L'unité de masse, le kilogramme, est la dernière unité de base du système international à être définie par un étalon matériel. Sa définition, datant de 1901, se trouve limitée par la stabilité du matériau formant le prototype international. Des dérives allant jusqu'à 2 μg par an sont d'ailleurs observées au niveau des copies du prototype international en platine iridié. Pour tenter d'améliorer la précision sur la détermination de l'unité de masse, différentes expériences ont débuté afin de relier le kilogramme à une constante fondamentale de la physique. L'un de ces programmes a pour nom "balance du watt"et vise à établir un lien entre des mesures mécaniques et des mesures électriques. Cette voie se présente à l'heure actuelle comme l'expérience la plus prometteuse. Dans le dispositif expérimental français, l'utilisation de l'alliage de Pt-Ir n'est pas envisageable comme étalon de masse de référence. Les recherches se sont alors orientées vers des alliages en or platiné et autres métaux précieux. En parallèle la dissémination de l'unité de masse aux multiples et sous multiples du kilogramme de 1 g à 10 kg s'effectue généralement à l'aide d'étalons en acier inoxydable. Si la stabilité de la masse du prototype international n'est pas assurée, ce phénomène est encore plus accentué au niveau de ces étalons secondaires. Pour profiter de l'amélioration attendue de la conservation de l'unité de masse, il faut améliorer la stabilité de ces étalons. La caractérisation de nouveaux alliages métalliques pour réaliser des étalons et l'étude de leur stabilité devient donc nécessaire.

Les fontaines atomiques, basées sur une transition micro-onde du Césium ou du Rubidium, constituent l'état de l'art des horloges atomiques, avec une exactitude relative avoisinant 10^{-16}. Il apparaît cependant clairement aujourd'hui qu'il sera difficile de dépasser significativement ce niveau de performance avec un dispositif de ce type.<br /><br />L'utilisation d'une transition optique, toutes choses étant égales par ailleurs, ouvre la perspective d'une amélioration de 4 ou 5 ordres de grandeur de la stabilité et de l'incertitude relative sur la plupart des effets systématiques. Les effets liés au mouvement des atomes peuvent être, quant à eux, contrôlés d'une façon totalement différente, en les piégeant dans un réseau optique pour éviter la phase de vol ballistique caractéristique des fontaines. Le point clef de cette approche réside dans le fait que les paramètres de ce piège peuvent être ajustés de façon à s'affranchir du déplacement lumineux si l'on sélectionne une transition d'horloge faiblement permise J=0 -> J=0.<br /><br />A cet égard, l'atome de strontium est l'un des candidats les plus prometteurs, la transition ^1S_0 -> ^3P_0 présente une largeur naturelle de 1 mHz, et plusieurs autres transitions facilement accessibles peuvent être utilisées en vue d'un refroidissement laser efficace des atomes jusqu'à une température de 10 µK. Ce manuscrit de thèse d'une part démontre la faisabilité expérimentale d'une horloge à réseau optique basée sur l'atome de strontium, et d'autre part expose une évaluation préliminaire de l'exactitude relative avec l'isotope fermionique ^{87}Sr, à un niveau de quelques 10^{-15}.

