L'objectif de cette thèse est l'étude des mouvements verticaux et la caractérisation des processus à l'origine de ces mouvements au sein d'une chaîne de montagnes intracontinentale. Les mécanismes contrôlant l'évolution de la topographie sont nombreux et encore mal connus. La chaîne du Haut Atlas marocain est située à plus de 600 km de la limite de plaque Afrique-Europe et supporte pourtant le deuxième sommet d'Afrique (Jbel Toubkal, 4165 m). L'absence de racine crustale développée sous la chaîne, conséquence d'un taux de raccourcissement assez faible (~20 km), implique donc l'existence d'un autre processus permettant de maintenir une telle topographie. La réalisation de profils géophysiques nous permet de montrer qu'un amincissement lithosphérique provoque un soulèvement d'environ 1000 m dans l'Anti-Atlas, le Haut Atlas Central, et le Moyen Atlas. Certains bassins d'avant-pays sont aussi affectés, comme les bassins du Souss, de Ouarzazate ou de Missour. La zone amincie est une bande d'orientation Nord-Est / Sud-Ouest recoupant les principaux domaines structuraux marocains et probablement la<br />limite de plaque Afrique-Europe.<br />Le raccourcissement crustal est le deuxième mécanisme à l'origine du relief de cette chaîne. Une analyse structurale sur la base des données de terrain dans le Haut Atlas de Marrakech nous a permis de montrer l'existence d'une stratigraphie mécanique contrastée. Plusieurs niveaux de décollements potentiels y sont identifiés en particulier dans le Viséen, le Cambrien, le Trias et le Sénonien. L'héritage complexe de cette région, située à la limite entre les rifts Triasico-Liasiques Atlantique et Téthysien, contrôle leur activation sur les bordures de la chaîne. Celle-ci entraîne la formation de structures variées : zones triangulaires, plis secondaires (« rabbit ears »), imbrications. Un groupe basal rigide est distingué. Il inclut le Précambrien, et localement le Paléozoique et le Trias. Une coupe complète de la<br />chaîne est présentée. <br />La chronologie de la déformation et l'âge de l'amincissement de la lithosphère sous la chaîne sont finalement discutés. Une analyse détaillée de la géologie de l'avant-pays sud du Haut Atlas de Marrakech est combinée aux résultats obtenus par comptage de traces de fissions pour proposer un scénario d'évolution. Une première phase de raccourcissement est identifiée à l'Eocène Supérieur – Oligocène. Au Miocène Inférieur – Moyen, la lithosphère est amincie et une phase de dénudation affecte l'ensemble de la chaîne et son avant-pays. Enfin, une dernière phase de raccourcissement a lieu au Plio-Quaternaire.

Ce travail est consacré à l'étude de la sorption d'eau et du gonflement des argiles (bentonite MX80 et argilites du Bassin de Paris). On propose une nouvelle approche par microscopie électronique à balayage environnementale (ESEM) couplée à l'analyse digitale d'image pour estimer le gonflement en fonction du temps et de l'humidité relative. L'ESEM est un outil de nouvelle génération encore peu utilisé dans le domaine des argiles, qui permet d'étudier des matériaux hydratés dans différentes conditions d'humidités relatives. Dans ce travail on montre qu'il est possible d'obtenir des informations qualitatives et quantitatives sur le gonflement des argiles à l'échelle de l'agrégat. L'étude de la cinétique permet ainsi d'identifier trois étapes de gonflement, dont l'étape de gonflement proprement dite, décrite par un modèle cinétique de premier ordre. <br />L'étude de la sorption d'eau de la bentonite brute et échangée avec différents cations (Na+, Li+, K+, Ca++, Mg++) a permis d'aborder l'influence des cations sur le potentiel de gonflement. La cinétique d'adsorption, décrite par un modèle de deuxième ordre dépend directement de l'humidité relative, de la masse de l'échantillon et du cation compensateur. <br />L'étude de la texture en conditions sèches et humides de la bentonite MX80 compactée a permis d'observer l'évolution morphologique du réseau poreux (macroporosité) au cours de l'hydratation/ déshydratation. A partir de différentes approches analytiques on constate une diminution de la taille des macropores et/ou mésopores, et l'ouverture de pores inter- agrégats lorsque la densité apparente augmente. <br />L'étude de l'influence de la condensation/ évaporation instantanée d'eau sur les argilites montre que la sensibilité à l'eau augmente lorsque la proportion argileuse augmente; elle est marquée entre autres par une fissuration qui peut être partiellement réversible ou irréversible après quelques cycles de condensation/ évaporation.

