Il est admis que les noyaux cométaires sont parmi les objets les plus anciens du Système Solaire. Malheureusement, ils échappent à l'observation directe. L'étude de la dynamique des fragments cométaires constitue une méthode indirecte pour caractériser les noyaux. L'objet de cette thèse est de contribuer à la compréhension de la dynamique de ces fragments. La comète C/1996 B2 Hyakutake est passée à 15 millions de km de la Terre en mars 1996. Des condensations lumineuses ont été détectées dans sa coma interne, dans la direction anti-solaire. Des observations en provenance de divers observatoires ont été rassemblées, puis traitées afin de préciser l'évolution temporelle de la position des condensations par rapport au noyau. Avec l'hypothèse que ces condensations étaient dues à des fragments s'éloignant du noyau, un modèle a été développé pour la dynamique des fragments composés de glace et de poussières. Trois forces sont considérées: la gravité du Soleil, leur gravité mutuelle, et une force non-gravitationnelle due à la sublimation de la glace. Une intégration numérique directe des forces en présence permet de calculer les positions successives des fragments. Un excellent accord a été obtenu avec les observations de la comète Hyakutake, suggérant l'existence de sept fragments, dont les produits des masses volumiques et des rayons étaient de l'ordre de 10000 kg.m-2, et dont les dates de séparations ont pu être corrélés à un sursaut d'activité de la comète. Le modèle a été appliqué à la comète 46P/Wirtanen, cible de la mission spatiale Rosetta. Plusieurs milliers d'hypothétiques fragments ont été simulés, et leurs trajectoires traitées statistiquement. Il en ressort que la probabilité de présence d'un fragment dans la coma n'est pas isotrope. Des recommandations sont donc formulées pour réduire les risques de collision avec un fragment potentiel.

L'augmentation des besoins en produits de haute technologie est responsable d'une demande croissante en minéraux de spécialité et conditionne très fortement la stratégie des grands groupes industriels. Cependant, la typologie de ces nouveaux minerais et la gîtologie de leurs gisements sont très mal connues. La silice ultra pure pour l'électrométallurgie du silicium, au coeur de cette vaste thématique, offre les meilleures opportunités d'étude. Un projet de thèse a donc été proposé par le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM), en coopération avec l'Université Henri Poincaré (UHP) de Nancy, dans le but d'explorer quelques pistes d'importance en ce qui concerne ce minerai et ses gisements. Ce travail a permis de proposer, à partir de l'étude conjointe du gisement et de son substratum, un nouveau modèle génétique original du plus gros placer français incluant les sources, le transport et le piégeage du minerai, propice à la recherche de nouveaux gisements. En ce qui concerne le minerai quartz, quelques nouvelles données sur la définition de sa qualité et sur les études à mener pour la caractériser ont été avancées.

L'objectif de ce travail est d'étudier les apports atmosphériques de Pb à partir d'enregistrements environnementaux de Méditerranée occidentale. Le calcul des inventaires de Pb anthropique de plusieurs milieux de dépôts et la reconstruction temporelle des apports obtenus par un couplage du 210Pb et des isotopes stables du Pb est le moyen de valider ou de remettre en question l'enregistrement sédimentaire. Le sédiment de la pente continentale du Golfe du Lion révèle un inventaire moyen de Pb anthropique de 110!±!7!mg.cm-2 similaire à l'inventaire atmosphérique estimé en Camargue, soit 99!µg.cm-2. La reconstitution des apports de Pb anthropique dans ces mêmes sédiment obtenue par une modélisation prenant en compte la diffusion, rejoint les émissions anthropiques régionales au cours du dernier siècle dans la zone Ferrand (1996). Le sédiment de pente continentale est donc un intégrateur efficace et fidèle du signal de pollution atmosphérique, aussi bien du point de vue quantitatif mais aussi qualitatif. En mer d'Alboran, zone particulière de par sa situation géographique, sa situation climatique, sa situation météorologique, et son contexte hydrologique, l'inventaire sédimentaire moyen de Pb anthropique est de 153!±!47!µg.cm-2, soit 1,5 fois supérieur à celui du Golfe du Lion. L'étude des retombées atmosphériques actuelles, de particules sédimentaires de la colonne d'eau et de sédiments profonds des bassins Est et Ouest de la mer d'Alboran permet de montrer la continuité du signal isotopique entre ces trois compartiments et de définir les sédiments profonds comme susceptible de restituer le signal atmosphérique sur une plus ou moins longue période de temps.

