d'une famille non-triviale d'équations. Une telle famille non-triviale d'équations contenant au moins deux éléments distincts satisfait toute la famille correspondante à la droite affine contenant ces deux éléments. Ainsi, toute famille non-triviale définie comme précédent, correspondant à un plan affine de l'espace des paramètres. Dans cette partie, nous donnons une classification de tous ces espaces affines avec leurs solutions algébriques associées. La preuve du théorème n'utilise pas la notion d'équations de Picard-Fuchs. On pourra constater que les solutions coïncident avec les solutions obtenues récemment par Doran qui a utilisé des déformations des surfaces elliptiques avec quatres fibres singulières et leurs équations de Picard-Fuchs associées. Dans la suite, on va essayer de donner une explication partielle de cette coïncidence. Rappelons que chaque solution d'une équation de Painlevé 6 donnée est gouvernée par une déformation isomonodromique d'un système Fuchsian approprié possédant quatre points singuliers. Nous disons qu'une telle déformation est géométrique si le système fondamental de solutions est entièrement constituté d'intégrales Abéliennes, qui dépendent algébriquement du paramètre de déformation. Une déformation géométrique d'un système Fuchsien est isomonodormique et définit une solution algébrique d'une équation de Painlevé 6 appropriée. Quand ceci est vrai, nous disons que la solution algébrique de l'équation de Painlevé 6 est d'origine géométrique. Nous montrons que lorsque une solution satisfait une famille d'équations de Painlevé 6, alors ils existent aux moins deux autres familles d'équations de Painlevé 6, telles que cette solution soient d'origine géométrique pour les deux familles. Dans le deuxième partie, on va présenter quelques définitions et notions de base sur les systèmes à retard. Le modèle choisi sera présenté, ainsi que l'existence et l'unicité des solutions pour les équations différentielles fonctionnelles (EDFR) associées. On introduit les méthodes des fonctionnelles de Lyapunov-Krasovskii et de fonction de Razumikhin, qui donnent des conditions suffisantes pour assurer la stabilité de ces systèmes à retard. Puis, on considère des classes de systèmes incertains à retard dans l'état et dans la commande. En utilisant des techniques de Lyapunov, on propose des classes de contrôleurs continus, qui assurent la stabilité globale uniforme exponentielle de ces systèmes en boucle fermée, en imposant quelques conditions assorties sur les incertitudes. La fonction de Laypunov quadratique du système nominal stable (c'est-à-dire, le système assosié en l'absence des incertitudes et du retard) est utilisé comme fonction de Lyapunov candidate du système global. Puis, on va étudier la stabilité absolue d'une classe de systèmes à retard de type de Lurie. Cette classe est présentée comme une interconnexion du feedback d'un système dynamique linéaire et d'une non-linéarité staisfaisant la condition du secteur. En utilisant quelques inégalités intégrales, on obtient une nouvelle condition suffisante de stabilité absolue présentée sous forme d'inégalités matricielles linéaires (LMI). Cette condition améliore celle donnée par Han. Par la suite, on utilisera cette nouvelle condition pour construire un contrôleur basé sur un observateur dépendant du retard, tel que le système erreur soit présenté comme une interconnexion du feedback d'un système linéaire et d'une non-linéarité multiple dépendante aussi du retard et satisfaisant la condition du secteur. Dans la conception de l'observateur, on va étendre les travaux d'Arcak, Kokotovic et Fan dans le cas sans retard.

Le thème principal de cette thèse est l'application d'outils de la théorie du contrôle à des problèmes de modélisation et de gestion de pêcheries. L'objectif est de se doter d'outils d'estimation et régulation de la taille des stocks d'une population de poissons. Plus particulièrement nous nous intéressons aux problèmes de synthèse d'observateurs et d'étude de stabilité de certains modèles discrets d'une population de poissons soumise à l'action de la pêche. Nous proposons des observateurs pour deux modèles discrets de populations de poissons dont l'un est un modèle structuré en classe d'âge et l'autre plus général est un modèle structuré en classe de stade. Nous validons ensuite les observateurs par des données réelles. Nous nous sommes aussi intéressés à la question de l'analyse de la stabilité d'un modèle discret d'une population de poissons structuré en classe de stade. En considérant la fonction de recrutement de Berverton et Holt, nous établissons à l'aide d'une fonction de Lyapunov quadratique que l'équilibre non trivial du modèle est globalement asymptotiquement stable. Nous montrons par la suite que nous pouvons stabiliser par feedback le modèle au point d'équilibre correspondant à un effort de pêche constant.

