Dans le cadre de la réduction des consommations d'énergies primaires des bâtiments, de nouveaux matériaux de constructions sont amenés à être développés. Les réglementations thermiques poussent les nouvelles constructions à être économes en énergie. Elles doivent aussi être moins impactantes sur l'environnement tout en garantissant le confort des occupants.Dans ce travail est présenté le développement d'un nouveau matériau de construction composite intégrant un matériau à changement de phase (MCP).Les MCP sont capables d'échanger passivement de l'énergie thermique avec leur environnement. Il permettent ainsi une régulation passive de la température intérieure.Suite à un état de l'art, sur les MCP et le plâtre, est présenté la synthèse et la caractérisation physico-chimique d'un nouveau MCP à transition solide-solide.L'incorporation du MCP préalablement synthétisé à un matériau de construction de type plâtre est ensuite développée. Le matériau composite ainsi obtenu est caractérisé thermiquement et mécaniquement.Dans un dernier temps des évaluations environnementales du MCP et du matériau composite sont réalisées. / In a context of reduction of energy consumption in buildings, new buildings materials are developed. Thermal regulations require energy efficiency to buildings. They must be less impacting on the environment while ensuring occupant comfort.In this work is presented the development of a new composite building material incorporating a phase change material.PCM are able to exchange passively heat energy with their environment. It thus allow a passive control of the interior temperature of buildings.After a state of the art on PCM and plaster, a part is dedicated to synthesis and physicochemical characterisation of a new solid/solid PCM. In a third part the incorporation of the PCM previously synthesized in plaster is then developped. The composite material is mechanically and thermally characterized.In a last time environmental assessments of the PCM and the composite material are performed.

Les dérèglements climatiques engendrés par l’activité anthropique vont fortement perturber les écosystèmes naturels dans un futur proche. Les écosystèmes marins, déjà soumis à la forte variabilité de leur environnement, sont donc fortement menacés. Au sein de ces communautés, le phytoplancton a un rôle primordial dans les réseaux trophiques, ainsi que pour les processus régulant le climat. Comprendre l’évolution de ces communautés dans un monde en perpétuel changement est l’un des enjeux de l’océanographie. Parmi les facteurs influençant le phytoplancton, les virus jouent un rôle primordial de par leur capacité à induire une lyse cellulaire. Ils contrôlent ainsi la dynamique phytoplanctonique. Il est donc indispensable de comprendre comment l’impact des virus sur ces communautés va évoluer dans le contexte de changement climatique. Cette thèse explore ainsi le rôle de la température dans les interactions entre le phytoplancton et les virus grâce à une approche intégrée reliant expériences en laboratoire et modélisation mathématique. Dans notre travail, nous nous sommes intéressé plus particulièrement aux pico-eucaryotes du genre Micromonas. Dans une première étude, nous avons caractérisé la réponse à la température du genre Micromonas en étudiant 11 souches différentes. Nous avons montré le rôle primordial de la température sur l’écologie du phytoplancton. En particulier, nous avons démontré que la température océanique avait joué un rôle décisif dans l’évolution. Ainsi, nous avons pu prédire l’évolution de la biodiversité dans un océan en voie de réchauffement. Dans une deuxième étude nous avons montré que la température est un facteur clef dans le contrôle de la dynamique phytoplancton – virus. La température affecte notamment les taux de perte d'infectiosité et de dégradation des virus, ainsi que le taux de production de virus. En particulier, nous avons observé un changement de stratégie d’infection. Au-delà d’une température proche de la température optimale de croissance, les dynamiques deviennent plus complexes suggérant un changement de stratégie d'infection, qui passerait de lytique à chronique. Dans une troisième étude, nous avons modélisé ces interactions et avons pu reproduire les changements observés en fonction de la température. Nous avons discuté du rôle de la température sur les processus d’infection mis en jeux. / Climate changes induced by human activities will deeply impact natural ecosystems. Marine ecosystems, leaving in a highly variable environment, are therefore threatened. Within these communities, phytoplankton have a primordial role in the trophic web and in the regulation of climate processes. Understanding the evolution of these communities in a warming world is an issue of oceanography. Among factor affecting phytoplankton dynamics, viruses play a key role through their capacity to lyse their hosts. They are therefore controlling the phytoplankton population dynamics. It is then crucial to understand how the viruses impact will evolve in a warming ocean. In this thesis we explore the impact of temperature on these interactions with an integrative method combining laboratory experiments and mathematical modelling. We focus on the pico-eukaryote genus Micromonas. In a first study, we have characterized the temperature response of the Micromonas genus by studying 11 different strains. We have shown the primordial role of temperature on the ecology of phytoplankton. In particular, we have demonstrated that ocean temperature has played a decisive role in evolution. Thus, we have been able to predict the evolution of biodiversity in a warming ocean. In a second study we showed that temperature is a key factor in controlling the phytoplankton - virus dynamics. The temperature affects in particular the rates of infectivity loss and of virus degradation, as well as the rate of virus production. In particular, we observed a change in infection strategy. Beyond a temperature close to the optimal growth temperature, the dynamics become more complex suggesting a change in infection strategy from lytic to chronic. In a third study, we have developed a mathematical model representing these interactions. The model efficiently reproduced the observed changes as a function of temperature. Finally, we discuss the role of temperature on the involved infection processes.

