Cette thèse étudie l’intérêt de la mesure de la diffusion cohérente de rayons X dans le cadre de l’imagerie du sein à des fins de diagnostic. Aujourd'hui, la plupart des systèmes d'imagerie médicale par rayons X exploitent le rayonnement transmis à travers les tissus. C’est le cas pour la mammographie, qui est la modalité d’imagerie du sein la plus courante. L'apparition récente de détecteurs résolus en énergie, à base de semi-conducteurs notamment, permet cependant d'envisager l'exploitation en milieu clinique d'un autre phénomène : le rayonnement diffusé cohérent. La mesure de spectres de diffusion peut apporter de nouvelles informations liées à la structure moléculaire des tissus examinés pour mieux les caractériser et ainsi améliorer le diagnostic final. Deux modalités sont envisagées : la détection in vivo de tumeurs du sein, à la suite d’une mammographie présentant un résultat suspect ou l'analyse de biopsie.Le système de mesure de diffusé développé lors de cette thèse exploite les détecteurs résolus en énergie de type CdZnTe, ces derniers présentant des caractéristiques (résolution en énergie, sensibilité, résolution spatiale, compacité) prometteuses pour une utilisation en condition clinique. Il se base par ailleurs sur la pixellisation du détecteur afin de proposer une modalité d’imagerie permettant de caractériser les matériaux ou tissus traversés dans une direction sans translation ni rotation.Cette thèse propose ainsi une étude complète de ce système, articulée autour de trois grandes parties : modélisation puis simulation du système de mesure, développement du traitement des données mesurées par le détecteur afin d’imager et caractériser l’échantillon analysé et enfin, dimensionnement d’un banc expérimental plus complexe intégrant un détecteur complet et un système de collimation multifente. Ces trois parties font par ailleurs l’objet de validations expérimentales associées. / This thesis studies the interest of measuring the coherent scattering of X-rays for breast diagnosis imaging. Nowadays, most of X-ray-based medical imaging techniques use the information of X-rays attenuation through the tissues. It is the case for mammography, the most common breast imaging modality. The recent emergence of energy resolved detectors (based on semiconductors in particular) allows to consider using another phenomenon: the coherent X-ray scattering. Measurement of diffracted spectra can provide new information related to the molecular structure of the examined tissues, in order to improve their characterization and therefore improve the final diagnosis. Two modalities are considered: the breast cancer detection in vivo, following a suspicious mammography result, or biopsy analysis.The coherent scattering measurement system developed during this thesis work uses energy-resolved CdZnTe-based detectors, these detectors combining performances (energy resolution, sensitivity, spatial resolution, and compactness) promising for clinical application. This system is also based on the detector pixelation, which allows to provide an imaging modality capable of characterizing analyzed materials or tissues in one direction without any translation or rotation.A complete study of the measurement system is proposed in this thesis, structured in three main parts: modeling and simulation of the system, development of the processing of the data measured by the detector in order to image and characterize the analyzed sample and finally, designing of a new and more complex experimental setup based on a whole detector and multislit collimation system. An experimental validation is proposed for each of these three parts.

Notre travail s'inscrit dans une dynamique de documentation de l'ouest du continent africain où les recherches en Préhistoire sont encore peu développées en comparaison du reste du continent. Nous avons cherché à établir un cadre chrono-culturel des gisements préhistoriques de la vallée de la Falémé, localisée à l'extrême Est du Sénégal, en y appliquant la méthode de datation par OSL. 86 échantillons ont ainsi été prélevés et datés, sur une vingtaine de sites répartis le long de la vallée. Grâce à des enregistrements sédimentaires relativement continus, nous avons documenté la chronologie des différents techno-complexes lithiques en présence. Des industries acheuléennes ont été datées d'au moins 90 ka, celles du Middle Stone Age notamment caractérisées par des industries à pièces bifaciales, se situent au MIS3. Quant aux industries caractéristiques du Late Stone Age (microlithiques et microlithiques géométriques), elles prennent place entre 15 et 10 ka avant le présent. La nécessité de documenter la chronologie des cultures préhistoriques nous a également poussé à réaliser des développements méthodologiques. Pour caractériser la micro-dosimétrie de nos échantillons, nous avons utilisé plusieurs techniques telles que l'imagerie (autoradiographe ᵦ) et la simulation numérique (DosiVox-2D). Ces travaux ont entre autres montré que les modèles communément employés ont tendance à biaiser le débit de dose et par conséquent les âges. À l'issue de notre travail, la vallée de la Falémé se présente donc comme une nouvelle séquence de référence pour la Préhistoire ouest africaine, aux côtés des travaux réalisés sur le complexe d'Ounjougou au Mali. / Our work is part of a West African Prehistory documentation dynamic. Compared to other regions of this continent, research in this area is still scarce. Our aim was to establish a chrono-cultural framework of the Falémé Valley archaeological sites located in Eastern Senegal by applying the OSL dating method. For this purpose, 86 samples were taken and dated from around 20 sitesthroughout the valley. Thanks to relatively continuous sedimentary records, a chronology of different lithic techno-complexes has been established. Acheulean industries date back to at least 90 ka while the bifacial-shaped pieces that typically characterize the Middle Stone Age can be dated to MIS3. Meanwhile, Late Stone Age industries (microlithic and geometric microlithic) are dated circa 15 to 10 ka. The need to document the chronology of prehistoric cultures has led us to carry out some methodological developments. To properly assess the micro-dosimetry of our samples, we used several techniques suh as an imaging system (ᵦ autoradiography) and a numerical simulation (DosiVox-2D). These methodological developments have inter alia shown that classical models tend to bias the dose rate and thus the dates. On the basis of our work, the Falémé Valley is therefore presented as the new sequence of reference for West African Prehistory,alongside the work that has been done in the Ounjougou complex in Mali.