Published Article / Service-learning is a relatively new teaching and learning method which has been implemented with success at national and international tertiary institutions. The identification and elucidation of the terms and processes that delineate the dynamic character of service-earning satisfactorily pose a particular challenge to researchers within the service-learning environment. Since a degree of confusion still exists amongst researchers and decision-makers regarding the distinguishing characteristics of service-learning as opposed to other forms of experiential learning, it is essential to indicate the specific position of service-learning within this environment.

The stellar populations harboured by some of the Universe’s earliest galaxies are within observational reach. Determining the details of these stellar populations and their formation histories within the first billion years after the Big Bang is crucial for both understanding the earliest stages of galaxy evolution and for assessing the contribution of early star-forming galaxies to cosmic reionization. This thesis presents observational measurements of the rest-frame UV and optical colours of star-forming Lyman Break galaxies (LBGs) at redshifts 4 < z < 9, and their inferred stellar population parameters. By combining ground-based ~1 deg² surveys with deeper, narrower space-based deep-field surveys, we have constrained the rest-frame UV spectral slope of galaxies over a wide-range of cosmic time (4 < z < 9) and luminosity (−23 < MUV < −17) in a self-consistent way. To do so, we developed simulations to allow the inference of intrinsic colours from noisy, potentially biased observations. With these simulations, a robust UV colour measurement method was devised in preparation for the Hubble Ultra Deep Field 2012 (UDF12) survey. Then, after delivery of the UDF12 data, our technique and simulations were applied to yield the first bias-free measurements of the UV spectral slope of galaxies at z ≈ 7 and 8. We found no support for the previously claimed dominant sub-population of exotically blue, faint galaxies at z ≈ 7. In fact with careful consideration of their errors and selection biases, even the most extreme galaxies we observed can have their colours explained by stellar population synthesis models of unremarkable parameters. Expanding this study to brighter, rarer, galaxies required the inclusion of wide-area ground-based survey data, and consequently a more focused examination of galaxies at z ≈ 5. We selected high signal-to-noise galaxies from four fields, with absolute magnitudes spanning MUV = −22.5 to −17.5, and measured their rest-frame UV spectral slopes. Coupling these measurements with our simulated observations, we were able to determine the width of the intrinsic colour distribution of galaxies at z ≈ 5. We found that brighter galaxies are not only on average redder than their fainter counterparts, but they are also less self-similar in their colours. The redder average UV colours of brighter galaxies can be attributed to those galaxies being either older, or more dust reddened. By pairing these measurements, which are primarily a probe only of the presently forming portion of the stellar population, with those of LBG’s Balmer Breaks, which are more sensitive to bygone star formation, we were able to break this age–dust degeneracy and conclude that, at z ≈ 5, brighter galaxies are more heavily reddened than fainter galaxies even though their stars are no older.

Gravitational waves are truly transparent to matter in the Universe and carry the information of the very early epoch. We show that the energy density spectrum of the primordial gravitational waves has characteristic features due to the successive changes in the relativistic degrees of freedom during the radiation era. Our calculations are solely based on the standard model of cosmology and particle physics, and therefore these features must exist. Our calculations significantly improve the previous ones which ignored these effects and predicted a smooth, featureless spectrum. Going back in time to the beginning of the radiation era, reheating of the Universe must have taken place after inflation for primordial nucleosynthesis to begin. We show that reheating occurs spontaneously in a broad class of inflation models with [scientific symbols] gravity (Ø is inflaton). The model does not require explicit couplings between Ø and bosonic or fermionic matter fields. The couplings arise spontaneously when Ø settles in the vacuum expectation value (vev) and oscillates. This mechanism allows inflaton quanta to decay into any fields which are not conformally invariant in [scientific symbols] gravity theories. Applying the above method, we study implications of the large-N species solution to the hierarchy problem, proposed by G. Dvali, for reheating after inflation. We show that, in this scenario, the decay rates of inflaton fields through gravitational decay channels are enhanced by a factor of N, and thus they decay into N species of the quantum fields very efficiently. Without violating energy conservation, cosmological consideration places non-trivial constraints on Dvali's solution to the hierarchy problem. Going back in time still further, we study the period just before the beginning of reheating, the era of coherent oscillation of scalar fields. We show that non-Gaussian primordial curvature perturbations appear temporarily in the coherent oscillation phase after multi-field inflation. We directly solve the evolution equation of non-Gaussianity on super-horizon scales caused by the non-linear influence of entropy perturbations on the curvature perturbations during this phase. We show that our approach precisely matches with the so-called "separate universe approach" or "δN formalism" by studying a simple quadratic two-field potential. / text