Une méthode de calcul de forçage optimal a été employée afin d'analyser le caractère amplificateur sélectif de bruit d'écoulements compressibles pariétaux. Une telle approche inclut la prise en compte de croissances non-modales induites par la non-normalité des équations de Navier-Stokes linéarisées. La méthode numérique repose sur le calcul de la matrice résolvante globale et la résolution d'un problème aux valeurs propres associé à un problème d'optimisation. Les densités d'énergie des forçages et réponses optimaux calculés pour une couche limite supersonique ont pu être reliés à la courbe neutre expérimentale obtenue par Laufer et Vrebalovich, à condition de contraindre la localisation du forçage en amont de la branche inférieure. Par la suite, une étude paramétrique en nombre de Mach de la réceptivité 2D d'une interaction choc/couche limite laminaire a permis de caractériser le développement d'instabilités convectives de Kelvin-Helmholtz et Tollmien-Schlichting (TS) à haute fréquence. La réceptivité basse fréquence de ce système a été mise en relation avec la résonance d'un mode global stable. Par ailleurs, une extension de la méthode numérique 2D a été proposée pour le calcul de perturbations 3D. Son application au calcul du forçage optimal d'une couche limite à M=4.5 a permis de mettre en évidence la croissance non-modale 3D de streaks ainsi que le développement d'ondes TS obliques dont la croissance, en régime compressible, est favorisée par rapport à celle des ondes 2D. Cette étude a également permis d'observer la croissance du mode de Mack à plus haute fréquence. / Parietal compressible flows have been studied by means of optimal forcing computations in order to characterize the noise amplifier nature of these flows. This approach is able to take into account the non-modal growth of linear perturbations induced by the non-normality of the linearized Navier-Stokes equations. The numerical strategy is based on the computation of the global resolvent matrix and an eigenvalue problem stemming from an optimization problem. Optimal forcing and response energy densities of a supersonic boundary layer have been linked to the experimental neutral curve obtained by Laufer et Vrebalovich, provided that the forcing localization is constrained upstream from the lower branch. Afterwards, a parametric study with respect to the Mach number of the 2D receptivity of the laminar shock wave/boundary layer interaction flow has allowed to analyze the growth of Kelvin-Helmholtz and Tollmien-Schlichting instabilities (TS) occurring at high frequencies. At low frequencies, the receptivity of the system has been linked to the resonance of a stable global mode. Furthermore, the 2D numerical method has been extended to allow the computation of 3D perturbations. This approach has been applied to a supersonic boundary layer flow at M=4.5 in which the 3D non-modal growth of streaks has been identified, as well as the development of oblique TS waves, whose growth is larger than the one associated to 2D waves in compressible regime. This study has also allowed to detect the growth of Mack mode at higher frequencies.

Le présent travail portait sur l'étude des effets de la supplémentation haptique sur la stabilité posturale debout et assise du sujet jeune et âgé. La question si les informations haptiques fournies par un support mobile améliorent la stabilité autant qu'un support fixe a peu été étudiée. Le présent travail visait à contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents à l'effet stabilisateur potentiel d'un support type « canne mobile ». Les analyses portaient sur le centre de pression (COP). Les résultats des premières deux études confirment notre hypothèse générale sur l'effet de la supplémentation haptique indépendant de l'âge et de la mobilité du support. Si une résistance suffisante est fournie à l'opposé des oscillations du corps par le support les participants amélioraient leur stabilité. Dans la troisième étude, nous avons également manipulé des entrées visuelles et les résultats suggèrent qu'un manque de vision peut être compensé par la supplémentation. Dans la quatrième étude, nous avons également analysé la coordination inter-segmentaire. Les résultats suggèrent un meilleur contrôle postural avec la supplémentation alors qu'elle n'influence pas la coordination inter-segmentaire. La cinquième étude visait à déterminer si la supplémentation permettait d'améliorer la robustesse du système à des perturbations. Les résultats suggèrent que les sujets jeunes réduisent le temps de la première correction du COP avec la supplémentation alors que les sujets âgés corrigent leur COP plus tôt que les jeunes et ne bénéficient pas de cette dernière. Les résultats expérimentaux laissent envisager l'application du paradigme « canne mobile » à la locomotion. / This work was dedicated to the study of the effects of haptic supplementation on postural stability of young and old adults during standing and sitting tasks. The question of whether haptic information provided by a mobile support improves stability similar to a fixed support has been rarely studied. The present work aimed to contribute to a better understanding of the underlying mechanisms of the potential stabilizing effect of haptic information provided by a cane-like support. The analysis focused on the center of pressure (COP). The results of the first two studies confirmed our general hypothesis about the effect of haptic supplementation independent of age and the mobility of the support. If sufficient resistance is provided by the support against body sway participants improved their postural stability. In the third study, we also manipulated visual inputs and the results suggested that a lack of vision can be compensated due to supplementation. In the fourth study, we also analyzed the inter-segmental coordination. The results suggested a better postural control due to supplementation whereas it does not affect the inter-segmental coordination. The fifth study aimed to determine whether haptic supplementation improves the system's robustness to sudden perturbations. The results suggested that only young participants reduce the time to the first COP correction due to supplementation while elderly correct the COP earlier than young adults, even without additional haptic information, and therefore do not benefit from haptic supplementation. Overall, the experimental results open the way for the application of the “mobile-stick” experimental paradigm to locomotion.