Alors que les techniques culturales sans labour sont de plus en plus utilisées par les agriculteurs, leurs effets sur les propriétés physiques du sol restent encore mal documentés en particulier lorsqu'elles sont associées à des apports d'effluents d'élevage. L'objectif de ce travail était d'évaluer l'effet du non labour associé à l'apport d'effluent d'élevage sur la structure et la perméabilité du sol en étudiant plus particulièrement le rôle de l'activité lombricienne. Ce travail repose sur un dispositif expérimental mis en place à Kerguéhennec (Bretagne, France) depuis 8 années sur lequel sont comparées six pratiques culturales croisant trois techniques de travail du sol (le labour conventionnel, le travail superficiel, le semis direct) et deux types de fertilisation (minérale et fumier de volaille). Dans une première partie de ce travail nous nous sommes intéressés aux méthodes pour quantifier les biostructures lombriciennes (galeries et déjections) et à l'impact des pratiques culturales sur leur abondance. Dans une deuxième partie nous avons mesuré l'effet conjoint des pratiques culturales et des biostructures lombriciennes sur la stabilité structurale des agrégats, la macroporosité et la perméabilité du sol au cours d'une année culturale. Ce travail démontre la difficulté de quantifier les biostructures lombriciennes, en particulier les déjections. Nous avons proposé différents indicateurs qui, lorsqu'ils sont combinés, permettent une bonne estimation de l'abondance des déjections. Nos résultats confirment que l'abondance des biostructures est augmentée en semis direct et sous apport de fumier de volaille ; nous montrons par ailleurs que ces biostructures évoluent au cours de l'année culturale sous l'effet du climat, du travail du sol et probablement de l'activité physiologique des lombriciens. Le travail du sol modifie considérablement les propriétés physiques du sol, alors que l'apport d'effluent d'élevage n'a pas d'effet. Le non labour (semis direct et travail superficiel) augmente la stabilité structurale des agrégats du sol : cette augmentation n'est pas expliquée par l'activité lombricienne. Le semis direct présente les plus faibles valeurs de macroporosité et de perméabilité du sol, alors que l'activité lombricienne y est la plus importante. Les propriétés physiques du sol évoluent au cours de l'année culturale au même titre que les biostructures. La stabilité structurale évolue sous l'effet du climat, de la même façon pour toutes les modalités étudiées. La perméabilité des sols travaillés évolue sous l'effet du climat, du travail du sol et de l'activité lombricienne. Ces différents facteurs agissent sur une classe de pores du sol, les macropores inter-agrégats de forme complexe. La perméabilité du sol sous semis direct évolue sous l'effet du climat et de l'abondance des déjections lombriciennes, sans modification significative de la taille et forme de la macroporosité du sol. Ainsi dans les conditions expérimentales de cette étude, le travail superficiel est la modalité qui présente les meilleures propriétés physiques du sol ; l'apport d'effluent d'élevage n'agit pas sur celles-ci. Ce travail met aussi en évidence le rôle important des déjections lombriciennes sur les variations à court terme de la perméabilité du sol.

Ce travail représente une contribution pour progresser dans la compréhension du phénomène complexe des glissements de versants sédimentaires sur des plans de stratification. On a combiné les approches géologique et mécanique, de façon à analyser les expériences et concepts qui les influencent, directement ou indirectement. Un versant sédimentaire, est le résultat d'une série de phénomènes naturels (dépôt, diagénèse, épigénie, contraintes tectoniques, érosion, etc.), qui ont déterminé et/ou modifié ses caractéristiques et propriétés mécaniques (hétérogénéité, anisotropie, discontinuités, déformations, inclinaison, etc.). Ici la considération de l'effet d'échelle est fondamental. D'autre part, le glissement d'un versant n'a lieu que lorsque les conditions géologiques et mécaniques sont favorables; leur recherche est l'objectif des études de stabilité. Les méthodes et formules courantes pour le calcul de la stabilité des masses rocheuses, représentent mal les conditions des versants. La taille de ces structures (10/4 à 10/8 m3), est à l'origine d'une forte hétérogénéité de la résistance au glissement et des conditions d'équilibre; les déformations tectoniques le long des joints peuvent invalider les formules de résistance au cisaillement, surtout entre des couches à module de déformation contrasté. L'évaluation de la résistance au glissement sur un plan de stratification doit considérer, en plus des conditions géologiques, les matériaux qui s'y trouvent, la morphologie de la surface et l'influence de l'eau. L'analyse de stabilité d'un versant, doit être axée vers la détermination de l'influence de la variation des divers facteurs qui contrôlent l'équilibre, !e «coefficient de sécurité» n'ayant pas une signification intinsèque utile. On présente l'analyse rétrograde du Claps-de-Luc (Drôme), écroulement historique dont une grande partie de la surface de glissement est encore visible. La reconstitution topographique est décrite, et on déduit, à partir de l'analyse de l'influence sur la stabilité de plusieurs conditions, la cause probable du glissement.

Cette étude analyse l'effet de la structure du sol sur le transfert particulaire par l'érosion hydrique diffuse. Le travail s'appuie sur des simulations de pluie en laboratoire et sur la détermination de la composition granulométrique agrégée des fragments de sol produits par les processus érosifs. Chacun des processus érosifs — désagrégation, mise en mouvement par la pluie, transfert par splash et transport par le ruissellement — est étudié séparément afin de mieux appréhender les mécanismes physiques impliqués. La réalisation de bilans de masse à partir des flux mesurés permet d'identifier la sélectivité granulométrique de la mise en mouvement par la pluie et du transport par le ruissellement. Du fait de cette sélectivité, la composition des fragments de sol mis à disposition des processus conditionne l'intensité des flux érodés. À partir de ces résultats, un modèle de prédiction de l'exportation des sédiments par l'érosion diffuse est ébauché. Ce modèle conduit à la prise en compte de la dynamique structurale des sols dans la modélisation déterministe de l'érosion hydrique diffuse.