Este trabalho consiste de três partes: Teoremas de coordenatização de Wedderburn e de Zorn, O problema de Nathan Jacobson e Teoremas de Fatorização de Kronecker para as superálgebras alternativas. Na primeira parte apresentamos os teoremas de coordenatização de Wedderburn e de Zorn e suas aplicações na teoria de representações das álgebras associativas e alternativas. Na segunda parte resolvemos um problema de longa data que foi anunciado por Nathan Jacobson sobre a descrição das álgebras alternativas que contém M&#8322(F ) (álgebra associativa de matrizes 2 × 2) com o mesmo elemento identidade. Na terceira parte damos uma prova independente que é válida em qualquer característica do clássico Teorema de Fatorização de Kronecker de Nathan Jacobson. Generalizamos esse resultado e provamos um teorema de Fatorização de Kronecker para as superálgebras alternativas cuja parte par contém O com o mesmo elemento identidade. Além disso, provamos um Teorema de Fatorização de Kronecker para as superálgebras alternativas que contêm a superálgebra associativa M(1|1)(F ) com o mesmo elemento identidade. Como Corolário desse resultado, respondemos a um análogo do problema de Jacobson para as superálgebras alternativas, isto é, descrevemos as superálgebras alternativas que contêm à superálgebra associativa M(1|1)(F ) com o mesmo elemento identidade. Finalmente, estudamos as representações das superálgebras alternativa simples O(4,4) e O[u]. Classificamos os bimodules sobre essas superálgebras e provamos alguns análogos do Teorema de Fatorização de Kronecker para as superálgebras alternativas que contenham O(4|4) ou O[u] com o mesmo elemento identidade / This work consists of three parts: Wedderburn and Zorn coordinatizations theorems, Nathan Jacobsons problem and Kroneckers Factorization theorems for alternative superalgebras. In the first part we present Wedderburn and Zorn coordinatizations theorems and their applications in the theory of representations of associative and alternative algebras. In the second part we solve a long standing problem that was announced by Nathan Jacobson on the description of alternative algebras containing M&#8322(F ) (associative matrix algebra 2 × 2) with the same identity element. In the third part we give an independent proof that is valid in any characteristic of Nathan Jacobsons classic Kronecker Factorization Theorem. We generalize this result and prove a Kronecker Factorization Theorem for alternative superalgebras whose even part contains O with the same identity element. In addition, we prove a Kronecker Factorization Theorem for alternative superalgebras containing the associative superalgebra M(1|1)(F ) with the same identity element. As a corollary of this result, we respond to an analogue of Jacobsons problem for alternative superalgebras, that is, we describe the alternative superalgebras containing the associative superalgebra M(1|1)(F ) with the same identity element. Finally, we study the representations of the simple alternative superalgebras O(4|4) e O[u]. We classify the bimodules on these superalgebras and prove some analogues of the Kronecker Factorization Theorem for alternative superalgebras containing O(4|4) or O[u] with the same identity element

Este trabalho apresenta uma possibilidade de leitura do espaço geográfico por meio das histórias em quadrinhos do gênero super-heróis - com ênfase em Batman - levando em conta a importância destes ícones e da linguagem quadrinhística no mundo moderno. Ao verificarmos como a paisagem é retratada nas aventuras dos super-heróis, buscamos interpretar as representações do espaço - e se possível os espaços de representação - e como elas ratificam e/ou legitimam os valores e idéias da sociedade que, direta ou indiretamente, as geraram: a sociedade americana/capitalista. A contribuição mais evidente da pesquisa consiste no fato de abordar uma temática ainda pouco explorada dentro dos estudos geográficos e ao mesmo tempo, estabelecer uma possível ponte interdisciplinar com a área de conhecimento da Comunicação / This paper provides a way to interpret geographic space trough the use of super-hero comics - mainly Batman - highlighting the importance of cultural icons and the comic book language in the modern world. We attempted to demonstrate that the landscape itself, as well as what this landscape represents, confirms or legitimizes the values and ideas of american/capitalist society which, directly or indirectly, generates them. The most important contribution of this paper lies in its application of the little used theme of super-hero comics in geographic studies. In addition, this study facilitates the establishment of an interdisciplinary bridge to the area of Communication studies