Isolement et caracterisation d'un materiau organique actuel d'origine algaire et resultats d'experiences de fixation "in vitro" de diverses especes metalliques cationiques et anioniques sur ce materiau. resultats d'experiences de maturation thermique conduites sous atmosphere inerte, des divers composes organo-metalliques formes par reaction entre la matiere organique et les especes metalliques cationiques

Au cours des 15 dernières années, plus de 500 exoplanètes ont été détectées, révélant l'existence de systèmes souvent très différents du nôtre. Ces découvertes ont profondément affecté notre compréhension des mécanismes de formation des systèmes planétaires et de leur évolution dynamique. Aujourd'hui, les deux défis principaux sont d'estimer l'abondance des planètes jusqu'aux masses telluriques et d'effectuer la transition de la détection vers la caractérisation des exoplanètes. Cette thèse apporte une contribution sur les deux aspects, détection d'exoplanètes par microlentilles gravitationnelles et de molécules dans les atmosphères. Les microlentilles gravitationnelles ont permis de détecter 20 exoplanètes (publiées ou en cours de publication), incluant deux super-Terres de 3.2 et 5.5 $M_\oplus$. Bien que ce nombre soit modeste, cette technique permet l'exploration de systèmes inaccessibles via d'autres methodes, ayant son maximum de sensibilité au-delà de la limite des glaces. Nous détaillons tout d'abord l'analyse d'un évènement de haute amplification et sa sensibilité à la présence potentielle d'une planète. Avec une étoile à 5.5 kpc du système solaire, un compagnon de type terrestre orbitant à quelques UA aurait pu être détecté. Cette analyse d'efficacité de détection a contribué à une étude plus large visant à estimer l'abondance de planètes au sein de la Galaxie, montrant que les Saturne glacées sont abondantes. Nous traitons ensuite d'un évènement impliquant une planète massive orbitant une étoile naine et discutons de la faible probabilité d'existence d'un tel système selon les théories de formation planétaire du modèle d'accrétion de coeur. La prise en compte d'effets du second ordre dans la modélisation de cet évènement, doublée d'une analyse bayesienne à partir des distributions de vitesse et de luminosité des étoiles de la Galaxie, a permis de contraindre la dynamique du système. Enfin, la découverte d'une planète de type Neptune dont j'ai participé à la détection est présentée. Sur le thème des atmosphères planétaires, nous présentons l'analyse du Jupiter chaud HD209458b basée sur des mesures de transits primaires par Spitzer dans l'infrarouge. J'ai développé un algorithme de type MCMC adapté aux courbes de transits afin d'estimer les paramètres physiques et orbitaux de la planète. Ces paramètres constituent alors des données d'entrée pour les modèles d'atmosphère planétaire. Le spectre en transmission de HD209458b est dominé par l'absorption de vapeur d'eau.

Le radar sondeur Sharad (NASA/ASI) prospecte actuellement la surface et le sous-sol de Mars àune fréquence de 20 ±5 MHz depuis une orbite polaire basse (Mars Reconnaissance Orbiter).L'instrument a pour but de contraindre la composition du sol et de détecter, puis d'interpréter, desinterfaces enfouies afin de restituer le contexte géologique martien à l'échelle régionale. Ce travail dethèse se propose de contribuer à ces objectifs en se focalisant principalement sur l'étude de terrainsglaciaires et péri-glaciaires Martien.Dans un premier temps, par une méthode d'inversion impliquant la reconstruction d'un sousbassementrocheux par interpolation, nous obtenons les paramètres diélectriques représentatifs duvolume de glace d'eau constituant la calotte polaire Nord, Planum Boreum. Nous en déduisons un tauxde pureté du matériel glaciaire > 95 %. Nous fournissons une carte de l'épaisseur des dépôts qui vérifieun volume de glace de 1,14106 km3.Dans une deuxième étude, en confrontant les transects Sharad à des données topographiques etd'imagerie visible, nous élaborons un profil morphologique et stratigraphique complet d'escarpementsglaciaires présents dans la région d'Ultimi Lobe, Planum Australe. Nous appelons ces escarpements"Laps" (large and assymetric polar scarps). La similarité avec des failles listriques associées à desanticlinaux de roll-over nous amène à proposer l'hypothèse de macro-ruptures mécaniques d'une glacesous contrainte extensive et d'un mouvement subséquent par glissement basal.Puis, nous nous intéressons à la réflectivité radar de la surface dont l'amplitude dépend de larugosité et de la permittivité du sol. Nous élaborons une méthode nous permettant de construire unecarte globale de la réflectivité. Afin de séparer les paramètres physiques qui constituent ce signal, nousproposons des méthodes statistiques simples, inspirés du SAR (radar à synthèse d'ouverture) terrestre,complétées par l'élaboration de modèles de rétrodiffusion de surface à incidence normale. Nousmontrons des résultats de cette approche et leur adéquation avec les modèles théoriques. Enfin, nousmettons en évidence une variation temporelle de la réflectivité aux pôles que nous attribuons à laprésence des condensats saisonniers de CO2. Notre méthode d'analyse statistique de la réflectivité,associée à un modèle de rétrodiffusion à trois couches, nous permet d'évaluer la variation d'épaisseurdes condensats dans des régions à très hautes latitudes (80°-85°).