La découverte d'une première planète extrasolaire transitant devant son étoile, HD209458b, a fourni de nouvelles informations sur ce type d'objets : les Pégasides. Toutefois, les modèles radiatifs statiques d'atmosphère peinent à expliquer les premières contraintes obtenues sur son rayon et sa composition (réf. Charbonneau et al. 2002). Nous avons développé un modèle radiatif pour l'atmosphère de ces Pégasides. Un cas statique a d'abord été construit. Nous avons déterminé une structure thermique moyenne pour HD209458b et sa composition atmosphérique. Nous avons entre autres confirmé le rôle de l'absorption par les alcalins dans les Pégasides. Nous avons ensuite introduit une rotation de l'atmosphère simulant un vent zonal constant avec l'altitude. Les vents zonaux engendrent des contrastes thermiques pouvant expliquer les observations de Charbonneau et al. (2002). Nous avons aussi étudié plus généralement le rôle des paramètres comme la distance planète-étoile ou la vitesse du vent.

LE TRAVAIL QUE J'AI EFFECTUE PENDANT LA PREPARATION DE MON DOCTORAT S'INSCRIT DANS LA THEMATIQUE DE FORMATION STELLAIRE DEVELOPPEE PAR L'EQUIPE FOST DU LABORATOIRE D'ASTROPHYSIQUE DE GRENOBLE. MA THESE S'EST DEROULEE EN DEUX PARTIES, S'AXANT AUTOUR DES ETOILES DE TYPE SPECTRAL M PUIS AUTOUR DES ETOILES DE TYPE L. MES DIRECTEURS DE THESE AVAIENT EFFECTUE SUR UN ECHANTILLON STATISTIQUEMENT BIEN DEFINI DE NAINES M SIX ANNEES D'OBSERVATIONS QUI M'ONT PERMIS D'EFFECTUER ENTIEREMENT LA PREMIERE STATISTIQUE DE MULTIPLICITE DES ETOILES DE CE TYPE, DONNANT LE TAUX DE MULTIPLICITE DE 25 %. EN CE QUI CONCERNE LES NAINES L, J'AI DEBUTE L'ETUDE DE MULTIPLICITE EN COMMENCANT DES OBSERVATIONS SYSTEMATIQUES QUI ONT PERMIS DE DEGAGER DES RESULTATS PRELIMINAIRES. LA PREMIERE PARTIE DE CE MANUSCRIT CONSTITUE UNE INTRODUCTION DETAILLEE SUR LE CONTEXTE DE MON TRAVAIL. JE PRESENTE LES OBJETS QUE J'AI ETUDIES, L'ETAT DE L'ART EN MATIERE DE FORMATION STELLAIRE, ET ENFIN LE LIEN EXISTANT ENTRE CES PROCESSUS DE FORMATION ET LA STATISTIQUE DE MULTIPLICITE D'UNE FAMILLE D'ETOILE. JE PRECISE DANS CE DERNIER CHAPITRE COMMENT UNE STATISTIQUE DE MULTIPLICITE PEUT PERMETTRE D'OBTENIR DES CONTRAINTES SUR LES PROCESSUS DE FORMATION POSSIBLE POUR UNE CATEGORIE D'ETOILE. LES DEUX PARTIES SUIVANTES SONT LIEES AUX DEUX TYPES D'ETOILES QUE J'AI EXAMINES. DANS CHACUNE D'ELLE, JE RELATE LE TRAVAIL EFFECTUE ET LES RESULTATS OBTENUS POUR CES OBJETS. A LA FIN DE CE MANUSCRIT, FIGURENT PLUSIEURS ANNEXES DANS LESQUELLES IL M'A PARU UTILE DE REVENIR EN DETAIL SUR DES ASPECTS PRECIS DE MON ETUDE OU DES DIFFICULTES PARTICULIERES, OU DE FAIRE FIGURER LES TABLEAUX OU FIGURES TROP VOLUMINEUX POUR ETRE DANS LE CORPS DU TEXTE.

