La compréhension des phénomènes d'adsorption des protéines aux interfaces solides liquides est un élément clé dans la conception et l'utilisation de membranes artificielles et de matériaux biocompatibles. Devant la complexité des phénomènes, les études fondamentales et leurs modélisations revêtent une importance stratégique. Les techniques de fluorescence et de polarisation de fluorescence résolues dans le temps permettent à de très faible concentration d'obtenir des informations tant sur l'environnement direct que sur le mouvement d'une molécule émettrice. Par ailleurs, les techniques de fluorescence confocales rendent possibles quant à elles la visualisation d'un volume parfaitement localisé de l'ordre du femtolitre. <br />La fluorescence intrinsèque des protéines ou le marquage direct par un chromophore ne rendent pas toujours compte simplement du mouvements des protéines. De ce fait, Nous avons synthétisé une sonde fluorescente composée de biotine éthylènediamine et d'alexa fluor 594. Ce marquage permet d'obtenir un temps de corrélation unique l de 32 ns, compatible à celui attendu pour une protéine de géométrie sphérique de masse molaire de 66 KDa. Durant ce travail de thèse, nous avons développé un dispositif optique innovant permettant d'effectuer des études d'adsorption sous flux par des mesures de fluorescence et de polarisation de fluorescence résolues dans le temps en mode confocal. Le dispositif mise au point permet d'obtenir une résolution spatial de 1,2 µm soit un volume de l'ordre du femtolitre qu'il est possible de déplacer dans une cuve d'épaisseur de 230 µm. En fluorescence dynamique, les valeurs de temps de corrélation et de durée de vie de fluorescence obtenue sont similaires avec ceux obtenus en mesure de fluorescence classique.<br />Enfin, nous avons suivi la cinétique d'adsorption et l'évolution des profile de concentration de l'avidine lors du processus d'adsorption sur une surface modèle (mica) et sur une membrane d'hémodialyse (AN-69).

Dans nos expériences nous étudions les mécanismes moléculaires de la friction aux interfaces solide-liquides simples et tout particulièrement le rôle des interactions solide-liquide et de la rugosité, à l'échelle nanométrique. Nous utilisons une technique de vélocimétrie laser en champ proche (VLCP) développée récemment au laboratoire et qui permet de mesurer directement la vitesse moyenne du fluide à la paroi. Les précédentes expériences avaient mis en évidence qu'un liquide simple l'hexadécane, glissait à la paroi, en condition de mouillage total ou en condition de mouillage partiel. Nous élargissons la technique de la VLCP pour l'étude d'un autre liquide simple, le squalane en apportant des modifications sur les conditions expérimentales à appliquer. Les résultats sur différentes surfaces lisses, en condition de mouillage total ou en condition de mouillage partiel, montrent que le squalane tout comme l'hexadécane, présente un glissement à la paroi (la longueur de glissement observée est beaucoup plus grande que la dimension des molécules de fluides). Ce glissement est moins important sur surface mouillante que sur surface non-mouillante, mais est toujours présent. Cependant le squalane glisse toujours moins que l'hexadécane sur surface identique. Nous attribuons cette différence vis à vis du glissement, à la forme de la molécule de liquide. En effet, pour une tension superficielle voisine, la molécule de squalane (alcane ramifié) est beaucoup plus ronde et compacte que celle de l'hexadécane (alcane linéaire). Pour caractériser les effets de la rugosité sur le glissement, nous avons étudié le comportement de l'hexadécane sur différentes surfaces à rugosité contrôlée à l'échelle nanométrique. Ces surfaces sont fabriquées en greffant sur une monocouche lisse d'oligomères SiH terminés, des nanoparticules de polymères hyperbranchés dont on fait varier la dimension et la densité de greffage. Nous présentons qualitativement les rôles respectifs de la hauteur et de la dimension latérale de la rugosité sur la diminution du glissement à la paroi. Ces résultats sont comparés avec les récentes simulations numériques.

