Les fibres musculaires et les touffes ciliaires mécanosensibles de l'oreille interne des vertébrés sont deux systèmes complexes capables de développer une activité mécanique spontanément oscillatoire, dans des conditions où, au niveau moléculaire, des groupes de moteurs moléculaires opèrent au voisinage de leur force d'arrêt et sont soumis à une force de rappel élastique.<br />Nous avons construit un dispositif reproduisant in vitro une configuration semblable. Nous avons observé qu'une assemblée de myosines II musculaires, consommant de l'ATP en interagissant avec un filament d'actine, et soumise à une force de rappel élastique exercée par une pince optique, est un système minimal capable d'osciller spontanément. La relation force-vitesse du système présente un comportement non-monotone lié à l'activité des moteurs. Cette propriété fournit un mécanisme pour interpréter les oscillations spontanées, comme il l'a été suggéré par différentes études théoriques antérieures.<br />Par ailleurs, des expériences préliminaires à l'échelle de la molécule individuelle indiquent que la raideur de l'accrochage actine-myosine II pourrait dépendre de la tension imposée au filament d'actine. Cette propriété pourrait expliquer les écarts entre les raideurs mesurées in vitro et estimées à partir d'expériences sur les fibres musculaires.

Ce mémoire rassemble les résultats des travaux de recherche que j'ai menés au cours des dix dernières années au laboratoire Kastler Brossel au sein de l'équipe ``Optique et Biologie''. Nos travaux s'articulent autour de la détection optique de molécules individuelles, notamment pour la biologie. Nous utilisons dans ce but des sondes fluorescentes aux propriétés optiques remarquables : les nanocristaux semi-conducteurs. Je me suis concentré sur la visualisation par microscopie de fluorescence des interactions ADN-protéines à l'échelle de la molécule unique. Notre approche consiste à étendre et à accrocher des molécules d'ADN à une surface en s'inspirant des techniques de peignage moléculaire. Notre but est de visualiser directement le mouvement le long de la molécule d'ADN d'une protéine marquée à l'aide de nanocristaux ou de colorants organiques. La proximité entre la surface et l'ADN nous permet de visualiser ce mouvement par microscopie en onde évanescente. Nous nous sommes concentrés sur l'enzyme de restriction EcoRV, et en particulier sur la ``diffusion facilitée'' de cette enzyme sur l'ADN étiré du bactériophage T7. Nous sommes parvenus à observer la diffusion d'EcoRV, marquée avec des nanocristaux, le long de l'ADN étiré. Nous avons montré que le glissement des protéines le long de la chaîne d'ADN est le mécanisme le plus probable qui sous-tend la diffusion facilitée d'EcoRV. Nous avons observé des sauts de l'enzyme le long de l'ADN sur des distances importantes. L'analyse de la distribution de ces sauts nous a permis de proposer une vision synthétique de la diffusion facilitée.

Nous étudions les propriétés de fluorescence de nanocristaux de<br />CdSe individuels. Nous montrons expérimentalement que le<br />clignotement de fluorescence de ces nanosources rend leur<br />fluorescence non ergodique, et génère un phénomène de<br />vieillissement statistique.<br /><br />Nous montrons que l'observation par microscopie défocalisée de<br />nanocristaux de CdSe individuels permet de mesurer leur position<br />et leur orientation tridimensionnelle.<br /><br />Nous prouvons expérimentalement que l'interaction d'un nanocristal<br />avec une interface diélectrique modifie son diagramme de<br />rayonnement ainsi que la durée de vie radiative de son état<br />excité. Ces modifications d'émission spontanée sont ensuite<br />utilisées pour mesurer le rendement quantique de l'état allumé<br />d'un nanocristal de CdSe.<br /><br />Enfin, nous montrons que l'excitation impulsionnelle d'un<br />nanocristal permet de réaliser une source de photons uniques<br />déclenchée, en vue d'applications en traitement quantique de<br />l'information.