Le rôle des cellules de Merkel dans la sensibilité cutanée reste imprécis. Elles assurent la décharge continue du récepteur de Merkel lors d'une pression sur la peau, mais on ne connait ni les autres stimuli capables de les activer, ni les médiateurs régulant leur activité. Cette ignorance est en partie liée à la difficulté d'isoler ces cellules qui ne représentent que 3 à 5% des cellules de la peau.Dans ce travail nous avons développé une technique de culture des cellules de Merkel à partir de peau humaine, en utilisant un tri cellulaire basé sur l'expression du récepteur CD56. Nous avons alors montré que les cellules de Merkel sont thermosensibles. Leur sensibilité aux températures fraiches est associée au fonctionnement du canal TRPM8. Cette sensibilité thermique ne module pas le fonctionnement du récepteur à une stimulation tactile. En revanche, les contacts entre les fibres cutanées C et Aδ, qui sont connues pour véhiculer les sensations thermiques, et les cellules de Merkel suggèrent que ces récepteurs pourraient intervenir aussi dans la thermosensation. Nous proposons donc pour la première fois que les récepteurs de Merkel soient aussi des récepteurs thermosensibles assurant une détection concordante de la pression et de la température cutanée. / The role of Merkel cells in cutaneous sensitivity remains imprecise. They provide continuous discharge of the receptor to a pressure. Nevertheless, other stimuli able to activate this complex, mediators regulating their activity are unknown. This ignorance is partly related to the difficulty to isolate these cells that represent only 3 to 5 % of skin cells.In this work, we have developed a Merkel cells cultured technique from human skin, using cell sorting based on the expression of the CD56 receptor. In this work, we show that Merkel cells are temperature sensitive. Their cool sensitivity is associated to TRPM8 channel. This thermal sensitivity does not modulate the discharge of the receptors during tactile stimulation. However, contacts between cutaneous Aδ and C fibres, which are known to carry the thermal sensations, and Merkel cells suggest that these receptors may also be involved in thermosensation. We propose for the first time that Merkel receptors are also temperature sensitive receptors providing a concurring detection of cutaneous pressure and temperature.

La séparation de phase au sein d'un système polymère/solvant est la méthode la plus couramment utilisée pour élaborer une membrane polymère poreuse. Les principales méthodes d'inversion de phase nécessitent l'usage de solvants organiques qui génèrent des problèmes environnementaux (traitement des bains de coagulation) et sanitaires (sécurité des installations industrielles). Cette étude porte sur le développement d'une nouvelle membrane polymère poreuse à partir d'un polymère biosourcé et hydrosoluble, l'hydroxypropylcellulose (HPC), permettant de s'affranchir de l'usage de solvants organiques. La propriété de thermosensibilité de l'HPC, caractérisé par une température critique basse en solution dans l'eau (LCST) de l'ordre de 40 °C, a par ailleurs permis de développer un procédé original d'élaboration de membranes HPC par séparation de phase induite par augmentation de la température au-delà de la LCST. Ce travail vise un triple objectif : (i) déterminer la formulation idoine permettant de former une membrane poreuse insoluble dans l'eau à partir d'HPC, (ii) appréhender et comprendre les mécanismes de structuration de la matrice polymère à travers l'interaction des mécanismes interdépendants de séparation de phase par décomposition spinodale, de réticulation chimique et d'extraction du solvant par évaporation et enfin (iii) caractériser l'aptitude des membranes à la filtration d'une solution aqueuse sous pression. Le suivi en ligne de la dynamique de séparation de phase d'un système HPC/eau/réticulant ± porogène (PEG200) par microscopie optique en contraste de phase, de la réticulation par rhéologie et de l'évaporation de l'eau par thermogravimétrie a ainsi permis de mettre en évidence l'impact de la formulation et des paramètres de conduite du procédé d'inversion de phase sur les propriétés morphologiques et d'usage des membranes. La porosité membranaire et le caractère symétrique de la morphologie ont notamment été corrélés à la vitesse des phénomènes concomitants de réticulation et d'évaporation de l'eau, donc à la vitesse de montée en température du procédé TIPS-LCST. La caractérisation de la perméabilité à l'eau des membranes HPC a confirmé l'efficacité de la réticulation et la résistance structurale des membranes au cours de plusieurs filtrations continues à l'eau. En raison du caractère thermosensible de l'HPC, ces membranes ont montré une aptitude remarquable à la filtration de solutions aqueuses à température élevée (60 °C). Par ailleurs, il a été montré que la perméabilité des membranes pouvait être en partie contrôlée par la température et la pression transmembranaire appliquée. / Phase separation of polyer/solvent system is the most widespread industrial process to manufacture membranes. Large solvent quantity is usually used whatever the process, hence leading to environmental (coagulation and washing baths treatment) and health (industrial and plant safety) problems.This study focuses on the development of new porous membranes made from hydroxypropylcellulose (HPC), a water soluble polymer, avoiding the use of any organic solvent. Moreover, the thermo-sensitive character of this polymer, characterized by a Lower Critical Solution Temperature (LCST) in water of about 40 °C, enabled to design an original thermally induced phase separation process by temperature increase above the LCST. This study aims (i) to find the ideal polymer solution composition to produce insoluble HPC membrane, (ii) to approach and understand the link between phase separation mechanism by spinodal decomposition, crosslinkig reaction and water extraction by evaporation, (iii) characterize pure water permeability under pressure. On-line monitoring of phase sepration dynamics by phase contrast optical microscopy, crosslinking reaction by rheology and water evaporation by thermogravimetric analysis of the system HPC/water/cross-linking agent ± porogen (PEG200) allowed an understanding of simultaneous and related mechanisms occurring during elaboration (phase separation / cross-linking / water evaporation) and a correlation with HPC membrane morphologies and characteristics in relation with phase separation process parametres. Pure water permeability characterization demonstrated the efficiency of cross-linking and structural strength during several filtration cycles. Furthermore, it has been shown that water permeability of HPC membranes could be controlled in part by the temperature and the applied pressure.