Les nanofils de silicium (Si) sont des nano-objets à une dimension. Ils font l'objet de beaucoup d'intérêt ces dernières années en raison de leurs bonnes propriétés et leur grand potentiel d'applications. Pour ces applications, il est important de parfaitement contrôler la croissance de ces objets ainsi que leurs dopages. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail de thèse est la modélisation de la croissance des nanofils de Si et la métrologie à l'échelle atomique de la composition des nanofils. Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié le taux de croissance (longueur) ainsi que l'évolution de la morphologie des nanofils, en particulier l'effet d'effilage. Plusieurs modèles sont proposés selon la nature des nanofils synthétisés via différentes méthodes d'élaboration: Dépôt Chimique en phase Vapeur et Epitaxie par Jets Moléculaires. Les taux de croissance varient selon les méthodes de synthèse. Le modèle reproduit fidèlement les données expérimentales. L'influence des conditions expérimentales sur la morphologie des nanofils est également étudiée dans cette partie. L'objectif de la seconde partie de ce travail est la métrologie des impuretés (catalyseur et dopant) dans les nanofils de Si. Cette étude est réalisée à l'aide de la technique de Sonde Atomique Tomographique (SAT). Cette technique permet une analyse à l'échelle atomique, dans l'espace réel et en trois dimensions de l'objet analysé. Des nanofils synthétisés par différentes techniques telles : la gravure chimique, la méthode Vapeur-Liquide-Solide (VLS) et la méthode Solide-Liquide-Solide (SLS), en utilisant différents catalyseurs de croissance tels Au, In et Sn, sont étudiés. La présence d'atomes des catalyseurs dans les nanofils se trouve être un phénomène général. Un travail sur la métrologie des dopants a également été réalisé. La concentration des dopants et leurs distributions dans les nanofils synthétisé par gravure chimique est inchangée. En revanche, dans les nanofils de Si dopés via un mécanisme de croissance VLS, une structure cœur-coquille avec un cœur sous-dopé et une coquille sur-dopée est observée. Ceci est retrouvé quelque soit la morphologie du nanofil et la nature chimique du dopant. Un modèle basé sur la diffusion latéral (via la surface du nanofil) des dopants est proposé afin de reproduire les profils expérimentaux observés et aussi préciser une voie d'incorporation possible des dopants.

Le transfert en solution est un mécanisme de déformation des roches sédimentaires, qui se traduit par une réduction de porosité et une compaction de la roche. A de grandes profondeurs d'enfouissement (environ 3km), les minéraux des grains se dissolvent dans le fluide du contact intergranulaire, sont transportés par diffusion dans le contact vers le pore, et se déposent sur les surfaces libres des grains. Notre étude est basée sur un modèle de deux grains en contact ayant subi un début de dissolution, et modélisés par deux sphères tronquées. Le contact entre deux grains est simplement représenté par une zone limitée par deux interfaces planes, bien que cette zone soit en réalité constituée de contacts solides et de fluide libre interconnecté, structure connue sous le nom d'îles et chenaux. A cette échelle, une loi de contact phénoménologique permet de relier la vitesse de raccourcissement du grain à la force thermodynamique du transfert en solution, qui est fonction de l'énergie libre d'Helmholtz, de la contrainte normale intergranulaire, et d'un terme relatif à la diffusion. La contrainte normale intergranulaire peut être ainsi exprimée en fonction des quantités relatives à la dissolution et à la diffusion, et en fonction du taux de raccourcissement des grains. Cette contrainte intergranulaire constitue la condition aux limites sur l'interface solide/solide, du problème mécanique. La pression de fluide est la condition de chargement appliquée sur l'interface solide/pore.<br />Une approche analytique de la résolution de ce problème permet de comprendre que la singularité en contrainte au point de jonction entre la zone de contact et le pore, a pour origine la discontinuité du chargement, entre le chargement sur l'interface solide/solide (la contrainte normale intergranulaire), et la pression de fluide sur l'interface solide/pore. Cette singularité est retrouvée par les calculs éléments finis.<br />La méthode numérique permet de constater que l'approximation qui consiste à négliger l'énergielibre d'Helmholtz dans la force thermodynamique est valable pour les différentes tailles de grains considérées dans ce travail (entre 0.1mm et 2mm). On montre également que la distribution de la contrainte intergranulaire est de moins en moins parabolique lorsque le grain s'aplatit. Il en est de même lorsque la taille de grain est plus faible, donc lorsque la diffusionest le processus dominant.<br />La loi de fluage (approchée) qui donne la vitesse de raccourcissement du grain en fonction de la force thermodynamique (sans l'énergie d'Helmholtz) permet de constater que plus la taille de grain diminue, plus le processus de diffusion est rapide : la dissolution est dans ce cas le mécanisme qui gouverne le transfert en solution.<br />A une échelle plus petite, on s'intéresse à la stabilité d'une interface solide/fluide en faisantune analyse de stabilité en 3D. Le mode d'instabilité dominant est une onde dont le front est perpendiculaire à la direction de la contrainte effective de compression maximale. Les résultats de cette analyse sont cohérents avec les observations expérimentales en ce qui concerne l'orientation et la longueur d'onde de l'instabilité. La non-conformité concernant les gradients des longueurs d'ondes et le taux de croissance sont discutés.