L'ETUDE REALISEE AU COURS DE CE TRAVAIL CONCERNE LE ROLE DES MICAS DANS LA CONCENTRATION DES ELEMENTS (LI, BE, F), LORS DE LA CRISTALLISATION DES MAGMAS GRANITIQUES PERALUMINEUX. FONDEE SUR L'EXPERIMENTATION, CETTE ETUDE DES MICAS COMPORTE DEUX APPROCHES COMPLEMENTAIRES. LA PREMIERE PARTIE TRAITE DES EQUILIBRES ENTRE MICAS ET LIQUIDES GRANITIQUES ; ELLE A CONSISTE A FAIRE CRISTALLISER DES MICAS, A PARTIR DE MAGMAS MODELES PREPARES PAR FUSION DE ROCHES GRANITIQUES NATURELLES, EN PRESENCE D'EAU ET SOUS DES CONDITIONS DE T, P ET FO#2 CONTROLEES. LE BUT DE CETTE PREMIERE PARTIE DE L'ETUDE EST DE DEFINIR LES CONDITIONS DE STABILITE DES ASSEMBLAGES MICA(S) - LIQUIDE SILICATE, AINSI QUE LA COMPOSITION DES MICAS CONCERNES. CETTE PARTIE DU TRAVAIL A ETE MENEE SUR DEUX GRANITES PERALUMINEUX D'ORGINE NATURELLE : LE GRANITE DE BEAUVOIR (MASSIF CENTRAL FRANCAIS), ET CELUI DU MANASLU (HIMALAYA). LA DEUXIEME APPROCHE CONSISTE EN UNE ETUDE CRISTALLOCHIMIQUE DES MICAS PORTEURS D'ELEMENTS LEGERS, ET DE LEURS SOLUTIONS SOLIDES, VISANT A ECLAIRCIR LES RELATIONS CATIONIQUES ET ANIONIQUES GLOBALES ET LOCALES, C'EST-A-DIRE LES RELATIONS D'ORDRE-DESORDRE A LONGUE ET COURTE DISTANCE, AINSI QUE LES MECANISMES REGISSANT CES SUBSTITTIONS. LES RESULTATS ACQUIS MONTRENT QUE LA FUGACITE D'OXYGENE CONTROLE, POUR DES COMPOSITIONS GLOBALES CONSTANTES DES SYSTEMES EXPERIMENTAUX, LA NATURE ET DONC LA COMPOSITION DES MICAS CRISTALLISANT A PARTIR D'UN LIQUIDE LEUCOGRANITIQUE. EN EFFET, DANS LE GRANITE DE BEAUVOIR, LE MICA STABLE EN CONDITIONS OXYDANTES (NNO+1,2), EST DE TYPE ZINNWALDITE, ALORS QU"EN MILIEU REDUCTEUR (NNO-1,5), C'EST LA BIOTITE QUI EST STABLE. DANS L'ECHANTILLON EXPERIMENTAL ISSU DU GRANITE DU MANASLU, LA COMPOSITION DES BIOTITES EST ESSENTIELLEMENT CONTROLEE PAR LA TEMPERATURE, PAR LA FUGACITE D'OXYGENE, ET PAR LA PRESENCE OU L'ABSENCE DU MUSCOVITE ASSOCIEE. PAR CONTRE, LA PRESENCE DE MUSCOVITE EST PRINCIPALEMENT CONTROLEE PAR LA TENEUR EN EAU DU MAGMA INITIAL, AINSI QUE PAR LA FUGACI TE D'OXYGENE. EN CE QUI CONCERNE LES ELEMENTS LEGERS, LES RESULTATS DE CETTE ETUDE MONTRENT QUE LES MICAS DE TYPE BIOTITE, AUSSI BIEN QUE DE TYPE ZINNWALDITE, SONT SUSCEPTIBLES D'INCORPORER LI, BE ET F, DES LE STADE MAGMATIQUE. LEURS TENEURS DANS LES MICAS DEPENDENT FORTEMENT DE CELLES DES MAGMAS INITIAUX. QUANT AU PARTAGE DE CES ELEMENTS ENTRE MICAS ET LIQUIDES SILICATES, LI ET F PRIVILEGIENT LES MICAS TRIOCTAEDRIQUES, DE TYPE BIOTITE, ET LES SOLUTIONS SOLIDES ENTRE BIOTITES ET LEPIDOLITES (ZINNWALDITE), ALORS QUE LE BERYLLIUM SE FIXE PREFERENTIELLEMENT DANS LES MICAS DIOCTAEDRIQUES, SYSTEMATIQUEMENT ACCOMPAGNE, DANS CE CAS, D'UN PROTON ADDITIONNEL, FIXE SUR L'OXYGENE APICAL DU TETRAEDRE (BEO#4)#6#-, ADJACENT A UN SITE OCTAEDRIQUE VACANT. OUTRE L'ASPECT GLOBAL, MONTRANT LA CAPACITE DES MICAS A PIEGER LES TROIS ELEMENTS CONCERNES (LI, BE ET F), CETTE ETUDE A MIS EN EVIDENCE L'EXISTENCE D'ORDRES LOCAUX, C'EST-A-DIRE D'AFFINITES, ENTRE LI ET F, D'UNE PART, ET ENTRE BE ET OH, D'AUTRE PART. CES RELATIONS ONT ETE DEMONTREES PAR SPECTROMETRIE D'ABSORPTION INFRAROUGE DANS LE DOMAINE DES VIBRATIONS D'ELONGATION DES GROUPEMENTS OH, SUR DES MICAS PREPARES PAR SYNTHESE HYDROTHERMALE. L'INCORPORATION DE LI EST INCOMPATIBLE AVEC LE MAINTIENT DU CARACTERE DIOCTAEDRIQUE DU MICA, PUISQUE LI A TENDANCE A SE FIXER DANS LES SITES OCTAEDRIQUES VACANTS, CONDUISANT VERS DES COMPOSITIONS DE TYPE ZINNWALDITE, TRILITHIONITE, AVEC PARTICIPATION D'UN CONSTITUANT POLYLITHIONITE, DONC TETRASILICIQUE, POUR LES COMPOSITIONS LES PLUS EVOLUEES. LA CORRELATION ENTRE TENEURS EN LI ET F, OBSERVEE AUSSI BIEN DANS LE MILIEU NATUREL QUE DANS LES MODELES EXPERIMENTAUX, RESULTE DE LA DISPARITION LOCALE, COMME GLOBALE, DU CARACTERE DIOCTAEDRIQUE DES MICAS CONCERNES, ELLE-MEME CONTROLEE PAR LA FUGACITE D'OXYGENE.