La carbonatation est une pathologie du béton armé qui peut engendrer la corrosion des armatures et à terme de la fissuration. Dans le cadre de la gestion des déchets radioactifs, les structures et les conteneurs seraient soumis simultanément à un échauffement (exothermie des déchets), au CO2 atmosphérique, ainsi qu'à un séchage important. Afin de rendre compte de leur évolution à l'échelle séculaire, les données actuelles relatives à la carbonatation à température ambiante doivent être complétées, d'une part par une description de la phénoménologie en température, et d'autre part, par la prise en compte de l'impact des transferts hydriques en température (séchage) sur la carbonatation en insaturé. Le travail présenté se focalise sur l’étude de la durabilité de quatre pâtes de ciment différentes dont deux sont directement dérivées des formulations de référence sélectionnées par l’Andra (CEM I et CEM V) et un mélange baspH. Le premier volet est dédié à l'étude des transferts hydriques reposant sur la conduite d'essais de désorption. Il a notamment permis la caractérisation des isothermes de désorption en température (20, 50et 80°C). L'impact thermique modifie les isothermes : la teneur en eau à l’équilibre chute avec la température et le point d'amorçage de la condensation capillaire est déplacé. Une phase de modélisation a conjointement été conduite en support aux expérimentations. L'utilisation de l'équation de Clausius-Clapeyron a permis de décrire l'effet de la température sur les isothermes (par la détermination de la chaleur isostérique d’adsorption de chacun des matériaux). Bien que l'impact de la température sur la microstructure des pâtes de ciment soit avéré, la prise en compte du déplacement des équilibres thermodynamiques suffit à restituer cet effet thermique sur les isothermes. La détermination des perméabilités intrinsèques par exploitation des cinétiques de désorption (par analyse inverse) a montré la thermoactivation du transport d'eau. La contribution de l'évolution de la microstructure en température ne peut-être négligée sur la perméabilité des matériaux.Le deuxième volet exploratoire, est consacré à l'étude de la carbonatation en température. Il repose sur la mise en place d'un dispositif de carbonatation spécifique (fonctionnement en température) et la conduite d'essais de carbonatation à HR et température contrôlées. La campagne de caractérisation (DRX et ATG)a conduit à l'obtention de profils de carbonatation caractéristiques de chaque couple (HR, Température).Les évolutions minéralogiques (décomposition des hydrates, distribution polymorphique du carbonate de calcium précipité) mises en évidence en température se rapprochent de celles identifiées à température ambiante. En revanche, il ressort que les conditions environnementales influencent significativement les proportions polymorphiques : plus l'HR est faible, plus les teneurs en phases métastables (vatérite,aragonite) sont élevées. Les réactions de dissolution-précipitation mises en jeu dans la transformation polymorphique (des états métastables vers la calcite) sont inhibées à faible HR, par manque de milieu réactionnel. La cinétique de carbonatation, également impactée par les conditions environnementales, est régie par la concurrence de l'effet thermique sur les transferts hydriques et sur la solubilité rétrograde des réactifs. Les profondeurs carbonatées sont maximales aux points d'amorçage de la condensation capillaire propres aux différents matériaux et à chaque température. Les profondeurs carbonatées augmentent avec la température jusqu'à une température limite, caractéristique de la formulation, au-delà de laquelle la solubilité rétrograde des réactifs deviendrait le facteur limitant.Cette phase de compréhension des mécanismes mis en jeu dans la carbonatation en température et de leur niveau de couplage effectuée, les modèles prédictifs de carbonatation en insaturé pourront être étendus à l'application en température. Les résultats de ce travail fournissent les données d'entrées et de validation nécessaires à la validation des simulations numériques. / Carbonation is the major cause of degradation of reinforced concrete structures. It leads to rebar corrosion and cracking of the concrete cover. In the framework of radioactive waste management, cement-based materials used as building material for structures or containers would be simultaneously submitted to heating (due to the waste thermal output), subsequent drying and atmospheric carbon dioxide. Such environmental conditions are expected to modify the carbonation mechanisms (with respect to temperature). In order to describe their long-term evolution of material, a double approach was developed, combining the description of carbonation and drying for temperatures up to 80°C to complement available data at ambient temperature. The present work focuses on the durability study off our hardened cement pastes; two of them are derived from the reference formulations selected by Andra(CEM I and CEM V) and a low-pH mix. The first experimental campaign focuses on moisture transfer. The effect of temperature on drying is investigated through water vapour desorption experiments. The first desorption isotherms of four hardened cement pastes was characterized at 20, 50 and 80°C. The results show a significant influence of the temperature. For a given relative humidity (RH) the water content equilibrium is always reduced temperature is increased and the starting point of capillary condensation is shifted towards higher RHs. The experimental campaign is complemented through modelling activities. The impact of temperature on the first desorption isotherms is effectively described using the Clausius-Clapeyron equation(characterization of the isosteric heat of adsorption). The intrinsic permeability to water is evaluated through inverse analysis by reprocessing the experimental weight loss of initially