L’extraction d’éléments d’intérêt (terres rares, métaux lourds, métaux de transition, radionucléides) de de minerais conventionnels ou non conventionnels (mines urbaines) et d’effluents industriel ou nucléaire est un enjeu majeure dans les procédés d’extraction, de recyclage et/ou de décontamination.Un grand nombre de solides organiques et inorganiques, chélatants ou échangeurs d’ions, ont été développés pour un tri ionique sélectif par procédé solide/liquide.L’introduction covalente de ligands spécifiques dans le squelette de la résine permet d’augmenter la sélectivité vis-à-vis d’une cible métallique par la nature des agents de complexation, leurs sites de chélation et leur rigidité.L’objectif de cette thèse recouvre d’une part la synthèse de systèmes chélatant réactifs, leur polymérisation pour la préparation des résines « super »chélatantes et d’autre part, l’évaluation des polymères pour l’extraction/séparation d’ions, les terres rares étant plus particulièrement ciblées.A partir de résines formo-phénolique incorporant du catéchol et la 8-hydroxyquinoléine qui sont des précurseurs phénoliques, nous avons pu montrer que la récupération sélective du germanium été possible vis-à-vis du silicium ou du zinc en fonction de leur proportion dans la matrice polymérique.La synthèse des précurseurs phénoliques intégrant des ligands comme l’acide diglycolamique et les diglycolamides a permis la mise en œuvre de résine pour la récupération des terres rares. Une étude sur la compréhension de la synthèse des résines ainsi que leurs performances d’extraction a ainsi été réalisée et a pu mettre en évidence le potentiel de ces résines pour la récupération et valorisation des terres rares.Une ouverture vers d’autres possibilités de synthèses de ce type de résines (matériaux poreux, sous forme de mousse…) est également proposée pour permettre d’augmenter les surfaces de contacts lors des extractions solide-liquide et ainsi augmenter les performances de ces matériaux. / Extraction of specific targeted species (rare earth, heavy metals, transition metals, radionuclides) from industrial (mining deposit and urban mining) and nuclear effluents is an important issue in the recycling and / or decontamination processes. A large number of organic and inorganic solids, chelating or ion-exchanging materials, have been developed for selective ionic separation by solid / liquid process. Metal-specific ligands incorporate in the structure of the resin itself is an interesting way to perform ion separation taking the advantage of the selectivity of chelating agents. The aims of this project are firstly the synthesis of chelating original systems and then prepare specific ion exchange resins.From formo-phenolic resins incorporating catechol and 8-hydroxyquinoline, we have been able to show that the selective recovery of germanium from silicon or zinc was possible, , depending on their proportion of each phenolic precursors in the polymeric matrix.The synthesis of the phenolic precursors integrating ligands such as diglycolamic acid and diglycolamides allowed the use of resin for the recovery of rare earths elemnets. A study on the understanding of the synthesis of resins as well as their performance of extraction was thus realized and was able to highlight the potential of these resins for the recovery and valorization of the rare earths elements.An opening towards other possibilities of synthesis of this type of resins (porous materials, in the form of foam, etc.) is also proposed in order to increase the contact surfaces during solid-liquid extractions and thus increase the performance of these materials.