La mission BepiColombo est une des pierres angulaires du programme scientifique de l'ESA. Elle permettra l'étude de la planète Mercure grâce à deux sondes mises en orbite autour de la planète. Une des deux sondes, Mercury Planetary Orbiter (MPO) développée par l'ESA, sera dédiée à l'étude de la surface et de l'intérieur de la planète. La mission est prévue pour un lancement en 2016 et une arrivée sur Mercure en janvier 2024. L’IAS est responsable de l’étalonnage de l'ensemble d'imageurs SIMBIO-SYS (Spectrometer and Imagers for MPO BepiColombo-Integrated Observatory SYStem) composé d’une caméra haute résolution (HRIC), d’une caméra stéréoscopique (STC) et d’un imageur hyperspectral visible et proche-infrarouge (VIHI). Ces instruments devraient profondément modifier nos connaissances de la composition et de la géomorphologie de la surface de Mercure. Ma thèse a consisté à participer à la définition et à la mise en place des caractéristiques et des fonctionnalités du dispositif expérimental d'étalonnage qui se compose principalement d’une cuve à vide contenant les instruments, d’un banc optique rassemblant les sources d'étalonnage et les éléments optiques qui reconstituent les conditions d'observation de Mercure, des interfaces mécaniques permettant le positionnement de l'expérience à l'intérieur de la cuve, des interfaces thermiques visant à explorer les températures de fonctionnement des différentes parties des expériences, des interfaces informatiques assurant la communication avec l'expérience et le pilotage du dispositif d'étalonnage en fonction des tests à réaliser. J’ai modélisés et validé expérimentalement certaines performances du dispositif. Enfin, j’ai défini en étroite collaboration avec les équipes italiennes co-responsables des trois instruments les différentes séquences d’étalonnage qui seront utilisées lors de l’étalonnage. / BepiColombo is one of the cornerstones of the scientific program of ESA. It will study the planet Mercury with two spacecrafts in orbit around the planet. One of the two spacecrafts, the Mercury Planetary Orbiter (MPO), will be dedicated to the study of the surface and interior of the planet. The mission is scheduled for launch in 2016 and arrival at Mercury in January 2024. IAS is responsible for the calibration of the imaging system SIMBIO-SYS (Spectrometers and Imagers for MPO BepiColombo Integrated Observatory-SYStem) which consists of a high-resolution camera (HRIC), a stereoscopic camera (STC) and a visible and near-infrared hyperspectral imager (VIHI). These instruments should deeply change our understanding of the composition and geomorphology of Mercury surface. My research subject allowed me to participate in all the activities concerning the definition, implementation and validation of the calibration facilities at the IAS. These facilities are divided into different sub-systems: a thermal vacuum chamber containing the instrument during all the calibration campaign that shall simulate the environmental conditions (temperature and pressure), an optical bench with optical components and radiometrically calibrated sources reproducing the observational conditions as it will be seen by the instrument once placed in Mercury’s orbit, mechanical interfaces allowing the positioning and guidance of the instrument when placed inside the vacuum chamber with the required precision and accuracy, thermal interfaces facilitating the thermal excursion of the detectors, software interfaces so as to automatize and control the entire system. I developed a radiometric model of the calibration system and instrument to refine the calibration sources. In parallel, I performed several measurements of some subsystems so as to validate the optical assembly and to improve its control. Finally as a result of a close collaboration with the three Italian scientific teams of the instrument, I elaborate the fully package of the calibration sequences and the detailed instrument configuration that will be used during the calibration campaign.