Différentes études précédentes ont démontré que IL-1β et PKA peuvent réduire la transmission synaptique inhibitrice dans la LAMINA II de la moelle épinière, en contribuent de cette manière au développement de douleur chronique de tipe inflammatoire. Au niveau des sites post-synaptiques, les changements dans la transmission synaptique (par exemple suivant le relâchement de IL-1β ou après l’activation de PKA), reflètent donc des changements dans les propriétés et/ou dans le nombre des molécules présentes au niveau de la synapse. Au cours de mon doctorat, j’ai pu profiter des techniques basés sur l’imagerie des molécules uniques afin d’étudier les effets de PKA et IL-1β sur la dynamiques et le nombre absolu de GlyR dans les synapses de la moelle épinière. Mes résultats ont montré que PKA et Il-1β peuvent déplacer les GlyR des sites inhibitoires post-synaptiques ciblent différentes sous-unités α du récepteur de la glycine. Comme les sous-unités GlyRα ne se lient pas directement à la géphyrine, ces effets sont vraisemblablement le résultat d’un changement de conformation du GlyR dépendant de la sous-unité. Pendant mon projet, j’ai utilisé la technique de microscopie de super-résolution PALM pour développer une méthode pour déterminer la stœchiométrie des GlyR et le nombre absolu de récepteurs et des molécules d’échafaudage au niveau des synapse de la moelle épinière. Mes résultats décrivent que les GlyR se composent de 3 sous-unités α et de 2 sous-unités β, et proposent qu’une synapse de la moelle épinière contient en moyenne 80 GlyR et 250 molécules de géphyrine. Ces résultats sont essentiels pour mettre en relation l’ampleur des mécanismes de régulation et de plasticité agissant sur la transmission synaptique, avec les changements en nombre de molécules présentes dans les synapses de la moelle épinière. Sur la base de mes découvertes on pourra maintenant étudier les mécanismes structuraux impliqués dans la régulation de la fonction et la dynamique des GlyR dépendantes des sous-unités α que j’ai démontré. / IL-1β and PKA impair glycine receptor-mediated synaptic transmission in the lamina II of the spinal cord, contributing to the development of inflammatory types of chronic pain. At post-synaptic sites, the strength of synaptic transmission depends on the biophysical properties and on the absolute number of receptors expressed. Consequently, changes in synaptic transmission (i.e. following the release of IL-1β or the activation of PKA), reflect changes in the properties and/or number of molecules present at the synapse. During my PhD I have taken advantage of single-molecule based imaging techniques to study the effects of IL-1β and PKA on the dynamics and absolute numbers of GlyRs at spinal cord synapses.My results show for the first time that both Il-1β and PKA displace GlyRs from inhibitory post-synaptic sites, targeting different α-subunit of GlyRs. Specifically, IL-1β reduces GlyR α-containing receptors at spinal cord synapse, whereas PKA affects GlyR α3L subunit. Given that the GlyR α subunits do not bind to the gephyrin scaffold, these effects likely reflect an α-subunit dependent change in GlyR conformation that decreases the affinity of the GlyR subunits for gephryrin. Glycine receptors are composed of α- and β- subunits that assemble into heteropentameric complexes with an unclear stoichiometry. Using super resolution PALM microscopy I have developed a single-molecule counting approach to determine the stoichiometry of GlyRs and the absolute number of receptor and scaffold molecules at spinal cord synapses. According to my results GlyRs is composed by 3 α and 2 β-subunits, and an average spinal cord synapse contains around 80 GlyRs and 250 scaffold molecules. These data are fundamental to relate the magnitude of regulatory and plasticity mechanisms acting on glycinergic transmission, with quantitative changes in molecule numbers at spinal cord synapses. My research has shown how absolute quantitative approaches can help achieve a more detailed insight into the organization of complex molecular assemblies and their dynamic regulation.