L'enchaînement des épisodes de fracturation et de circulation de fluides ainsi que les phases de déformations synsédimentaires a été caractérisé dans les terrains jurassiques de l'Est du Bassin de Paris. L'étude s'appuie sur une base importante d'observations nouvelles de terrain et sur des données de forages ainsi que sur la caractérisation géochimique et isotopique de différents objets diagénétiques et tectoniques. Sur la base de données de décompaction des terrains et de la découverte de filons sédimentaires, un contexte tectonique extensif est défini entre la fin du Dogger et le Malm. Ces déformations précoces s'intègrent dans un calendrier tectonique partant de la fin du Mésozoïque jusqu'à l'Actuel, dont l'enchaînement des paléocontraintes associées aux phases tardi-crétacées et tertiaires est précisé. L'étude détaillée des stylolites stratiformes a confirmé leur rôle pendant la compaction et lors de réactivations tectoniques. L'analyse des signatures isotopiques (δ18O et δ13C) des calcites de fentes de tension et des roches encaissantes a permis de proposer plusieurs origines et modes d'écoulements pour les paléocirculations depuis le Jurassique jusqu'au Tertiaire.

Une famille d'astéroïdes véritable (génétique) est un ensemble de fragments issus de la fragmentation d'un corps parent, et qui ont des orbites similaires autour du soleil. La famille de Eos est un regroupement dynamique de plus de 450 astéroïdes à environ 3 UA du soleil. J'ai observé et fait l'analyse spectroscopique minutieuse de 45 astéroïdes de la famille de Eos. J'ai ainsi trouvé des caractéristiques communes et uniques, propres à la famille de Eos, me permettant d'établir un lien génétique unissant tous les membres. Cela m'a permis aussi d'identifier deux intrus c'est à dire des astéroïdes étrangers à la famille. Grâce à l'analyse des paramètres spectroscopiques, j'en ai déduit que le corps parent de Eos était partiellement différentié et que les processus de l'altération de l'espace avaient joué un rôle, quoique mineur dans la diversité spectrale des membres de la famille de Eos. J'ai simulé une famille synthétique de fragments grâce à un modèle semi empirique de collision catastrophique. J'ai ainsi obtenu un modèle synthétique de la famille de Koronis, famille au sein de laquelle la sonde Galileo a découvert l'unique preuve directe d'un système binaire. Dans ce contexte, j'ai développé un code pour suivre, aussitôt après l'impact, l'évolution dynamique des fragments, en tenant compte de leurs interactions, collisions et réaccumulation. J'ai trouvé que la formation de systèmes binaires formés de couples de fragments de masse comparable, à la suite d'une collision catastrophique est possible (environ un pour cent des fragments). Enfin, j'ai étudié des astéroïdes candidats à des missions spatiales. J'ai analysé les spectres de 253 Mathilde (mission NEAR), des spectres infrarouges du satellite ISO et des spectres des astéroïdes candidats à la mission ROSETTA. Sur ces derniers, j'en ai conclu que le choix idéal de la sélection finale devrait inclure 140 Siwa qui de par sa taille et son type spectral (C) constitue un objet plus primitif.

D'après l'étude du Crétacé supérieur du NE du bassin-aquitain (Charentes, France) et du Néogène supérieur du bassin de Sorbas (SE Espagne), les huîtres fossiles peuvent être étudiées à plusieurs échelles. (1) Les assemblages d'ostréidés présentent une grande diversité de géométries spatiales. Leurs accumulations peuvent être soit tridimensionnelles (« intérieur » d'un banc) ou bidimensionnelles, avec l'implantation des organismes à la surface du sédiment. Une analyse taphonomique permet alors de discriminer ces différentes structures d'assemblages d'ostréidés en fonction de leur signification paléoécologique. L'organisation de ces assemblages (géométrie, densité des assemblages...) est bien souvent révélatrice de la dynamique sédimentaire, permet d'identifier des surfaces stratigraphiques remarquables et contribue à l'analyse des corps sédimentaires pour des interprétations séquentielles des milieux de dépôts. (2) Les espèces se répartissent sur un large spectre de milieux où chacune d'entre elles et leurs morphotypes sont inféodés à des conditions environnementales précises. Les nombreux paramètres climatiques et édaphiques contrôlant leur distribution ont ainsi pu être appréhendé (salinité, oxygénation, turbidité, nature du substratum, bathymétrie...). (3) Les coquilles enregistrent les fluctuations environnementales saisonnières via leur croissance accrétionaire. Une étude sclérochronologique et l'analyse de la composition en isotopes stables (C&O) de leurs stries de croissance permet de retrouver ce signal saisonnier. L'étude sclérochronologique permet également d'accéder à l'âge absolu des organismes et ainsi de reconstituer la dynamique des populations. Il est alors possible de quantifier le temps que représente une couche sédimentaire d'ordre annuel à pluriséculaire. L'étude isotopique stable a pu démontrer sur une espèce de Neopycnodonte actuelle que l'enregistrement par la coquille du signal isotopique de l'eau de mer n'était affecté que d'un effet biologique mineur. L'analyse de coquilles du Cénomanien supérieur et du Campanien supérieur témoigne de l'enregistrement d'un signal cyclique de la part des isotopes de l'oxygène démontre la présence d'une saisonnalité pour ces deux périodes.