Ce mémoire reporte dans une première partie les études menées sur des polymères à empreintes moléculaires (MIP) en extraction solide-liquide (SPE). La nature des interactions polymère-analyte, l’influence de la composition de la matrice de l’échantillon et la sélectivité des MIPs sont étudiés.La première application concerne l’extraction de molécules ciblées dans un extrait de plante. Deux MIPs respectivement préparés à partir de l’acide méthacrylique (MAA) et l’acide itaconique (IA) et avec respectivement la catharanthine et la vindoline comme molécule empreinte ont montré leur sélectivité sur des solutions standards puis sur un extrait de plante. Des expériences de réactivité croisée réalisées sur des molécules analogues à la molécule empreinte (alcaloïdes dimères) montrent la spécificité de reconnaissance des analytes par les MIPs. Le MIP-catharanthine est caractérisé par les isothermes de Scatchard et sa capacité est évaluée en SPE à partir de l’extrait de Catharanthus roseus. Un MIP préparé à partir de MAA avec la vinorelbine comme molécule empreinte a été appliqué à des matrices aqueuses salines pour l’extraction de la vinflunine et de son métabolite dans du plasma bovin et de l’urine. Des rendements d’extraction élevés ont été atteints grâce à une étude de l’impact des sels et au choix de solvants de lavage adaptés à la matrice. Une deuxième partie montre la simplicité d’utilisation et la sensibilité de la détection conductimétrique sans contact à couplage capacitif (C4D) lors de l’analyse du contre-ion et du principe actif dans des composés pharmaceutiques en électrophorèse capillaire (EC). La technique de la double injection a permis l’analyse simultanée des cations et des anions. La méthode EC-C4D développée est appliquée aux alcaloïdes Vinca et à différents médicaments avec des contre-ions anioniques ou cationiques. / This thesis reports in a first part results obtained with molecularly imprinted polymers (MIP) during solid liquid extraction. Polymer-analyte interactions, composition of the sample matrix and selectivity of MIPs have been studied.The first application concerned the extraction of molecules in a plant extract. Two MIPs respectively prepared from the methacrylic acid (MAA) and itaconic acid ( IA) and with respectively catharanthine and vindoline as template showed their selectivity on standard solutions then on a plant extract. Experiments of cross reactivity performed with analogue of the template (dimers alkaloids) have proved the specificity of analytes recognition by the MIPs. The MIP-catharanthine is characterized by Scatchard isotherms and its capacity was estimated from the extract of Catharanthus roseus. A MIP prepared from MAA with the vinorelbine as template was applied in salt aqueous matrices for the extraction of vinflunine and its metabolite in bovine plasma and urine. High extraction recoveries were reached with a study of the impact of salts and the choice of washing solvents adapted to the matrix. The second part showed the simplicity of use and the sensibility of capacitively coupled contactless conductivity detection (C4D) for the analysis of counter-ion and active principle in pharmaceutical compounds in capillary electrophoresis (CE). The technique of double injection allowed the simultaneous analysis of cations and anions. The developed method EC-C4D was applied to Vinca alkaloids and various medicines with anionic or cationic counter-ions.

Le secteur de la méthanisation à la ferme ou territoriale connait un fort développement, entrainant la production de grandes quantités de digestats. Si la fraction solide de ces digestats est généralement utilisée en tant qu’amendement organique, la fraction liquide peut être valorisée par la récupération des éléments minéraux bien que la présence de composés organiques pose des problèmes de traitement et d’élimination. Les objectifs de cette thèse sont i) de caractériser la fraction liquide des digestats et donner des premiers éléments pour leur futur traitement et ii) d’expliquer la variabilité des composés résiduels présents dans cette fraction liquide en relation avec l’origine des substrats, les paramètres du procédé de méthanisation et le type de séparation solide/liquide. Dans une première partie, nous avons caractérisé de manière détaillée onze digestats issus d’installations industrielles de co-digestion. Le fractionnement par neuf filtrations successives de la fraction liquide des digestats a permis de quantifier la contribution des matières en suspension, des colloïdes grossiers et fins et des matières dissoutes aux différents paramètres physico-chimiques et biologiques. Il a été montré la faible biodégradabilité aérobie des composés organiques dont la majeure partie se trouve dans la matière en suspension (> 1,2 µm). Pour élargir la base de données, nous avons caractérisé dix-huit digestats supplémentaires et un digestat de boues de station d’épuration dont les fractions liquides ont été fractionnées par deux filtrations successives (1,2 μm et 1 kDa). L’analyse en composantes principales, la classification hiérarchique et la matrice de corrélation réalisées sur l’ensemble des 30 digestats ont mis en avant l’impact majeur des techniques de séparation solide/liquide sur la composition de la fraction liquide des digestats. Dans le groupe des techniques de séparation hautement performantes, des sous-groupes ont permis de distinguer les digestats à base de boues d’épuration, ceux à base de lisiers porcins et ceux issus de procédés piston thermophiles. Dans le groupe des procédés de séparation à