Le Calcul des Variations et son interprétation géométrique ont toujours joué un rôle crucial en Physique Mathématique, que ce soit par le formalisme lagrangien, ou à travers les équations hamiltoniennes.Le formalisme multisymplectique permet une description géométrique de dimension finie des théories de champ classiques (qui correspondent à des problèmes variationnels avec plusieurs variables spatio-temporelles) vues d’un point de vue hamiltonien. La géométrie multisymplectique joue un rôle similaire à celui de la géométrie symplectique dans la description de la mécanique hamiltonienne classique. De plus, l’approche multisymplectique fournit un outil pour construire une structure symplectique sur l’espace des solutions de la théorie des champs et pour l’étudier.Dans cette thèse, je m’intéresse principalement au formalisme multisymplectique pour construire des théories de champs de premier ordre et j’espère pouvoir donner deux principales contributions originales :– Je montre que, dans certaines situations, la structure symplectique de l’espace des phases covariant peut en effet dépendre du choix de la topologie du découpage de l’espace-temps en l’espace et en le temps;– Je construis une extension du formalisme multisymplectique aux théories de super-champs. En tant que «sous-produit», je présente une autre contribution que j’espère intéressante :– Je définie des formes fractionnaires sur des supervariétés avec leur calcul de Cartan. Ces formes fractionnaires se révèlent utiles pour construire le formalisme multisymplectique pour les théories de super-champs.Les ingrédients principaux du formalisme que j'utilise sont : l’espace des multimoments de dimension finie P et son extension aux théories de super-champs que je définie ; la superforme lagrangienne, le superhamiltonien et la superforme multisymplectique. Dans la thèse je montre aussi un théorème de comparaison qui permets de clarifier les relations existant entre les théories dites en composantes et les théories de superchamps. J’explique comment le formalisme supermultisymplectique peut être utilisé pour définir des super crochets de Poisson pour les superchamps. Je donne une version "super" du premier théorème de Noether valable pour l'action de supergroupes de symétrie et je propose une extension « super » de l'application multimoment. Enfin je présente quelques exemples montrant comment toute la théorie peut être mise en œuvre : en particulier j'étudie la superparticule libre et le modèle sigma 3-dimensionnel. / The Calculus of Variations and its geometric interpretation always played a key role in Mathematical Physics, either through the Lagrangian formalism, or through the Hamiltonian equations.The multisymplectic formalism allows a finite dimensional geometric description of classical field theories seen from an Hamiltonian point of view. Multisymplectic geometry plays the same role played by symplectic geometry in the description of classical Hamiltonian mechanics. Moreover the multisymplectic approach provides a tool for building a symplectic structure on the space of solutions of the field theory and for investigating it.In this thesis I use the multisymplectic formalism to build first order field theories and I hope to give two main original contributions:– I show that, in some situations, the symplectic structure on the covariant phase space may indeed depend from the choice of splitting of spacetime in space and time;– I extend the multisymplectic formalism to superfield theories.As a "byproduct", I present another contribution:– I define fractional forms on supermanifolds with their relative Cartan Calculus. These fractional forms are useful to build the multisymplectic formalism for superfield theories.The main ingredients of the formalism I use are: the finite dimensional multimomenta phase space P and its extension to super field theories, which I give; the Lagrangian superform; the super-Hamiltonian, the multisymplectic superform.In my thesis I also prove a Comparison Theorem which allows to clarify the relations existing between the so called components theories and the so called superfield theories. I explain how the supermultisymplectic formalism can be used to define super Poisson brackets for super fields. I give a "super" version of the first Noether theorem valid for the action of supergroups of symmetry and I propose a “super” extension of the multimomentum map.Finally I present some examples showing how all the theory can be implemented: I study the free superparticle and the 3-dimensional sigma-model.