L'imageur de Fresnel est un instrument focalisation diffractive qui est développé pour l'observation astrophysique depuis l'espace. Il est a longue focale, et de ce fait requiert le vol en formation. Pendant ma thèse, le concept a été étudié avec des prototypes au sol et validé en mesurant la qualité des images obtenues et les fonctionnalités de l'instrument. Depuis 2007, un prototype diffractif d'imageur de Fresnel de génération 2 a été conu, il a été mis au point en 2009, et fonctionne en parallèle sur un tube de lunette long de 18 mètres. Plusieurs grilles de Fresnel carrées de 200x200 mm ont été construites, testées au sol par l'observation de cibles astrophysiques, et améliorées pour tendre vers la qualité requise pour des applications depuis l'espace avec des grilles grande taille 4m ou plus. Des observations sont faites à Nice depuis juin 2009 avec un prototype de 200x200 mm d'ouverture, et 18 m de focale. Elles montrent que le concept fonctionne en conditions réelles. Les données acquises et les images obtenues démontrent la fonctionnalité et la qualité de cet imageur de Fresnel. La première partie de la thèse présente le principe de focalisation diffractive utilisé dans l'imageur de Fresnel, la formation des images, et le détail de sa conception : les caractéristiques des différents composants optiques du système et leurs performances nominales. La deuxième partie décrit les essais faits pour valider le concept et pour démontrer la formation des images à haute dynamique, les résultats d'observations, et l'optimisation du prototype au sol. La troisième et dernière partie propose une mission spatiale, et sa configuration pour l'observation depuis l'espace. Une cible telle qu'un disque d'accrétion autour d'une étoile jeune est prise comme cas d'étude pour la mission spatiale d'un imageur de Fresnel avec une ouverture de 20_20 m, ouvrant de nouveaux domaines de l'astrophysique dans l'ultraviolet.