faible performance, les teneurs en DCO et matières sèches de la fraction liquide des digestats ont été corrélées aux teneurs en cultures énergétiques et fumiers bovins dans l’alimentation. Finalement, pour l’ensemble des digestats, le paramètre SUVA, lié à la teneur en matière aromatique et à la stabilisation des composés, a été corrélé au temps de séjour des digesteurs. Pour comprendre l’origine des composés résiduels observés dans la fraction liquide des digestats issus de la co-digestion avec de fortes proportions de fumier bovin, quatre réacteurs CSTR alimentés avec respectivement de la paille de blé, de la bouse de vache et du fumier ont été conduits pendant 48 semaines. Les performances de méthanisation ont mis en évidence le caractère âgé du fumier qui avait été partiellement dégradé pendant le stockage à la ferme. Ainsi la fraction liquide du digestat du fumier a présenté les plus fortes concentrations en composés organiques qui en outre présentaient une complexité, mesurée par fluorimétrie 3D, plus élevée que les autres substrats. La fraction liquide du digestat issue de la méthanisation de la paille a révélé les plus fortes proportions de DCO dans les fractions colloïdales et dissoutes. La faible biodégradabilité des composés organiques et leur forte proportion dans les matières en suspension suggèrent le développement de procédés physico-chimiques de séparation tels que la coagulation pour le traitement de la fraction liquide des digestats. / Agricultural and centralized biogas plants are facing a fast development, leading to the production of huge amounts of digestates. Whereas the solid fraction of digestates is used as fertilizer, the liquid fraction can be valorized by the recovery of mineral materials, although the presence of organic compounds may be problematic for the treatment and disposal of this effluent. The objectives of this thesis are: i) to characterize the liquid fraction of digestates and to provide guidelines for its further treatment, ii) to explain the variability of residual compounds in the liquid fraction of digestates in relation with substrate origin, process parameters and the type of solid-liquid separation. In a first part, eleven digestates from full scale codigestion plants were thoroughly characterized. Their liquid fractions were fractionated by nine successive filtrations, which allowed quantifying the contribution of suspended particles, coarse and fine colloids and dissolved matter on several physico-chemical and biological parameters. Organic compounds were mainly found in suspended particles (> 1.2 µm) and presented low aerobic biodegradability. To enlarge the data base, eighteen more digestates from codigestion and one digestate from waste activated sludge were characterized; their liquid fractions were fractionated by two successive filtrations (1.2 μm and 1 kDa). Principal component analysis, hierarchical clustering analysis and correlation matrix carried out on the 30 digestates set, highlighted the major impact of the solid-liquid separation process on the composition of the liquid fraction of digestates. In the high performance separation process group, subgroups allowed separating digestates from sewage sludge, digestates from pig manure and digestates from plug-flow thermophilic processes. In the low performance separation process group, COD and total solids concentration in the liquid fraction of digestates were correlated to the percentage of energy crops and cow manure in the feed. Finally, SUVA parameter which accounts for aromatic compounds content and the stabilization of organic matter, was correlated to the retention time in digester for the whole digestates set. To understand the origin of residual compounds in the liquid fraction of digestates from co-digestion of high proportions of cattle manure, four CSTR reactors fed with wheat straw, cow dung and cow manure were operated for 48 weeks. Anaerobic digestion performances showed that cow manure had undergone some aerobic degradation during its storage at the farm. Therefore, the liquid fraction of manure digestate had the highest concentrations in organic compounds. In addition, these organic compounds had the highest complexity measured by 3D fluorimetry. The low biodegradability of organic compounds and their high percentage in suspended particles suggest the development of physico-chemical separation process such as coagulation for the treatment of the liquid fraction of digestates

Dans un contexte d’augmentation constante des volumes de boues d’épuration à traiter, l’optimisation du traitement des boues est un enjeu primordial. Les étapes de traitement, et de transport mettent en jeu des écoulements qu’il est nécessaire de comprendre et de prédire afin, par exemple, de pour pouvoir estimer les pertes de charges en conduite ou bien pour dimensionner les installations de pompage. D’un point de vue physique, les boues peuvent être considérées comme une suspension de particules dans un gel suspendant. Ainsi, le comportement rhéologique des boues d’épuration présente des similitudes importantes avec les suspensions colloïdales et les gels polymériques. Ces trois types de matériaux, i.e. les boues d’épuration, les gels colloïdaux et les suspensions polymériques, présentent un comportement rhéologique complexe dépendant du temps et de la sollicitation imposée. Ils présentent un comportement dual, solide aux contraintes faibles, et liquide pour des contraintes élevées. La transition solide-liquide est généralement modélisée par la définition d’un seuil de contrainte ou de