Chez les bactéries, les pôles cellulaires servent de domaines subcellulaires impliqués dans plusieurs processus cellulaires. Chez l’agent pathogène du choléra, Vibrio cholerae, en forme de bâtonnet incurvé, le pole contenant l’unique flagelle est impliqué dans la virulence. La protéine d’ancrage polaire HubP interagit avec plusieurs ATPases telles que ParA1 (ségrégation des chromosomes), ParC (localisation polaire du système de chimiotaxie) et FlhG (biosynthèse des flagelles), organisant ainsi l'identité polaire de V. cholerae. Cependant, les mécanismes moléculaires exacts de cet ancrage polaire doivent encore être élucidés. L’objectif de cette thèse est d’établir une vue d'ensemble de l'organisation de pôle cellulaire ce qui implique le mécanisme d’orchestration des différentes fonctions cellulaires par l’identification de l’ensemble des partenaires d'interaction de HubP ainsi que la cartographie fine du pôle cellulaire par microscopie à super résolution (PALM). Afin d’identifier de nouveaux partenaires d'interaction de HubP, j'ai étudié la différence de composition en protéines polaires entre les contextes HubP+ et HubP-. La composition en protéines polaires a été quantifiée de manière relative et absolue en ajoutant des Tag isobares aux protéines extraites de mini-cellules. Ces mini-cellules correspondent des petits compartiments cellulaires issus d’un évènement de division anormal proche du pole et sont enrichies en protéines polaires. Parmi ~800 protéines identifiées, ~ 80 protéines ont été considérées comme enrichies en contexte HubP+ incluant de nombreuses protéines attendues (FlhG, ParC et en aval des protéines de chimiotaxie). J'ai étudié la localisation de 14 protéines par microscopie à fluorescence et pu révéler 4 nouvelles protéines présentant une localisation polaire dépendant de HubP : VbrX, VbrY, et 2 protéines hypothétiques MotV et MotW. La délétion de motV et motW provoque un défaut significatif de propagation dans une gélose molle suggérant une implication dans la chimiotaxie et/ou la motilité. Alors que la microscopie électronique a montré que les deux mutants ont bien un flagelle polaire unique, le suivi-vidéo de leur déplacement a révélé que les deux mutants présentaient des défauts de nage assez distincts: ∆motV est plutôt affecté dans le changement de direction et ∆motW dans la vitesse de déplacement. Des expériences de microscopie fluorescente ont montré que MotV, MotW et HubP présentaient des dynamiques de localisation polaire distinctes au cours du cycle cellulaire. Pour une observation fine du pôle cellulaire par PALM, de nouveaux outils d’analyse d’image à haut débit étaient exigés. La précision des contours des petites cellules bactériennes faiblement contrastées n’est pas suffisante par l’observation en fond clair, j'ai développé une nouvelle technique de marquage avec des protéines fluorescentes photo-activables pour un tracé précis de la membrane interne ou du périplasme. En outre, nous avons créé un logiciel utilisant Matlab appelé Vibio qui intègre le contour de cellule et la liste des molécules obtenues par microscopie à super résolution. La capacité d’analyse à haut débit du logiciel permet d’étudier la distribution des molécules de l’échelle de la cellule unique à une population en orientant les cellules par leur courbure longitudinale. J’ai pu révéler que HubP est principalement localisé du côté convexe du pôle de la cellule, tandis que ses partenaires se situaient principalement au milieu du pôle. Mon travail de thèse a révélé avec succès de nouveaux partenaires d'interaction de HubP et la fonction de certaines protéines dans la motilité cellulaire. J'ai développé une nouvelle technique de microscopie pour une localisation subpolaire précise qui fonctionne bien pour l'analyse d'images PALM dans Vibio. J’ai ainsi pu faire progresser les connaissances de l’orchestration des fonctions polaires chez V. cholerae. / In rod shaped bacteria, cell poles serve as important subcellular domains involved in several cellular processes including motility, chemotaxis, protein secretion, antibiotic resistance, and chromosome segregation. In the cholera pathogen Vibrio cholerae, vibrioid rod shape and single polarized flagellum involve in the virulence. Polar landmark protein HubP was shown to interact with multiple ATPases, such as ParA1 (chromosome segregation), ParC (polar localization of chemotaxis apparatus), and FlhG (flagella biosynthesis), thus organizing the polar identity of V. cholerae by tethering proteins to cell pole. However, the exact molecular mechanisms are yet to be elucidated. In this thesis, I tackled to unveil comprehensive view of the cell pole organization which implies the orchestration of different cellular functions, by identifying further interaction