saturated samples submitted to constant environmental conditions. The intrinsic permeability appears to increase with temperature in relation to the observed microstructure evolution (porosity coarsening).The environmental conditions impact is studied using preconditioned samples (12 different RHs and 20,50 and 80°C) and accelerated carbonation tests. The latter are performed in a new device allowing accurate control of the environmental conditions as well as the carbon dioxide concentration. The carbonated depths and the mineralogical modifications induced by carbonation are assessed using XRDand TGA for each temperature and RH. Most of the mineralogical modifications notified in temperature(hydrates consumption and nature of crystallographic phase of calcium carbonate) are similar with these identified at ambient temperature. Yet the results show a significant influence of the environmental conditions on calcium carbonate polymorphic abundance: the lower the RH, the more abundant the metastable phases (vaterite and aragonite).The rate of the polymorphic transformation (from the metastable states into calcite by dissolution precipitation)is believed to decrease with RH because of lack of liquid water. A significant influence of the environmental conditions on the carbonation rate is also observed. It depends of the competition between the temperature effect on moisture transfer and retrograde solubility of reactants. Carbonation depths appear to be maximal at the RH-starting point of capillary condensation of each material and temperature. Carbonation depths increase with temperature until a limit of temperature characteristic of the material. Above this temperature, reactants solubility might control the main process.

Sous un climat tropical humide, l'augmentation de la température nocturne a été associée à une diminution du rendement chez le riz. Une des hypothèses sous-tendant cette diminution est l'augmentation du taux de respiration nocturne (Rn) diminuant les ressources carbonées disponibles pour la croissance de la plante. La respiration mitochondriale est communément divisée en deux composantes fonctionnelles :- la respiration de maintenance (Rm), qui est associée à toutes les réactions biochimiques requises pour entretenir la biomasse existante. Le taux de Rm doublerait suite à une augmentation de la température ambiante de 10°C (Q10 = 2) ;- la respiration de croissance (Rg), qui est associée à tous les processus impliqués dans la création de biomasse. Cette composante de la respiration est principalement dépendante de la disponibilité en carbohydrates dans la plante, et donc de la photosynthèse.Ce travail de thèse a pour objectifs de (1) déterminer l'effet instantané (sans acclimatation) et sur le long terme (acclimatation) de l'augmentation de la température nocturne, proche de celle prédite par les scénarios climatiques, sur la respiration et la production de biomasse et de grains, (2) évaluer le coût de Rn en terme de biomasse à l'échelle de la plante entière, (3) estimer la respiration de maintenance (Rm) et sa réponse à l'augmentation de la température, et (4) évaluer l'effet de la valeur Q10 sur la modélisation de la production en biomasse. Pour atteindre ces objectifs, trois expérimentations (dont une inexploitable) ont été conduites en serre, deux en chambres de culture et une au champ, à Montpellier (France) et à la station expérimentale de l'IRRI (International Rice Research Institute, Philippines). L'augmentation modérée de la température nocturne de 1.9°C au champ et 3.5°C en chambre de culture de l'initiation paniculaire à maturité, et de 3.8 à 5.4°C en serre du repiquage à maturité, a entraîné l'augmentation significative de Rn (+13 à +35%). Dans le même temps, cette augmentation n'a pas eu d'effet significatif sur la production de biomasse et de grains des écotypes indica et aus, mais la production en grains de l'écotype japonica a été significativement plus faible. Le coût en biomasse de la respiration, en conditions de température nocturne plus élevée, a augmenté légèrement mais n'a pas été associé à une variation significative de la production de biomasse. L'augmentation de la température nocturne sur le long terme (acclimatation) a eu un impact plus faible sur Rn (facteur de 1.14 à 1.67 entre 21 et 31°C) que l'augmentation instantanée (sans acclimatation) (facteur 2.4 entre 21 et 31°C). Le coût quotidien en biomasse de Rm, a été de 0.3 à 1.2% (feuilles complètement développées) et de 1.5 à 2.5% (plantules entières). La Rm a augmenté d'un facteur 1.49 entre 21 et 31°C et représentait environ 33% de la respiration nocturne. Ce facteur est plus faible que l'hypothèse du Q10 = 2 qui surestime les effets de l'augmentation des températures sur Rm.Le modèle d'analyse de sensibilité a montré que la valeur du coefficient Q10 a un rôle significatif dans la prédiction de la production de biomasse dans les modèles de culture. Le rendement simulé diminue de 9% (Q10 = 2) et de 5% (Q10 = 1.5) lorsque la température moyenne journalière augmente de 2°C. Ainsi, prendre en compte l'acclimatation dans la réponse des plantes à l'augmentation des températures est important pour augmenter la précision des modèles. L'augmentation de la précision des modèles passera aussi par l'analyse des variations de la respiration en conditions naturelles. / In tropical climate, increasing night temperature was reported to be associated with a decline in grain yield in rice. This can be partly due to an increase in night respiration rate (Rn) which causes a depletion of carbohydrate supply available for plant growth. Mitochondrial respiration is commonly divided in two functional components; - Maintenance respiration (Rm) which is associated with all biochemical reactions required to maintain existing biomass. The rate of this respiration component would double when ambient temperature increase by 10°C (Q10 = 2). - Growth respiration