déformation, supposé séparer les régimes solide et liquide. Cependant, cette notion de seuil suppose une transition abrupte, et s’oppose aux observations expérimentales qui mettent en évidence une transition continue et progressive. L’étude de la littérature a permis de mettre en évidence une nécessité d’améliorer la compréhension et la modélisation du phénomène de transition solide-liquide. De plus, il est nécessaire d’unifier la description des régimes solide et liquide sous un même modèle, afin de mettre en lien une continuité mathématique avec le caractère continu et progressif du phénomène physique modélisé. Une analyse des résultats disponibles dans la littérature nous a permis de construire un modèle mathématique unique pour décrire le comportement solide et le comportement liquide des matériaux étudiés. Les hypothèses posées à partir de la littérature pour construire ce modèle ont ensuite été validées expérimentalement. Le modèle proposé est basé sur la décomposition de la complaisance du matériau en la somme d’une contribution solide et d’une contribution liquide, dépendant du temps, de la sollicitation appliquée et de l’histoire du matériau. Ce modèle permet une description commune des comportements solides et liquides du matériau, en tenant compte de l’existence d’une élasticité résiduelle y compris pour des contraintes élevées, et d’une dissipation visqueuse faible pour les contraintes faibles, conformément aux résultats expérimentaux. Ces travaux de thèse ont permis de mettre en évidence le fait que le mécanisme de transition solide-liquide était piloté non pas par la contrainte ou par la déformation, mais par la complaisance du matériau. De plus, ils ont permis d’ouvrir la voie à une nouvelle manière d’appréhender la thixotropie et la transition solide-liquide des matériaux pâteux. En effet, le comportement d’un matériau pâteux est piloté par deux paramètres : un module élastique plateau correspondant à un état totalement structuré, et une viscosité infinie correspondant à un état totalement déstructuré. Ces paramètres intrinsèques au matériau sont alors pondérés par des évolutions de la microstructure, menant à une compétition entre les effets élastiques et les effets visqueux. Ainsi, la différence entre un comportement de type loi de puissance et un comportement de type loi de puissance à seuil peut être expliquée simplement par l’apparition d’effets élastiques non négligeables. / In a context of constant increasing volumes of wastewater treatment sludge, optimizing the treatment of sludge appears to be crucial. Each step of treatment and transportation involves flows. It appears necessary to understand and predict these flows in order, for example, to estimate pressure drops in pipes or to size properly pumping facilities. In a physical point of view, sludge can be considered as a suspension of particles in a gel. Thus, its rheological behaviour presents significant similarities to that of colloidal suspensions of polymeric gels. These three types of materials, i.e. wastewater treatment sludge, colloidal suspensions and polymeric gels, present a complex rheological behaviour which depend on both time and the applied solicitation. They exhibit a dual behaviour, solid at low shear stresses, and liquid when the applied shear stress is high. The solid-liquid behaviour is generally modelled by defining a critical shear stress or a critical strain, supposed to be the limit between the solid and liquid regimes. Nevertheless, this concept implies an abrupt transition, unlike experimental observations showing a continuous and progressive transition. The study of the literature permitted to highlight the need to improve the understanding and modelling of the solid-liquid transition. Moreover, it appears necessary to unify the description of the solid and liquid regime in a unique model, in order to link a mathematical continuity with thecontinuous and progressive nature of the physical phenomenon to model. The study of the results available in the literature permited us to build a unique mathematical model to describe both the solid behaviour and the liquid behaviour of the studied materials. The assumptions made from the literature results have thus been experimentally validated. The proposed model is based on the decomposition of the compliance of the material in the sum of a solid contribution and a liquid contribution, depending on time, the applied solicitation and the story of the material. This model permits a unique description of solide and liquid regimes of the material, taking into account the existence of a residual elasticity at high shear stresses, and a viscous dissipation for low shear stresses, in accordance with experimental results. This work permitted to highlight the fact that the solid-liquid transition mecanism is controlled by the compliance of the material, and not the shear stress or the strain. Moreover, it opened the way to a new way of understanding the thixotropy and the solid-liquid transition of pasty materials. Thus, the behaviour of a pasty material is controlled by two parameters : a plateau elastic modulus corresponding to a totally structured state, and an infinite viscosity corresponding to a totally destructured state. These parameters intrinsic to the material are pondered by the evolutions of the microstructure, leading to a competition between elastic and viscous effects. Thus, the difference between the power law behaviour and the Herschel-Bulkley behaviour can be simply explained by the apparition of elastic effects that can’t be neglected.