partners of HubP as well as drawing conceivable picture of the cell pole by super-resolution photoactivated localization microscopy. To identify new interaction partners of HubP, I used minicells in which cell poles were enriched as they derived from cell division near the cell pole. Difference in protein composition between HubP+ and HubP- minicells were examined by isobaric tags for relative and absolute quantitation. Among ~800 proteins identified, ~80 proteins were considered to be enriched in HubP+ minicells including many expected proteins (FlhG, ParC and downstream chemotaxis proteins). I chose 14 proteins to investigate their subcellular localization with fluorescent microscopy. In conclusion, I discovered 4 proteins that showed polar localization in a HubP-dependent manner. These proteins are VbrX, VbrY, and 2 hypothetical proteins MotV and MotW. ∆motV and ∆motW showed significant defect in a diameter of travel in soft agar plate that suggesting the possible involvement in chemotaxis and/or motility. Whereas electron microscopy showed that both mutants possess intact monotrichous flagellum, video-tracking revealed that the two mutants showed rather distinct defects during swimming: MotV is rather turning mutant while MotW is a speed mutant. Fluorescent microscopy experiments indicated that MotV, MotW and HubP showed distinct polar dynamics over cell cycle. For fine-scale observation of the cell pole by PALM, it was appreciated that novel tools for high-throughput analysis was demanded. Since brightfield images are not sufficient to have accurate contours of small and low contrast bacterial cells, I developed new labeling technique with photoactivatable fluorescent proteins for precise outlining at either inner membrane or periplasm. Furthermore, we created Matlab-based software called Vibio which integrates cell outline and the list of molecules obtained by super-resolution microscopy. High-throughput capability of the software enabled to analyze distribution of detected molecules from single cell to whole bunch of cells in a manner that cells are oriented by cell curvature. These allowed me to discover that HubP is mostly lopsided at the convex side of the cell pole, while its partners mostly located middle of the pole. Altogether, I successfully unveiled 4 novel interaction partners of HubP. I revealed of the function of hypothetical proteins that are involved in cell motility. I developed new labeling technique for precise polar localization that works well for PALM image analysis in Vibio. Therefore, I observed precise polar localization of HubP and other polar proteins.

La reconstruction 3D multi-vue atteint désormais un niveau de maturité industrielle : des utilisateurs non-experts peuvent produire des modèles 3D large-échelle de qualité à l'aide de logiciels commerciaux. Ces reconstructions utilisent des capteurs haut de gamme comme des LIDAR ou des appareils photos de type DSLR, montés sur un trépied et déplacés autour de la scène. Ces protocoles d'acquisition sont mal adaptés à l’inspection d’infrastructures de grande taille, à géométrie complexe. Avec l'évolution rapide des capacités des micro-drones, il devient envisageable de leur confier ce type de tâche. Un tel choix modifie les données d’acquisition : on passe d’un ensemble restreint de photos de qualité, soigneusement acquises par l’opérateur, à une séquence d'images à cadence vidéo, sujette à des variations de qualité image dues, par exemple, au bougé et au défocus.Les données vidéo posent problème aux logiciels de photogrammétrie du fait de la combinatoire élevée engendrée par le grand nombre d’images. Nous proposons d’exploiter l’intégralité des images en deux étapes. Au cours de la première, la reconstruction 3D est obtenue en sous-échantillonnant temporellement la séquence, lors de la seconde, la restitution haute résolution de texture est obtenue en exploitant l'ensemble des images. L'intérêt de la texture est de permettre de visualiser des détails fins du modèle numérisé qui ont été perdus dans le bruit géométrique de la reconstruction. Cette augmentation de qualité se fait via des techniques de Super Résolution (SR).Pour atteindre cet objectif nous avons conçu et réalisé une chaîne algorithmique prenant, en entrée, la séquence vidéo acquise et fournissant, en sortie, un modèle 3D de la scène avec une texture sur-résolue. Cette chaîne est construite autour d’un algorithme de reconstruction 3D multi-vues de l’état de l’art pour la partie géométrique.Une contribution centrale de notre chaîne est la méthode de recalage employée afin d’atteindre la précision sub-pixellique requise pour la SR. Contrairement aux données classiquement utilisées en SR, nos prises de vues sont affectées par un mouvement 3D, face à une