Cette thèse porte sur l’analyse mathématique de différents modèles de la digestion anaérobie. Dans la première partie, nous étudions un modèle à quatre étapes avec dégradation enzymatique du substrat (matière organique) qui peut être sous forme solide. Nous étudions l’effet de l’hydrolyse sur le comportement du processus de la digestion anaérobie et de la production du biogaz (méthane et hydrogène). Nous considèrons, dans un premier modèle, que l’hydrolyse se fait d’une manière enzymatique, alors que dans un second, nous supposons qu’elle est réalisée par un compartiment microbien. Les modèles considérés incluent l’inhibition de croissance des bactéries acétogènes, méthanogènes hydrogénétrophes et acétoclastes par plu- sieurs substrats. Pour étudier l’effet de ces inhibitions en présence de l’étape de l’hydrolyse, nous étudions dans un premier temps un modèle sans inhibition. Nous déterminons les équilibres et nous donnons des conditions nécessaires et suffisantes pour leur stabilité. L’existence et la stabilité des équilibres sont illustrées avec des diagrammes opératoires. Nous montrons que le modèle avec hydrolyse enzymatique change la production du méthane et d’hydrogène. En outre, l’introduction du com- partiment hydrolytique microbien donne de nouveaux équilibres et affecte les régions de stabilité. Nous prouvons que la production de biogaz est maximale en un seul point d’équilibre selon les paramètres opératoires et nous déterminons le taux maxi- mal de biogaz produit, dans chaque cas. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à un modèle à deux étapes décrivant les phases de l’acétogénèse et de la méthanogénèse hydrogénotrophe. Le modèle représente une relation de syntrophie entre deux espèces microbiennes (les bactéries acétogènes et méthanogènes hydro- génotrophes), avec deux substrats à l’entrée (l’acide gras volatile et l’hydrogène), incluant les termes de mortalité et l’inhibition de croissance des bactéries acéto- gènes par un excès d’hydrogène dans le système. L’analyse de l’existence et de la stabilité des équilibres du modèle donne naissance à un nouvel équilibre qui peut être stable selon les paramètres opératoires du système. En utilisant les diagrammes opératoires, on remarque que, quelle que soit la région de l’espace considérée, il existe un seul équilibre localement exponentiellement stable. Cette étude est géné- ralisée dans le cas où la croissance des bactéries méthanogènes hydrogénotrophes est inhibée. Ce modèle donne naissance à deux équilibres strictement positifs et une bistabilité. Nous illustrons, en utilisant les diagrammes opératoires l’effet de cette inhibition sur la réduction des régions de coexistence et l’émergence de régions de bistabilité. / This PhD thesis focuses on the mathematical analysis of different anaerobic digestion (AD) models. In a first part, we study a 4-step model with enzymatic degradation of the substrate (organic matter) that can partly be under a solid form. We investigate the effects of hydrolysis on the behavior of the AD process and the production of biogas (namely, the methane and the hydrogen). We consider, in a first model, that the microbial enzymatic activity is constant, then we take into consideration an explicit hydrolytic microbial compartment for the substrate biodegradation. The considered models include the inhibition of acetogens, hydroge- notrophic methanogens and acetoclastic methanogens growth bacteria. To examine the effects of these inhibitions in presence of a hydrolysis step, we first study an inhibition-free model. We determine the steady states and give sufficient and neces- sary conditions for their stability. The existence and stability of the steady states are illustrated by operating diagrams. We prove that modeling the hydrolysis phase by a constant enzymatic activity affects the production of methane and hydrogen. Furthermore, introducing the hydrolytic microbial compartment yields new steady states and affects the stability regions. We prove that the biogas production occurs at only one of the steady states according to the operating parameters and state variables and we determine the maximal rate of biogas produced, in each case. In the second part, we are interested in a reduced and simplified model of the AD pro- cess. We focus on the acetogenesis and hydrogenetrophic methanogenesis phases. The model describes a syntrophic relationship between two microbial species (the acetogenic bacteria and the hydrogenetrophic methanogenic bacteria) with two in- put substrates (the fatty acids and the hydrogen) including both decay terms and inhibition of the acetogenic bacteria growth by an excess of hydrogen in the sys- tem. The existence and stability analysis of the steady states of the model points out the existence of a new equilibrium point which can be stable according to the operating parameters of the system. By means of operating diagrams, we show that, whatever the region of space considered, there exists only one locally exponentially stable steady state. This study is generalized to the case where the growth of the hydrogenetrophic methanogens bacteria is inhibited. This model exhibits a rich be- havior with the existence of two positive steady states and bistability. We illustrate by means of operating diagrams the effect of this inhibition on the reduction of the coexistence region and the emergence of a bistability region.