which is associated with all processes involved in establishment of new biomass. This respiration component is mainly driven by carbohydrate supply and thus, by the photosynthesis rate. The present work aims to (1) determine the effects of short-term (without acclimation) and long-term (with acclimation) increase in night temperature similar to that projected by future climate scenarios on vegetative biomass production and grain yield; (2) evaluate, in terms of loss of biomass, the cost of Rn at plant scale; (3) estimate the maintenance respiration rate (Rm) and its response to temperature; and (4) evaluate the impact of Q10 value on biomass production. To achieve these objectives, three experiments (one unexploitable) were conducted in greenhouses, two in growth chambers and one in the field, at Montpellier (France) or at the experimental station of IRRI (International Rice Research Institute). The moderate increase in night temperature from panicle initiation to maturity in the field by 1.9°C and in growth chambers by 3.5°C, and form transplanting to maturity in greenhouse experiments by 3.8 to 5.4°C, did affect significantly Rn that increased by 13 to 35%. In the same time, it did not affect significantly biomass production and grain yield for indica and aus cultivars, whereas grain production decline was observed for japonica. Calculated biomass losses due to increased Rn under increased night temperature were important but were not associated with a change in biomass production or grain yield. Effect of long-term exposure to increased night temperature (acclimation) was smaller (factor 1.14 to 1.67 between 21 to 31°C) than that of short-term exposure (without acclimation) (factor 2.4 between 21 to 31°C). In this work, 0.3 to 1.2% (expanded leaves) and 1.5 to 2.5% (whole seedlings) of existing dry biomass was lost daily to Rm. The Rn was composed by about 33% of Rm, which increased by factor 1.49 between 21 and 31°C. This is below the common assumption of Q10 = 2 that thus overestimates the effect of increasing night temperature on Rm.A model sensitivity analysis showed that the Q10 value is important in the prediction of biomass production in crop models. Yield is expected to decline by 9% (Q10 = 2 assumption) and by 5% (Q10 = 1.5 assumption) with increasing mean daily temperature by 2°C. Thus, taking into account the acclimation response to temperature change is important for models accuracy. Making crop models more accurate requires more knowledge thermal effect on respiration in the field.

Le stockage des déchets radioactifs dans les formations géologiques profondes peu perméables comme les argilites et les argiles plastiques est envisagée comme une solution possible et fait l'objet de nombreuses études depuis une trentaine d'années. Dans le cadre du projet européen TIMODAZ, l'accent a été mis sur l'étude des effets d'une augmentation de la température engendrée par les déchets exothermiques sur la zone endommagée autour d'une galerie souterraine de stockage. Dans le cadre de ce projet, une étude expérimentale sur le comportement thermique de l'argile de Boom et de l'argile à Opaline a été réalisée. Afin de surmonter les difficultés reliées à l'étude expérimentale des matériaux peu perméables en laboratoire, une nouvelle cellule triaxiale à court chemin de drainage a été mise en œuvre. Les essais ainsi qu'une modélisation numérique montrent que la re-saturation des échantillons désaturés par le processus d'excavation, transport, stockage et préparation peut être réalisée beaucoup plus rapidement par ce dispositif. Les essais de chargement mécanique et thermique en condition drainée (c'est-à-dire avec une surpression interstitielle engendrée négligeable) peuvent être réalisés également dans cette cellule avec des vitesses de chargement plus élevée comparée aux cellules triaxiales classiques. La possibilité de réactivation d'une bande de cisaillement par pressurisation thermique du fluide interstitiel dans un échantillon de l'argile de Boom est mise en évidence. On observe qu'un plan de rupture préexistant dans l'échantillon agit comme un plan de faiblesse pouvant être réactivé de façon préférentielle au moment de la rupture. La résistance au cisaillement obtenue sur le plan de rupture est inférieure à celle de matériau intact pour l'argile de Boom. Le comportement thermique de l'argile à Opaline a été étudié à partir d'essais de chauffage en condition drainée et non drainée sur des échantillons saturés. L'essai de chauffage drainé montre un comportement thermo-elasto-plastique avec limite expansion/contraction à 65°C. Ce comportement est similaire au comportement des argiles faiblement surconsolidées. L'analyse des résultats de l'essai de chauffage non drainé met en évidence que l'eau interstitielle dans l'argile à Opaline a un coefficient de dilation thermique plus important comparé à celui de l'eau libre. Dans la gamme de températures étudiées (25°C-80°C), les mesures de perméabilité sur les échantillons endommagés par un chargement déviatorique ne montrent aucun effet de l'endommagement sur la perméabilité, ce qui prouve la bonne capacité de scellement de l'argile de Boom et l'argile à Opaline saturées / Storage of exothermic radioactive waste in deep low permeability geological formations such as clayey rocks and plastic clays is a solution considered for long term repositories. However the excavation of underground galleries creates a damaged zone (EDZ). The effect of the damage zone on the transport properties of the geological barrier has been widely studied. Within the framework of the TIMODAZ European project, emphasis has been put on the effect of temperature. As a partner of this project, the current work is performed to investigate the coupling effect between temperature, damage and permeability on Boom clay and Opalinus clay through an experimental study. View to the experimental difficulties related to the