scène à géométrie 3D, ce qui entraîne des mouvements image complexes. La précision intrinsèque des méthodes de reconstruction 3D est insuffisante pour effectuer un recalage purement géométrique, ainsi nous appliquons un raffinement supplémentaire par flot optique. Le résultat de cette méthode de restitution de texture SR est d'abord comparée qualitativement à une approche concurrente de l’état de l’art.Ces appréciations qualitatives sont renforcées par une évaluation quantitative de qualité image. Nous avons à cet effet élaboré un protocole d’évaluation quantitatif de techniques de SR appliquées sur des surfaces 3D. Il est fondé sur l'utilisation de mires fractales binaires, initialement proposées par S. Landeau. Nous avons étendu ces idées au contexte de SR sur des surfaces courbes. Cette méthode est employée ici pour valider les choix de notre méthode de SR, mais elle s'applique à l'évaluation de toute texturation de modèle 3D.Enfin, les surfaces spéculaires présentes dans les scènes induisent des artefacts au niveau des résultats de SR en raison de la perte de photoconsistence des pixels au travers des images à fusionner. Pour traiter ce problème nous avons proposé deux méthodes correctives permettant de recaler photométriquement nos images et restaurer la photoconsistence. La première méthode est basée sur une modélisation des phénomènes d’illumination dans un cas d'usage particulier, la seconde repose sur une égalisation photométrique locale. Les deux méthodes testées sur des données polluées par une illumination variable s'avèrent effectivement capables d'éliminer les artefacts. / Multi-view 3D reconstruction techniques have reached industrial level maturity : non-expert users are now able to use commercial software to produce quality, large scale, 3D models. These reconstructions use top of the line sensors such as LIDAR or DSLR cameras, mounted on tripods and moved around the scene. Such protocols are not designed to efficiently inspect large infrastructures with complex geometry. As the capabilities of micro-drones progress at a fast rate, it is becoming possible to delegate such tasks to them. This choice induces changes in the acquired data : rather than a set of carefully acquired images, micro-drones will produce a video sequence with varying image quality, due to such flaws as motion blur and defocus. Processing video data is challenging for photogrammetry software, due to the high combinatorial cost induced by the large number of images. We use the full image sequence in two steps. Firstly, a 3D reconstruction is obtained using a temporal sub-sampling of the data, then a high resolution texture is built from the full sequence. Texture allows the inspector to visualize small details that may be lost in the noise of the geometric reconstruction. We apply Super Resolution techniques to achieve texture quality augmentation. To reach this goal we developed an algorithmic pipeline that processes the video input and outputs a 3D model of the scene with super resolved texture. This pipeline uses a state of the art 3D reconstruction software for the geometric reconstruction step. The main contribution of this pipeline is the image registration method used to achieve the sub-pixel accuracy required for Super Resolution. Unlike the data on which Super Resolution is generally applied, our viewpoints are subject to relative 3D motion and are facing a scene with 3D geometry, which makes the motion field all the more complex. The intrinsic precision of current 3D reconstruction algorithms is insufficient to perform a purely geometric registration. Instead we refine the geometric registration with an optical flow algorithm. This approach is qualitatively to a competing state of the art method. qualitative comparisons are reinforced by a quantitative evaluation of the resulting image quality. For this we developed a quantitative evaluation protocol of Super Resolution techniques applied to 3D surfaces. This method is based on the Binary Fractal Targets proposed by S. Landeau. We extended these ideas to the context of curved surfaces. This method has been used to validate our choice of Super Resolution algorithm. Finally, specularities present on the scene surfaces induce artefacts in our Super Resolution results, due to the loss of photoconsistency among the set of images to be fused. To address this problem we propose two corrective methods designed to achieve photometric registration of our images and restore photoconsistency. The first method is based on a model of the illumination phenomena, valid in a specific setting, the second relies on local photometric equalization among the images. When tested on data polluted by varying illumination, both methods were able to eliminate these artefacts.