La thèse Analyse multifactorielle de l’influence de l’environnement sur la stabilité et la locomotion humaine, propose des recherches théoriques et expérimentales dans le domaine complexe des influences du milieu environnant, à travers ses paramètres spécifiques, sur les performances de la locomotion et d’équilibre stable du corps humain. Elle met ensemble plusieurs domaines pour l’obtention d’une évaluation statistique des influences provenant des paramètres signifiants du milieu environnant sur la locomotion et sur l’équilibre stable, représentés par le centre de pression et par les forces générées dans la zone plantaire. La thèse est structurée en huit chapitres dont quatre sont concernés à l’introduction, les objectifs de la thèse, les conclusions, les contributions originales et le mode de valorisation de la recherche, ainsi qu’aux directions futures de développement, alors que les quatre suivants développent successivement, d’une manière consistante, le sujet de thèse débutant avec l’étude bibliographique dans le domaine spécifique, suivi de l’étude et l’analyse des paramètres spécifiques du milieu environnant, l’analyse de la locomotion et de la stabilité humaine et l’analyse expérimentale des influences de l’environnement sur la stabilité et la locomotion humaine. Elle contient 195 pages, 147 de figures, 22 tableaux et 5 annexes étendues sur 50 pages concernant les recherches expérimentales.Durant le programme de recherche, l’auteur a élaboré et publié 13 articles dans les proceedings des manifestations scientifiques en Roumanie et à l’étranger et a participé à deux contrats de recherche. / The thesis Contributions to research concerning the influences of the environment on human stability and locomotion proposes theoretical and experimental researches in the very complex domain of the influences of environment, described through its specific parameters, on locomotion and stable equilibrium of human body’s performances, characterized by pressure center and by the forces generated in the plantar area. The thesis is structured in eight chapters and, among them: four are concerned on introduction, thesis objectives, conclusions, original contribution and thesis valorization (published papers and research grants)/future research directions. The next four develop, consistently, the thesis subject, beginning with critical analyze of the specialized literature that is followed by the analyze of specific parameters of the environment, the analyze of the human locomotion and stability and of influences of environment on human locomotion and stable equilibrium. It contains 195 pages, 147 figures and 22 tables and is accompanied by 5 annexes on 50 pages concerning the experimental research. During the research program, the author elaborated and published 13 papers in the proceedings of different scientific events in Romania and abroad and was a part of two research teams for scientific grants.