Ce travail porte sur l'étude expérimentale de la réponse optique linéaire et non-linéaire de nanoparticules métalliques individuelles. Pour cela une technique optique originale en champ lointain, basée sur la modulation spatiale de l'échantillon, a été mise en place et combinée avec une technique pompe-sonde résolue en temps à l'échelle femtoseconde. Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à la caractérisation optique de nanoparticules modèles formées par une nanosphère d'argent encapsulée dans une couronne de silice. Nous avons mis en évidence la conséquence principale du confinement quantique électronique sur la réponse optique des nanoparticules : l'élargissement de leur résonance plasmon de surface avec la réduction de la taille (proportionnel à l'inverse du rayon, pour des nanosphères). Cette étude détaillée n'avait jamais été réalisée, car elle nécessite des mesures sur des nanoparticules uniques (pour s'affranchir des effets d'élargissement inhomogène de la résonance dus aux dispersions en taille, géométrie et environnement) et de taille connue. Ceci a été possible grâce à la mesure quantitative de leur section efficace d'extinction et/ou à la corrélation directe de l'image optique du nano-objet avec son image par microscopie électronique. La deuxième partie de ce travail a été consacrée à l'étude de la réponse optique linéaire et non-linéaire résolue en temps de nanobâtonnets d'or. Ces systèmes sont particulièrement intéressants car leurs propriétés optiques peuvent être contrôlées en modifiant leur géométrie (rapport d'aspect en particulier). Leur spectre d'extinction et sa dépendance en polarisation ont tout d'abord été étudiés au niveau de l'objet individuel. La comparaison de cette réponse optique linéaire avec des modèles théoriques a permis d'obtenir des informations sur leur orientation et géométrie. La réponse optique non-linéaire ultrarapide du même nanobâtonnet a ensuite été mesurée par une technique pompe-sonde femtoseconde à très haute sensibilité. La nanoparticule étudiée étant totalement caractérisée optiquement, une mesure quantitative de sa non-linéarité a ainsi pu être réalisée, et son origine physique déterminée à partir d'un modèle théorique.

L'émergence des grilles de calcul permet à la communauté scientifique d'envisager l'accès à une puissance de calcul jusqu'à présent inégalée. Toutefois, les caractéristiques d'une grille telles que la grande échelle, la volatilité des nœuds qui la composent ou encore leur hétérogénéité rendent son utilisation complexe. Cette thèse étudie la conception de services de niveau système pour l'exécution d'applications distribuées dans des grilles de très grande taille. Grâce à une approche complètement distribuée et générique, notre système peut fédérer les ressources de n'importe quel type de grille, même ceux composés de ressources volatiles et hétérogènes. Afin de simplifier l'utilisation d'une grille, nous proposons d'offrir aux utilisateurs une vue de type système à image unique qui permet d'occulter la distribution des ressources. Nous proposons également des services permettant d'exécuter une large gamme d'applications distribuées de façon efficace et fiable.