Pour analyser la structure et la dynamique des échantillons, la biologie cellulaire repose sur l'utilisation d'outils d'imagerie. En particulier, la microscopie de fluorescence offre une grande spécificité et une toxicité réduite. L'émergence récente des méthodes de super-résolution a permis d'outrepasser la limite de diffraction et ouvert de nouvelles perspectives d'études. Les stratégies de molécule unique sont particulièrement adaptées à l'imagerie nanométrique tridimensionnelle, et permettent de nombreux couplages avec des modalités complémentaires ; toutefois, leur manque de reproductibilité entrave leur généralisation.Nous proposons ici de nouvelles méthodes dans le but de remédier à ces problèmes en facilitant leur application en biologie cellulaire, en chimie et en science des matériaux. Tout d'abord, nous présentons des protocoles et échantillons dédiés aux acquisitions de calibration et de mesure de performances. Nous décrivons également plusieurs exemples d'utilisation de super-localisation tridimensionnelle dans le cadre d'études d'adhésion cellulaire et de résistance bactérienne.Ensuite, nous nous concentrons au développement d'une nouvelle méthode de microscopie de localisation de molécules uniques tri-dimensionnelle permettant l'élimination de biais de détection. Ceci est permis par le couplage entre deux stratégies complémentaires: la mise en forme de fonction d'étalement de point, et la détection de la fluorescence d'angle super-critique. L'intercorrélation et la recombinaison des informations latérales et axiales permet l'obtention d'une résolution quasi-isotrope, avec des précisions jusqu'à 15 nanomètres sur une plage de capture d'un micron. Nous mettons en évidence l'insensibilité de la méthode aux biais d'imagerie comme la dérive axiale, l'aberration chromatique et l'inclinaison de l'échantillon, et nous l'illustrons à travers des applications à la neurobiologie et au marquage de bactéries.Pour finir, nous présentons deux nouvelles approches pour le découplage d'acquisitions multi-espèces simultanées. Toutes deux basées entièrement sur le post-traitement des données acquises, elles exploitent respectivement la mesure des tailles des taches et le comportement dynamique du clignotement. Après une preuve de principe, nous évaluons l'impact des différents paramètres susceptibles d'influencer les résultats. Nous concluons en proposant des pistes d'amélioration des performances de découplage, et en suggérant de possibles couplages avec des méthodes complémentaires en imagerie de molécules uniques. / Cell biology relies on imaging tools to provide structural and dynamic information about samples. Among them, fluorescence microscopy offers a compromise between high specificity and low toxicity. Recently, super-resolution methods overcame the diffraction barrier to unlock new fields of investigation. Single molecule approaches prove especially useful for three-dimensional nanoscale imaging, and allow couplings between different detection modalities. Still, their use is hindered by the complexity of the methods as well as the lack of reproducibility between experiments.We propose new methods to render super-localisation microscopy more easily applicable to relevant studies in cell biology, chemistry and material science. First, we introduce dedicated protocols and samples to eliminate sources of error in calibration and performance measurement acquisitions. We also provide examples of uses of three-dimensional super-localisation for state-of-the-art studies in the frameworks of cell adhesion and bacterial resistance to drugs.Then, we focus on the development of a novel optical method that provides unbiased results in three-dimensional single molecule localisation microscopy. This is achieved through the combination of two complementary axial detection strategies: point spread function shaping on the one hand, and supercritical angle fluorescence detection on the other hand. By cross-correlating and merging the lateral and axial positions provided by the different sources, we achieve quasi-isotropic localisation precisions down to 15 nanometres over a 1-micrometre capture range. We demonstrate the insensibility of the method to imaging non-idealities such as axial drift, chromatic aberration and sample tilt, and we propose applications in neurobiology and bacteria labelling.Finally, we introduce two new post-processing approaches for the demixing of simultaneous multi-species acquisitions. They are based respectively on the measurement of the spot sizes, and on the assessment of the dynamic blinking behaviour of molecules. After demonstrating a proof of principle, we assess the impact of the different parameters likely to influence the results. Eventually, we discuss leads to improve the demixing performances, and we discuss the coupling possibilities with complementary single molecule localisation techniques.