Cette thèse porte sur la modélisation de nano-fils ferromagnétiques. La première par-tie est consacrée à la dérivation par processus asymptotique d'un modèle uni-dimen-sionnel de nano-fil ferromagnétique fini, courbé, torsadé et de section elliptique non constante, soumis à un courant électrique. Nous utilisons ensuite le modèle asympto-tique de jonction de fils pour considérer deux cas :- celui d'un fil infini présentant un coude dans la deuxième partie.-celui un fil rectiligne infini sur lequel on branche perpendiculairement un fil fini dans la troisième partie.Dans chacun des cas précédents, on explicite toutes les solutions stationnaires. Nous étudions ensuite la stabilité de ces solutions, en concluant que le coude et la jonction sont des points attracteurs du mur. Dans la dernière partie, nous introduisons une mé-thode numérique de type différences finis d'ordre 2 en espace adaptée à la simulation des systèmes de réseaux de nano-fils. Après avoir établi numériquement l'ordre de convergence de la méthode, nous validons le schéma en simulant soit des phénomènes décrits dans la littérature, soit des propriétés décrites de manières théoriques dans les parties précédents.Ainsi, nous calculons d'abord le seuil de Walker pour un fil rectiligne. De plus, nous vé-rifions que la configuration du mur est stable dans un fil pincé même en présence d'un petit champ appliqué dans la direction du fil. Par la suite nous vérifions les résultats de stabilité pour les cas d'un fil coudé de longueur finie et d'un jonction de trois fils finis. Enfin, nous étudions la propagation de plusieurs murs dans un réseau de fils sous forme d'un peigne en injectant un courant électrique. Dans cette partie toutes les simulations numériques sont faites en Python avec quelques visualisations en Matlab. / This thesis focuses on the modeling of ferromagnetic nanowires. In the first part, we derive a one-dimensional asymptotic model for the dynamics of the magnetic moment in a twisted ferromagnetic nanowire with variable elliptical cross-section, curvature and torsion, subjected to an electric current. Then, we use the new one-dimensional model to consider two cases: - the case of an infinite ferromagnetic nanowire having a bend in the second part.- the second case is when we connect perpendicularly a finite straight wire on a straight infinite horizontal wire in the third part.In both cases, we prove the existence of static solutions. We study the stability of these solutions, we conclude that the bend and the junction attract the wall profiles. In the last part, we introduce a finite difference of order 2 in space adapted to the si-mulation of nanowire network systems. After having numerically established the order of convergence of the method,we validate the scheme by simulating either phenomena described in the literature, or properties described in theoretical ways in the previous parts.We calculate the Walker field limit, for a straight wire. In addition, we verify that the wall configuration is stable in a pinched wire even in the presence of a small field ap-plied in the direction of the wire. Then we check the stability results for the case of a finite bent wire and a junction of three finite wires. Finally, we study the propagation of several walls in a network of wires in the form of a comb by injecting an electric current. In this part all the numerical simulations are made in Python with some visua-lizations in Matlab.

The main work for Qiujing PAN’s PhD thesis is to develop the stability analysis for underground structures, which contains two parts, deterministic model and probabilistic analysis. During his 1st year of PhD research, he has mainly finished the deterministic model study. In the 2nd year, I developed a probabilistic model for high dimensional problems. / In the contemporary society, the utilization and exploitation of underground space has become an inevitable and necessary measure to solve the current urban congestion. One of the most important requirements for successful design and construction in tunnels and underground engineering is to maintain the stability of the surrounding soils of the engineering. But the stability analysis requires engineers to have a clear ideal of the earth pressure, the pore water pressure, the seismic effects and the soil variability. Therefore, the research aimed at employing an available theory to design tunnels and underground structures which would be a hot issue with high engineering significance. Among these approaches employed to address the above problem, limit analysis is a powerful tool to perform the stability analysis and has been widely used for real geotechnical works. This research subject will undertake further research on the application of upper bound theorem to the stability analysis of tunnels and underground engineering. Then this approach will be compared with three dimensional analysis and experimental available data. The final goal is to validate new simplified mechanisms using limit analysis to design the collapse and blow-out pressure at the tunnel face. These deterministic models will then be used in a probabilistic framework. The Collocation-based Stochastic Response Surface Methodology will be used, and generalized in order to make possible at a limited computational cost a complete parametric study on the probabilistic properties of the input variables. The uncertainty propagation through the models of stability and ground movements will be evaluated, and some methods of reliability-based design will be proposed. The spatial variability of the soil will be taken into account using the random field theory, and applied to the tunnel face collapse. This model will be developed in order to take into account this variability for much smaller computation times than numerical models, will be validated numerically and submitted to extensive random samplings. The effect of the spatial variability will be evaluated.