Calibrer une camera permet de déterminer les propriétés géométriques qui permettent le processus de formation d'une image. Ce processus a un objectif principal, identifier les coordonnées 3D de chaque points de l'image dans un nouveau référenciel d'image dans lequel les coordonnées de l'image ainsi obtenue en deux dimensions seront exprimées dans une nouvelle unité le pixel. Cette méthode est nécessaire pour restaurer des informations 3D. On peut préciser aussi ,qu'il est indispensable de connaitre la translation et la rotation du capteur vidéo en garantissant l'alignement avec tous les autre paramètres systèmes externes , et aussi évidemment les autres paramètres intrinsèques internes tels que l'optique, longueur des focales, facteurs de magnitude, emplacement des axes d'alignement optique et rétine. Alors en prenant en compte correctement de toutes les conditions précédentes on peut dire de la problématique calibration camera quel est un sujet déjà bien maitrisée, et en cela l'on sait déjà qu'aucunes méthodes ne permet aujourd'hui une robuste auto calibration temps réel et ceci pour chacune des cameras omnidirectionnelles existantes. Les techniques d'auto calibration existantes essaye de calibrer a partir de point de correspondances, de lignes, de cercles, ou encore de spécifiques mouvements de camera. Cependant des résultats intéressants peuvent être obtenus, même si l'autocalibration souffre encore de certaines limites, comme un faible nombre de points fonctionnels, la difficulté de détection des lignes, d'indésirables effets de mouvements camera et de la difficulté de prise en compte de certains types de miroirs. Par conséquence l'objectif de cette thèse est la proposition d'un nouvel algorithme qui permettrait d'éliminer certaines de ces limitations permettant ainsi son utilisation dans différentes applications robotiques ou encore dans d'autre environnement applicatifs pratiques ou l'autocalibration n'a pas encore pénétrée mais ou l'on y trouverait un intérêt certain; cet algorithme fonctionne directement avec l'intensité lumineuse de l'image, en faisant le minimum de d'hypothèses concernant la structure de la scène qui est visualisée et reste valide et utilisable pour tous les systèmes catadioptriques centraux et de fait ne nécessite donc aucunes connaissances antérieures des paramètres intrinsèques et externes. Ainsi, un partie de cette thèse est centrée sur la formalisation de l'unicité de la solution pour résoudre les problèmes de calibration des cameras centrales catadioptrique omnidirectionnelles. Pour la majeur partie de ce travail sur la calibration camera omnidirectionnel, il a été observe ceci, dans le cas de miroirs non planaires, deux images acquises de différents points de vus son suffisantes pour effectuer la calibration de la camera. Cependant, à notre connaissance, aucune démonstration théorique de l'unicité de la solution n'existe. Dans cette thèse le problème de calibration est formalise par l'utilisation d'un model unifie valide pour tous les cameras centrales catadioptrique omnidirectionnelles. Il peut être utilisé avec de cameras traditionnelles quand le miroir planaire est considéré. Il a été aussi montre que l'unicité de la solution peut être dérivé a partir d'un système non linéaire d'équations. Cependant étant donne la complexité pour résoudre ce système d'équations dans un cas général ,cette thèse fait apparaitre l'unicité de solution dans le cas d'un miroir parabolique.

Les techniques de refroidissement laser ont réalisé des progrès immenses depuis le début des années 80. Affranchis de toutes les incertitudes inhérentes au mouvement thermique, les physiciens sont désormais en mesure de réaliser des dispositifs de mesure toujours plus précis, tels des horloges ou des gravimètres, en s'appuyant sur l'interaction parfaitement contrôlée entre le champ électromagnétique et de simples nuages d'atomes. De plus en plus, l'utilisation d'atomes ou d'ions comme ultime porteurs d'information apparait comme une solution plausible à la réalisation d'ordinateurs quantiques. Dans cette optique, de nombreux efforts sont consentis afin de miniaturiser, de simplifier, et de rendre possible la production en masse de cette technologie permettant de manipuler les atomes avec tant de précision. L'introduction des puces à atomes a permis de réaliser un grand pas dans cette direction, réduisant drastiquement l'encombrement et le coût des expériences de refroidissement d'atomes. Désormais, la réalisation de dispositifs sur puce permettant d'étendre les possibilités de manipulation des atomes piégés est devenue un objectif majeur. <br> Dans ce travail de thèse, nous avons réalisé le premier détecteur d'atomes uniques piégés sur une puce à atomes, basé sur l'interaction avec un mode de cavité optique dans le régime de couplage fort. La cavité optique est directement intégrée à la puce à atomes. Fonctionnant dans le régime de détection dite "non-destructive", le dispositif de détection permet de préparer de manière déterministe un atome unique piégé dans un piège dipolaire, avec une précision en position submicrométrique, et dans un état interne spécifique. La détection en tant que telle permet de mesurer l'état hyperfin de l'atome, en perturbant son état externe nettement moins qu'un système de détection fonctionnant en espace libre. <br> Ce nouveau dispositif de préparation et de mesure est utilisé dans une expérience d'effet Zénon quantique, la première à être effectuée avec des atomes neutres individuels. Sous l'effet de la mesure, l'oscillation de Rabi entre les deux sous-niveaux hyperfins $\s{F=1}$ et $\s{F=2}$ du niveau fondamental de l'atome de Rubidium 87 est stoppée. L'expérience, effectuée à la fois dans le régime continu et le régime pulsé, permet de montrer l'adéquation entre le flux d'information extraite du système et le flux de photons traversant la cavité optique de détection.