Dans cette thèse, nous étudions la diffusion cohérente de la lumière se propageant dans un milieu désordonné. Nous nous intéressons à des phénomènes tels que la super- et sousradiance et la localisation d’Anderson qui sont liées aux interférences et au désordre spatial. Cependant, la différence fondamentale entre la sousradiance et la localisation d'Anderson doit encore être clarifiée. Cette thèse donne de nouvelles idées pour la compréhension de ces phénomènes et nous présentons une nouvelle méthode pour observer la localisation d'Anderson. On développe un modèle à champ moyen qui ne contient pas de désordre, et nous montrons que super- et sousradiance ne nécessitent pas de désordre contrairement à la localisation d’Anderson. Dans ce travail théorique, le couplage entre la lumière et les atomes est réduit à une matrice de couplage entre les atomes en calculant la trace sur les degrés de liberté de la lumière, ce qui nous amène à un problème linéaire pour les dipôles atomiques. L'étude des valeurs propres et des modes propres de cette matrice permet de déterminer des modes super- et sousradiant, et de sonder la transition de phase de localisation avec une scaling analysis. De plus, le lien avec l'expérience est fait en montrant que les fluctuations de l’intensité augmentent à travers la transition de localisation. Le système est étudié en régime stationnaire, quand le milieu est continûment chargé par un laser et que celui-ci atteint l’équilibre, et en dynamique, quand le laser est éteint et que le milieu se décharge de l’énergie stockée. Enfin, nous présentons un travail préliminaire qui montre que le désordre diagonal peut être une bonne stratégie pour atteindre la localisation d’Anderson. / In this thesis, we investigate the coherent scattering of light propagating in a random medium. We are interested in phenomena like the super- and subradiance and Anderson localization that are related to waves interferences and spatial disorder. However, the fundamental difference between subradiance and Anderson localization still needs to be clarified. This thesis gives new elements for the understanding of these phenomena and we present a new method to observe Anderson localization. A mean-field model that does not contain disorder is developed, and we show that super- and subradiance do not require disorder whereas Anderson localization does. In this theoretical work, the coupling between the light and many atoms is reduced to a coupling matrix between the atoms by tracing over the degrees of freedom of the light, which results in a linear problem for the atomic dipoles. The study of the eigenvalues and eigenmodes of this matrix then allows to determine the super- and subradiant modes, and to probe the Anderson localization phase transition with a scaling analysis. Furthermore, the link to the experiment is realized by showing that the intensity fluctuations present an increase at the localization transition. The system is studied in the steady-state regime when the medium is continuously charged by a laser until reaches a stationary regime, and the decay dynamics, when the laser is switched off, so the cloud releases the energy stored. Finally, we present a preliminary work that shows that the diagonal disorder might be a good strategy to reach Anderson localization.

Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la préparation de nouveaux catalyseurs dérivés de la pyridine. En utilisant l’échelle de réactivité de Mayr, nous avons également cherché à quantifier l’effet d’un transfert de charge sur la nucléophilicité d’une pyridine. De plus, à travers un volet de trois méthodologies, nous avons étudiés leur activité en organocatalyse en tant que catalyseur sur des composés de natures très différentes (nitroalcènes, β-lactames et furan-2,3-diones). Enfin, dans un autre registre, nous avons développé la synthèse de nouvelles cages organiques chirales et fonctionnalisées parformation de liaisons imines réversibles. Nous avons également évalué leurs performances entant que cryptants. / During my PhD, we were interestedin the synthesis of new organocatalystsderivated from pyridine. Then, we tried toquantify a charge transfer effect towardpyridine nucleophilicity using a physicalorganic chemistry tool: the Mayr’s RelativityScale. Moreover, we also evaluated theircatalytic activity through three variousmethodologies involving different kind ofcompounds: nitroalkenes, β-lactams and furan-2,3-diones.To finish, we developed a straightforwardsynthesis of chiral, tunable and functionnalizedorganic cage compounds by imine reversiblebond formation. We also evaluated theirperformances as cryptands.

<p>Optical imaging methods are limited by the wavelength of light that they use and the amount of scatter that must be imaged through. Super-resolution imaging and sensing methods are those that bypass or mitigate such restrictions. Two super-resolution approaches are presented here using spatially or temporally structured light. Temporal intermittence or blinking of fluorescent emitters is exploited for localization through significant depths of heavy scatter to high resolution, and an efficient algorithm for doing so is presented.</p> <p>Such temporal structure of emission allows far greater resolution than previous comparable imaging methods, providing opportunities in biophotonics and environmental sensing. Spatial structure can be imposed on coherent light that passes through a heavily scattering medium, in the form of a speckle pattern. Speckle intensity correlations are sensitive to the motion of a moving object obscured by scatter, and we demonstrate that this scatter can act as an analyzer, enhancing this sensitivity as the amount of scatter increases. This increased sensitivity is studied using random matrix theory, and eigenchannel analysis is proposed as an explanation. Simulations demonstrate that a randomly scattering analyzer can give sub-wavelength geometric information about a translated, hidden object. Relative motion of structured illumination is explored, with simulations and mathematical analysis demonstrating far-subwavelength sensitivity using moving fields with multiple different types of structure. This work could enable a new approach for material inspection and characterization, and provide improvements in microscopy. </p>