low permeability materials, a new hollow cylinder triaxial cell with short drainage path specifically designed to study the thermo-hydro-mechanical behaviour of very low permeable materials is developed during this work. The tests and the numerical analysis show that the short sample drainage path reduces significantly the time needed to resaturate an initially unsaturated sample and it also permits to achieve drained conditions (i.e. negligible excess pore pressure during testing) with a higher loading rate. For Boom clay, the effect of the pore water thermal pressurisation on a sample with a pre-existing shear band is investigated. The undrained heating under shear stress decreases the effective stress on the sample which leads to its failure. An existing failure plane in the sample behaves like a preferential weakness plane which can be reactivated by pore water thermal pressurisation. The estimated shearing resistance along the sheared plane is smaller than that of the intact material. For the Opalinus claystone, drained heating on a saturated sample shows that this claystone behaves like a slightly overconsolidated material (thermo-elasto-plastic behaviour) with transition from expansion to contraction at 65°C. The decrease of the permeability of the sample before and after the heating-cooling cycles proves the irreversible volumetric compaction of the sample. The undrained heating test on the Opalinus claystone induces an excess pore pressure in the sample which cannot be explained by the difference between the free water thermal expansion coefficient and that of the solid matrix. The back analysis of the results shows a higher value for the water thermal expansion coefficient as compared to that of free water. Permeability measurements at 25°C and 80°C on samples previously damaged by deviatoric loading show no significant effect of damage on the permeability of the samples. These results confirm the good sealing capacity of both clays at various temperatures

Ce mémoire présente une étude sur la caractérisation des propriétés mécaniques dépendantes du temps par nanoindentation instrumentée à différentes températures.Ce sujet de recherche porte sur l’adaptation des méthodes d’indentation classiques aux problématiques de la caractérisation à hautes températures. Les méthodes développées dans ces travaux ont pour premier objectif d’apporter une meilleure compréhension des phénomènes dépendants du temps et de la température par une approche locale. Le second objectif est d’apporter des éléments de comparaison entre le comportement à l’échelle microscopique et macroscopique.Les méthodes proposées sont principalement fondées sur l’essai de relaxation en indentation. Ses développements et applications aux matériaux polymères et métalliques sont étudiés de manière analytique puis expérimentale. L’étude analytique nous montre que ce type d’essais en indentation peut être directement comparé à un essai uniaxial. Elle montre également que la cinétique de chargement a une grande influence sur la qualité des résultats obtenus en relaxation.L’étude expérimentale proposée, en température, permet d’extraire la sensibilité à la vitesse de déformation ainsi que l’énergie d’activation des phénomènes visqueux. Cependant, la dérive thermique limite la durée des essais – la durée maximum du segment de relaxation reste inférieure à quelques minutes. Une autre étude réalisée à température ambiante ouvre la voie à des durées de caractérisation plus longues. Celle-ci se fonde sur l’équivalence entre aire et raideur de contact pour un matériau homogène. Un maintien de l’aire de contact constante pendant 10 heures est effectué sans signes de dérive.Finalement, l’application de la nanoindentation à hautes températures à la caractérisation in situ des changements microstructuraux pour un alliage d’aluminium est étudiée. Les résultats de l’étude montrent qu’il est possible d’obtenir la cinétique de recristallisation avec un seul échantillon et en un temps limité. / This manuscript presents a study on the mechanical properties’ characterization of time dependent phenomena using instrumented nanoindentation at different temperatures.This research subject treats the development of methods dealing with the adaptation of classical indentation methodologies to high temperature characterizations. Bringing a better understanding of time and temperature dependent phenomena at a local scale is the first aim of the methods developed. The second objective is to compare materials behaviors measured at micro and macro-scale.The proposed methods are based on indentation relaxation tests. Their development and applications to polymers and metals characterization are studied analytically and experimentally. The analytical study shows that the indentation relaxation test is equivalent to the uniaxial one. This study also highlights the great influence of loading kinetics on the measured relaxation behavior.The proposed experimental study in temperature permits the extraction of the strain rate sensitivity and the activation energy of the viscous phenomena. However, thermal drift limits the characterization duration – i.e. the maximum experimental time remains limited to a couple of minutes. Another experimental study configuration, at room temperature, opens the way to longer test durations. It is based on the equivalence of contact area and stiffness for a homogeneous material. With this configuration, we successfully hold the contact area constant for 10 hours without any evidences of drift.Eventually, the high temperature nanoindentation application to in situ microstructural changes characterization of an aluminum alloy is studied. Measurements and limitations are carefully discussed for a better understanding of the studied phenomenon. The results show that the recrystallization kinetics can be successfully described with reduced test duration and samples’ set.