Depuis une vingtaine d'années, l'abandon des mines de fer lorraines a entraîné un ennoyage progressif des anciens travaux miniers avec pour conséquences sur l'eau souterraine : une modification des écoulements et une dégradation de la qualité de l'eau. Dans ce contexte, notre travail avait pour objectifs de caractériser l'évolution de la qualité de l'eau souterraine pendant et après l'ennoyage, d'en déterminer les causes et de fournir les bases d'un outil d'aide à la gestion de l'eau. A cet effet, une synthèse des connaissances concernant le drainage minier, et plus particulièrement les mécanismes chimiques qui en sont la cause, a été réalisée. Notre attention s'est ensuite portée sur le cas particulier du bassin ferrifère lorrain (BFL). Une étude expérimentale a été réalisée en laboratoire sur des échantillons prélevés en mine dans la partie nord du BFL. Elle comprend une étude minéralogique, des essais en réacteurs fermés, dont certains ont intégré un suivi de la composition des gaz, et des expériences de lessivage en colonne. Cette étude a permis de caractériser l'évolution de la qualité de l'eau lorsqu'elle est mise en contact avec les roches du BFL : nature de la pollution, durée et origine minéralogique probable. A partir de ces résultats, un modèle chimique cinétique a été construit, puis a été intégré dans un modèle de mélangeur parfait. Ces simulateurs reproduisent les concentrations observées dans l'eau à l'issue des essais en réacteurs fermés et au cours des expériences de lessivage en colonne. Un scénario expliquant l'évolution de la chimie de l'eau lors de sa mise en contact avec les roches du BFL a ainsi pu être proposé. Enfin, sur cette base, un simulateur a été construit et permet de reproduire l'évolution de la qualité de l'eau au point de débordement du secteur Sud du bassin ferrifère lorrain, dont l'ennoyage a débuté en 1995.

La première partie de cette thèse concerne la gestion des très grands catalogues astronomiques. Deux grands projets de cartographie du ciel dans l'infrarouge proche, DENIS et 2MASS, étaient en cours pendant ce travail de thèse. Je présente les méthodes de compression, sans perte d'information et préservant une indexation sur la base des positions célestes, développées pour les catalogues de sources ponctuelles de ces deux relevés. Le codage optimisé permet un gain de compression d'un facteur 1.5 à 2 par rapport à des algorithmes de type LZ77. Les premières versions des catalogues DENIS et 2MASS sont pleinement intégrées aux services du CDS (VizieR, Aladin), et donc interrogeables par le Web, avec des temps d'accès moyens inférieurs à 20 microsecondes par source. Dans le cadre du projet DENIS, le travail de validation des données a permis, dans un premier temps, la première diffusion publique pour ce relevé (\url(http://cdsweb.u-strasbg.fr/denis-public/)). La comparaison des données réduites par les deux chaînes de traitement DENIS (LDAC et PDAC) a ensuite permis de définir des critères de filtrage et d'utiliser les données PDAC pour l'étude de la structure Galactique. La deuxième partie de la thèse s'appuie sur une version modifiée du modèle de synthèse de populations stellaires de Besançon. Les lois de densité du disque ont été modifiées pour pouvoir simuler un disque stellaire gauchi et/ou évasé. Les comparaisons avec les données PDAC indiquent une échelle de longueur $h_R=2.5$~kpc pour le disque, avec une troncature à $R=14$~kpc. Je discute une méthode de reconstruction tridimensionnelle de l'extinction par ajustement du modèle sur les données DENIS. Le gauchissement du disque galactique est observé entre $l=230$ et 330\degres\xspace, et se traduit par une inclinaison du disque stellaire vers $b<0$, comme pour le gaz. Le gauchissement commence près de la position du Soleil ($R=8.4$~kpc), et l'origine de l'évasement montre une dépendance en longitude.