Dans cette thèse, on étudie la stabilité orbitale d’états stationnaires de modèles mathématiques de type "Hamiltonian mean-field", dits modèles HMF. Cette étude est d’abord menée d’un point de vue théorique en utilisant des méthodes variationnelles. Puis, elle est menée d’un point de vue numérique en commençant par l’élaboration de schémas conservant exactement des états stationnaires. Le Chapitre 2 présente une étude théorique de la stabilité orbitale des états stationnaires du modèle HMF Poisson. Plus précisément, on prouve la stabilité orbitale d’une grande classe d’états stationnaires solutions du système HMF avec potentiel de Poisson. Ces états stationnaires sont des minimiseurs d’un problème à une, deux ou une infinité de contraintes d’une certaine fonctionnelle. La preuve s’appuie sur une approche variationnelle. Cependant le caractère borné du domaine empêche l’utilisation des techniques usuelles basées sur des invariances d’échelles. On introduit alors de nouvelles méthodes, spécifiques à ce problème, mais demeurant dans l’esprit des outils de réarrangements introduits pour le système de Vlasov-Poisson. En particulier, ces méthodes permettent de considérer un nombre arbitraire de contraintes et aboutissent à un résultat de stabilité pour une grande classe d’états stationnaires. Dans le Chapitre 3, on construit des schémas numériques conservant exactement des états stationnaires donnés. Ces schémas modélisent mieux la propriété de stabilité orbitale que les schémas classiques. Puis, on propose un schéma plus général en construisant un schéma qui conserve tous les états stationnaires des modèles HMF. Pour finir, à l’aide de ces schémas, est menée une étude numérique de la stabilité des états stationnaires du système de HMF Poisson qui vient compléter l’étude théorique du Chapitre 2. / In this thesis, we study the nonlinear orbital stability of steady states of "Hamiltonian mean-field" models, called HMF models. First, this study is being done theoretically by using variational methods. It is then carried out numerically by building numerical schemes wich exactly preserve steady states. Chapter 2 presents a theoretical study of the orbital stability of steady states which are solutions to the HMF Poisson system. More specifically, the orbital stability of a large class of steady states which are solutions to the HMF system with Poisson potential is proved. These steady states are obtained as minimizers of an energy functional under one, two or infinitely many constraints. The proof relies on a variational approach. However the boundedness of the space domain prevents us from using usal technics based on scale invariance. Therefore, we introduce new methods which, although specific to our context, remain somehow in the same spirit of rearrangements tools introduced for the Vlasov-Poisson system. In particular, these methods allow for the incorporation of an arbitrary number of constraints, and yield a stability result for a large class of steady states. In Chapter 3, numerical schemes exactly preserving given steady states are built. These schemes model the orbital stability property better than the classic ones. Then, a more general scheme is introduced by building a scheme wich preserves all steady states of HMF models. Lastly, by means of these schemes, we conduct a numerical study of stability of steady states solutions to HMF Poisson system. This completes the theoretical study in Chapter 2.

Les temporalités désignent tout à la fois le caractère de ce qui s'inscrit dans le temps et une forme d’agencement du passé, du présent et du futur. L’évolution du droit de la famille marque le passage du modèle traditionnel, fondé sur l’idée d’un mariage perpétuel et source de pérennité des liens familiaux à un nouveau modèle, empreint de « présentisme », construit sur l’indissolubilité du couple parental. Devant le risque de dyschronie de la famille et de rupture du continuum de liens familiaux abandonnés à l’instabilité provoquée par la contraction du temps conjugal, le législateur a été amené à renforcer et à consolider la parenté. L’objectif parait de plus en plus de faire survivre le « couple parental » au « couple conjugal », au nom des intérêts bien compris de l’enfant. On observe, dès lors, un déplacement de la durée de la conjugalité à la parenté. Dans une logique de dissociation de la conjugalité et de la parenté, le temps subjectif, conditionnel et instantanéiste de la conjugalité - s’oppose au temps objectif, inconditionnel et perpétuel de la parenté. / Temporalities signify both all that which, by its nature, occurs in time, and an organization of the past, present and future. The evolution of family law has marked the passage from a traditional model, one based on the idea of perpetual marriage and a source of unending family ties, to a new model imprinted by “presentness”, one built on the indissolubility of the parental couple. Legislators are being led to reinforce and consolidate ideas of parenthood as they are faced with the risks presented by familial desynchronization and of the breakdown of the continuity of family ties abandoned due to the instability met by the shortened time of conjugal life. It would seem that the goal is to let the “parental couple” outlive the “conjugal couple” in order to serve the best interests of the child. Consequently, we can observe a shift in duration from conjugality to parenthood. Through a logical reasoning of disassociating the conjugal from the parental, the conditional, subjective and transitory time of conjugality becomes contradictory to the unconditional, objective and perpetual time of parenthood.