Ce mémoire de thèse présente une analyse multi-physique des endommagements par usure provoqués sur un alliage base cobalt soumis à des sollicitations de fretting pour des températures allant de 25˚C à 600˚C. On montre alors que l’usure est sévère à basse température puis douce à haute température. À basse température, l’usure est contrôlée par une synergie entre l’oxydation de l’interface et l’abrasion de la couche d’oxyde nouvellement formée. Une formulation analytique est développée, prenant en compte ces deux aspects. Cependant, cette loi n’est valable que lorsque le produit de l’endommagement, à savoir les débris d’usure oxydés, sont immédiatement évacués de l’interface. Or, si la température dépasse une température seuil T1, les débris commencent à stagner dans l’interface, ils s’agglomèrent et modifient complètement la réponse tribologique. À haute température, une tribocouche protectrice est formée par compaction et frittage des débris, limitant drastiquement l’usure. La loi d’usure par oxydo-abrasion, décrivant le comportement tribologique à basse température, est alors modifiée pour prendre en compte l’apparition de cette tribocouche. La tribocouche, également appelée glaze layer, possède une structure multi-couches, où les propriétés d’oxydation et de diffusion des éléments d’alliage jouent un rôle prépondérant dans les modalités de sa formation. À la lumière de ces résultats, sont finalement discutés les mécanismes mis en jeu dans l’absence totale d’usure lorsque la glaze layer est efficace à l’interface. / This manuscript presents a multi-physical analysis of the fretting wear damages observed on a cobalt-based alloy. It has been showed that the wear process is severe at low temperature whereas a mild wear process takes place at high temperature. At low temperature, the wear process is driven by a synergetic action of the oxidation of the surface and the abrasion of the newly formed oxide layer. An analytical formulation is then proposed by taking into account these two phenomena. However, the proposed wear law is only valid when the wear debris is immediately ejected out of the interface. Yet, when the temperature is high enough, the debris starts to agglomerate into the interface changing completely the tribological response. At high temperature, a protective tribolayer is formed by a compaction and sintering processes of the wear debris which drastically limits wear. The oxido-abrasive wear law, describing the wear behaviour at low temperature, is then modified in order to take into account the tribolayer formation. The tribolayer, also called "glaze layer", has a multi-layerered structure whose formation is strongly linked to the oxidation and diffusive properties of the alloying elements. In the light of these results, the tribological mecanisms providing complete protection of the interface from further wear are discussed.

Le pronostic de l’arrêt cardiaque (AC) reste dramatique. Diagnostiquer sa cause rapidement et prédire précocement son pronostic ("pronostication") de manière fiable permettrait de mieux guider les traitements initiaux, en évitant de traiter futilement les patients avec faible probabilité d’évolution favorable ou à l’inverse de permettre d’intensifier le traitement de patients avec forte probabilité d’évolution favorable. Les biomarqueurs, dont l’utilité diagnostique et pronostique reste débattue, semblent actuellement insuffisamment sensibles et précis, surtout dans les 1ères heures après la reprise de l’activité circulatoire spontanée (RACS). Dans l’algorithme pronostique, seule la Neuron Specific Enolase (NSE) est validée après le 3ème jour post-AC et en 2ème intention. Notre première étude a montré que la valeur diagnostique des biomarqueurs "spécifiques" des lésions cérébrales en post-AC (protéine S100B : S100 et surtout NSE) était insuffisante, à l’admission en réanimation, pour étayer précisément le diagnostic de cause neurologique d’AC. Si la coronarographie précoce est l’outil diagnostique de référence de l’AC de probable cause cardiaque, les biomarqueurs ne peuvent remplacer le scanner cérébral pour diagnostiquer une cause neurologique d’AC. La deuxième étude a évalué, au 1er jour post-AC, S100 et NSE avec 2 témoins d’œdème cérébral proposés comme outils pronostiques : le diamètre de l’enveloppe du nerf optique (DENO) par échographie et le rapport de dédifférenciation substance grise / substance blanche (DSG/B) par scanner cérébral. Même si une relation directe ne peut être affirmée formellement entre ces paramètres, l’élargissement du DENO à J1 post-AC était corrélé aux lésions cérébrales, surtout l’œdème cérébral et les lésions neuronales suspectés sur l’élévation de la NSE (à l’admission et à J1) et la baisse de DSG/B. Si NSE, DSG/B et DENO à J1 étaient liés, S100, plus spécifique de la glie, n’était pas corrélée au DENO ni au DSG/B. NSE et S100 à l’admission, à J1 et J2 post-RACS et DENO à J1 étaient associées à la mortalité hospitalière. La troisième étude évaluait la valeur pronostique des biomarqueurs à la phase précoce de l’AC (NSE et S100 étant prélevées en médiane 220 min après la RASC). S100, réalisée en aveugle des cliniciens, était le biomarqueur le plus précis à l’admission en réanimation pour prédire correctement le pronostic défavorable à la sortie de