Dans ce mémoire on s'intéresse à la modélisation du changement de phase solide-liquide en convection naturelle et en convection forcée en utilisant l'équation de diffusion de la chaleur et une forme modifiée de la conductivité. Comme on ne cherche pas à résoudre le champ des vitesses, on intègre à l'intérieur de la conductivité modifiée les effets thermiques des mouvements convectifs, puis on résout l'équation de conduction en utilisant ces conductivités modifiées. L'objectif du mémoire est de prédire la position de l'interface solide-liquide en fonction du temps dans un processus de fusion ou de solidification en présence de convection, et ce avec un modèle conductif. Dans les deux cas types que nous avons traités, la valeur de la conductivité modifiée à utiliser dans le modèle conductif simplifié est d'abord estimée par une étude d'ordre de grandeur. Le premier cas type étudié est celui du changement de phase en présence de convection forcée se déroulant dans une conduite à paroi froide. On a réussi à développer une relation permettant d'obtenir la valeur de la conductivité modifiée directionnelle à utiliser dans le modèle conductif en fonction du nombre de Reynolds de l'écoulement ainsi que du facteur de forme de la conduite. Cette relation a montré de bons résultats en comparaison avec ceux issus d'un modèle numérique complet plus classique (CFD). Le deuxième cas type étudié est celui de la fusion d'un matériau sous l'effet de la convection naturelle à l'intérieur d'une enceinte. Nous avons réussi à paramétrer l'évolution des valeurs de conductivité modifiée à utiliser par notre modèle conductif, celles-ci sont fonction de l'avancement du front de fusion et du nombre de Nusselt. Cette modélisation est comparée à la fois avec les résultats fournis par un modèle numérique complet (CFD) mais aussi avec des résultats expérimentaux issus de la littérature. Ces comparaisons ont montré une bonne concordance entre notre modélisation et la réalité. / In this work we have developed an enhanced conduction model for predicting solid-liquid interface positions in convection-dominated phase-change processus. The flow field is not calculated and the effects of convection are taken into account via the modification of the material conductivity. Our objective is to obtain a good approximation of the solid-liquid interface evolution. It is shown that the enhanced thermal conductivity of the melt may be formulated in terms of directional thermal conductivity components and that their value may be correlated in terms of dimensional numbers obtained from an order of magnitude analysis. The proposed approach is then tested for two different cases. The first test case is devoted to forced convection dominated solidification in a duct while the second test case is concerned with buoyancy dominated melting in an enclosure. The results of the simulations using our conduction model are then compared with a full CFD model and in the case of melting in an enclosure experimental data, they show good agreements.

Les sous-produits qui proviennent de l’industrie du bois, particulièrement les nœuds, contiennent différents types de molécules qui peuvent être valorisées comme source de composants bioactifs pouvant répondre à des besoins thérapeutiques. C’est sur cette idée que le projet "Le Bois Santé" a été conçu. Grâce à la collaboration de plusieurs partenaires, le présent travail vise dans un premier temps à développer des procédés d’extraction "verts" (solide-liquide et supercritique) pour obtenir un extrait riche en lignanes à partir d’un mélange de nœuds d’épicéa commun et de sapin pectiné. Les effets des conditions opératoires sur le rendement d’extraction de chaque composé cible et sur l’activité anti-oxydante des extraits ont été déterminés. Afin d’étudier le procédé complet, le projet vise à étudier l’impact des procédés de concentration et de séchage de l’extrait à partir de l’évaporation sous vide et de la lyophilisation. De plus, la séparation et la purification des composés ont été développées et optimisées par simulation grâce à la technique de chromatographie frontale / By-products from wood industry, particularly knots, contain different types of molecules that can be valued as a source of bioactive components meeting therapeutic needs. It is on this idea that the project "Le Bois Santé" was designed. Through the collaboration of several partnerships, the present work aims initially to develop a "green" extraction processes (solid-liquid and supercritical) to obtain an extract rich in lignans from a mixture of norway spruce and silver fir knots. The effects of operating conditions on the extraction yield of each target compound and the antioxidant activity of the extracts were determined. To understand the entire process, the project aims to investigate the impact of concentration and drying processes using vacuum evaporation and lyophilisation. Moreover, the separation and purification of the compounds have been developed and optimized using frontal chromatography technique