Dans ce mémoire, nous démontrons la préparation et la détection d'atomes uniques sur une puce à atomes intégrant un résonateur optique de haute finesse. L'atome est extrait d'un condensat de Bose-Einstein et piégé à une position de couplage maximum au résonateur. Nous mesurons le spectre du système atome-cavité et démontrons qu'il se situe dans le régime de couplage fort. Ceci nous permet d'utiliser la transmission et la réflexion du résonateur pour déduire l'état hyperfin de l'atome. Nous obtenons une fidélité de détection de 99.93% avec un temps de détection de 100 microsecondes. L'atome reste piégé pendant la détection. Ces caractéristiques sont comparables à celles obtenues ans les expériences avec des ions piégés. Nous mesurons également le taux de diffusion de photons pendant la détection, et démontrons que nous détectons l'état interne de l'atome avec une erreur inférieure à 10% en diffusant en moyenne moins de 0.2. Pour conclure la caractérisation du processus de détection, nous analysons la projection de l'état atomique due à la mesure en effectuant une expérience de type Zeno quantique. Nous démontrons que chaque photon incident sur la cavité réduit la cohérence de l'état atomique d'un facteur 0.7. La détection présentée est donc proche d'une mesure projective idéale pour un système quantique à deux niveaux.

Cette thèse se compose de trois essais traitant d'une part du marché du livre et d'autre part des quotas de diffusion radiophoniques. Ces trois essais sont mis en perspective par une introduction à l'application des outils de l'organisation industrielle au champ des industries culturelles. Le premier de ces trois essais constitue un examen des conséquences du prix unique du livre sur l'organisation de la chaîne du livre à la lumière d'une part de la littérature théorique et d'autre part des travaux descriptifs mobilisant des éléments quantitatifs et des comparaisons internationales. À la lumière de ces éléments, il apparaît que l'importance du rôle du prix unique du livre a probablement été sur-évaluée. Il semble toutefois avoir eu pour conséquence de pousser la vente au détail dans une structure et des spécialisations que le développement du numérique rend peu favorables. Cet essai propose donc des pistes d'aménagement du dispositifs propres à promouvoir l'activité de librairie dans une spécialisation compatible avec le marché numérique. Le second essai développe un modèle théorique de la vente au détail de livres centré sur la dualité de ce marché, séparé entre un faible nombre de titres à succès largement disponibles et un grand nombre d'autres titres disponibles seulement chez des détaillants spécialisés. Ce modèle met en évidence l'importance du rôle de l'incertitude quant à la destinée d'un titre dans la viabilité du marché spécialisé. Le troisième essai traite des quotas de diffusion de contenus nationaux ou en langue nationale à la radio. Il démontre dans un cadre analytique simple que de tels quotas peuvent avoir pour conséquence néfaste une réduction de la diversité de la programmation des radios, réduction pesant autant sur les contenus nationaux que sur les contenus étrangers.

Les mécanismes adhésifs jouent un rôle crucial en biologie. Les cadhérines classiques constituent une des principales familles de molécules d‟adhésion cellulaire dépendante du calcium. Ces glycoprotéines transmembranaires sont impliquées dans des interactions principalement homophiles. Ces interactions régulent des voies de signalisation impliquées dans de nombreux phénomènes biologiques. Cette thèse porte sur l‟étude comparative des dynamiques d‟interactions des cadhérines E- et -11, prototypes respectivement des cadhérines classiques de type I et II. Le ciblage d‟acides aminés particuliers de l‟interface adhésive nous a permis de montrer que pour les cadhérines de type I, l‟échange de brin beta avec le Trp2 ont un rôle clé ; pour les types II un mécanisme différent intervient. Nous avons aussi développé une chimie innovante pour contrôler l‟immobilisation orientée et covalente de protéines. Enfin une revue décrit une étude de l‟activation de voies de signalisation par engagement des cadhérines.