l’hôpital et à 3 mois après AC, par rapport au lactate, pH et créatininémie, et surtout à la NSE. Les variations de S100 dans le temps permettaient d’affiner cette prédiction. S100 à l’admission était un facteur indépendant du pronostic défavorable à la sortie de l’hôpital, avec la durée sans massage cardiaque, le rythme initial non-choquable, le lactate initial et la présence de convulsion clinique. Selon les recommandations, la pronostication nécessite théoriquement d’être différée et multimodale, les biomarqueurs seuls n’étant pas recommandés, surtout précocement. Les biomarqueurs ne peuvent constituer une alternative, en comparaison à l’imagerie, pour l’aide diagnostique de la cause d’AC. A l’inverse, certains biomarqueurs comme la S100 après admission pourraient facilement et spécifiquement discriminer les AC ayant une certitude de pronostic défavorable. Associée à d’autres outils prédictifs clinico-radiologiques, la S100 pourrait être incorporée dans des algorithmes permettant de guider les thérapeutiques initiales. Une pronostication correcte précoce pourrait éviter des traitements invasifs inutiles, ou au contraire optimiser certaines thérapeutiques agressives. Le choix de méthodes recommandées et automatisées de contrôle ciblé de la température, très efficaces mais invasives et onéreuses, ou l’indication d’utiliser -ou pas- une assistance cardio-circulatoire extra-corporelle pourrait bénéficier d’une telle stratégie précoce de sélection des patients. / Outcome of cardiac arrest (CA) remains dramatic. To quickly diagnose the cause of CA and establish a reliable outcome prediction (prognostication) as early as possible could help to guide initial treatments. It could avoid futile treatments in patients with low chance of survival or of good neurological recovery, or conversely allow treatment optimization in patients expected to have a high likelihood of good neurological outcome. Usefulness of biomarkers to guide clinicians in finding the CA diagnosis and helping prognostication is debated. Biomarkers are considered as not sensitive and accurate enough, especially within the first hours after return of spontaneous circulation (ROSC). Their use is only recommended in prognostication for Neuron Specific Enolase (NSE) as a second line tool and after the third day from CA. Our first study confirmed that biomarkers “specific” of brain injury (S100B protein: S100 and moreover NSE) cannot sufficiently discriminate the neurological cause of CA on ICU admission. If early coronary angiogram is the standard for diagnosing a probable cardiac cause of CA, biomarkers cannot replace brain computed-tomography (CT) in CA from a neurological cause. The second study evaluated, during the 1st day after ROSC, the link between biomarkers (S100 and NSE) and 2 surrogates of brain oedema recently proposed as outcome predictors: echography of the optic nerve sheath diameter (ONSD), and grey to white matter attenuation ratio (GWR) on brain CT-scan. Even though we cannot conclude on a definitive relationship between these parameters, ONSD enlargement at day 1 was associated with specific brain damage after CA, such as brain oedema and mostly axonal injuries, as reflected by increases in NSE (on admission and at day 1) and low GWR measurements. Whereas NSE, GWR and ONSD at day 1 were correlated, S100, which is more specific of glial injuries, did not reach significance. NSE and S100 on admission, at days 1 and 2 after ROSC, as well as ONSD at day 1, were associated with survival at hospital discharge. The third study evaluated the prognostic value of several biomarkers in the early phase after CA (NSE and S100 being sampled at median 220 min after ROSC). S100, blinded to physicians, was the biomarker with the best accuracy after ICU admission to correctly predict unfavourable outcome at hospital discharge and at 3 months after CA, compared with all other biomarkers such as lactate, pH, creatinine, and especially NSE. S100 variations during the first day after admission refined prognostication. Initial S100 was an early independent predictive factor associated with unfavourable outcome at hospital discharge, with the no-flow duration, initial lactate value, initial non-shockable rhythm, and the presence of clinical seizure. According to guidelines, prognostication theoretically needs to be delayed and multimodal, biomarkers alone not being recommended especially in the early phase after CA. Biomarkers cannot seem to be an alternative option compared to imaging to precisely diagnose the CA cause. By contrast, some biomarkers, such as S100 after admission, could easily and specifically discriminate CA patients with certainty of unfavourable outcome. Associated with other predictive tools (clinical or using imaging), biomarkers could interestingly be incorporated in early decisional algorithms to optimally guide initial therapies. This correct patient classification could help to avoid unuseful treatments versus to maximize aggressive therapies. The choice of recommended servo-controlled targeted temperature management devices, very efficient but invasive and expensive, or the indication -or not- of a cardio-circulatory assist device implementation should be guided in the early stage after ROSC using this simple strategy of patient selection.