La théorie de la commande a évolué de façon significative dans le domaine de l'automatique non-linéaire. Cependant, les méthodes utilisées actuellement dans l'industrie aérospatiale sont le plus souvent basées sur des techniques de commande linéaire. Les spécifications, toujours plus exigeantes en termes de fiabilité et performance, imposent l'utilisation de techniques de plus en plus complexes. Ainsi, l'industrie cherche des solutions dans les nouvelles techniques de la théorie de la commande non-linéaire. En particulier, la limitation des actionneurs représente un phénomène non-linéaire commun dans la plupart des systèmes physiques. Des actionneurs saturés peuvent engendrer la dégradation de la performance, l'apparition de cycles limites ou d'états d'équilibre non désirés et même l'instabilité du système bouclé. Le but de la thèse est d'adapter et de développer les techniques de synthèse anti-windup à la commande de haute précision des axes angulaires et linéaires de satellites. Dans le domaine spatial, cet objectif se retrouve dans les missions de commande en accélération et aussi du vol en formation. Ces missions utilisent des propulseurs de haute précision où leur capacité maximale est très basse. Ces systèmes propulsifs présentent une modélisation particulière. Des fonctions de répartition adaptées à la synthèse anti-windup ont été étudiées. De plus, en tenant compte de l'état de l'art de la synthèse anti-windup, il y a un vrai besoin d'utiliser des techniques de symétrisation pour la fonction saturation. Le but principal de ce travail consiste à utiliser les techniques développées sur une application aérospatiale. A titre d'exemple, une stratégie complète est proposée afin de contrôler l'attitude et la position relative d'une mission de vol en formation.

Ce travail de recherche s’inscrit dans un courant critique de l’accélération urbaine. Nous avons tout d’abord montré l’émergence dans le contexte de concurrence internationale des villes, l’émergence d’une « métropole accélérative » en prenant exemple sur le cas de Bordeaux. Cette forme urbaine de la modernité tardive se caractérise par un double phénomène : une accélération sociale dans ses usages et modes de vie ainsi qu’une accélération spatiale qui contribue à mettre sous pression son développement urbain, par l’ampleur, la rapidité et la simultanéité des projets à l’œuvre. Nous nous sommes ensuite particulièrement intéressés aux mécanismes de production de cette « métropole accélérative » en étudiant un grand projet d’aménagement bordelais : l’opération des Bassins à flot. Ce projet réalisé dans un dispositif dit « négocié » se présente comme plus réactif, itératif et adaptable afin de produire plus rapidement la ville qu’en utilisant des méthodes plus « classiques » qui s’appuient sur une forte hiérarchisation du système d’acteurs. L’analyse des articulations entre temporalités des acteurs et temporalités des outils révèle dans la suite de ce travail des reconfigurations importantes liées à la vitesse de production. La méthode itérative mise en place est comprimée par le contexte de l’accélération et les acteurs du projet n’ont pas le temps nécessaire pour faire circuler les éléments d’informations et de décisions entre eux. Nous assistons alors à des re-hiérarchisations temporaires du système d’acteurs en fonction des phases du projet. Une typologie originale peut être dégagée, avec au centre de ces dispositifs reconfigurés les acteurs métronomes, ceux qui dictent le tempo du projet ; les acteurs dans le temps s’accordent aux rythmes du projet ; les acteurs à contre temps évoluent par rattrapage et les acteurs désynchronisés deviennent observateurs des transformations urbaines. L’accélération se présente alors comme un phénomène urbain à réguler pour assurer une fabrication durable de la ville autour de rythmes de production partagés. / This research is part of a critical study of urban acceleration. Based on the Bordeaux case, we first noticed the emergence, in an international competition context affecting cities, of an “accelerating city”. This urban form of late modernity is caracterised by both a social acceleration in its uses and ways of life and a spatial acceleration that leads to its urban development – by the size, speed and simultaneity of on-going projects. Then, we looked at the mechanisms of production in this “accelerating city” by studing a large planning project in Bordeaux, the Bassins à flot operation. This project, produced through a “negociated” plan, seems more reactive, repetitive and adaptable in order produce the city in a more rapid way than using “classic” technics and based on a strong hierarchy of staheholders. Anylising the links between stakeholders and temporalities tools shows that important reconfigurations of the production speed. The repetitive technic is compressed by this accelerative context ; project stakeholders do not have enough time to exchange and decide among themselves. Therefore, we can observe new and temporary hierarchisations of the stakeholders system, depending on the different steps of the project. An original typology can be settled : leader stakeholders can decide the rhythm of the project ; out of phase stakeholders become the observers of urban transformations. The acceleration is finally an urban phenomenom that needs to be control to look forward a sustainable urban fabric, based on shared production rhythm.

Un simulateur de conduite dynamique est un outil permettant, entre autres, d’étudier les processus d’intégration multi-sensorielle pour la perception du mouvement et la production du comportement de conduite. Néanmoins, les limitations mécaniques des simulateurs, qui imposent des stratégies dynamiques pour simuler le réel, peuvent avoir un impact défavorable sur la perception et le comportement du conducteur. Cette problématique est particulièrement vraie pour la prise de virages qui demeure une situation difficile à reproduire de façon réaliste notamment à cause des variations importantes d’accélérations latérales. Dans ce contexte, cette thèse présente des travaux de recherches permettant de mieux comprendre les processus d’intégration multi-sensorielle (rôle des informations inertielles et visuelles) pour la perception du mouvement en virages et de caractériser l’évolution d’un percept en fonction des conditions de simulation.En conclusion, il a été démontré que la perception des accélérations latérales est basée sur des processus non-linéaires. Le rôle des informations visuelles et inertielles semble donc dépendre des individus et du contexte (notamment du niveau des accélérations latérales) dans lequel ces stimulations sont produites. Sur la base de l’ensemble de ces résultats, des nouvelles pistes d’amélioration du simulateur dynamique SHERPA² de PSA sont proposées. Il est préconisé notamment d’employer un gain du mouvement latéral dégressif avec l’augmentation du niveau d’accélération latérale. / A dynamic driving simulator is a tool, among others, allowing the study of multisensory integration for motion perception and production of driving behavior. Nevertheless, the mechanical limitations of the simulators which impose dynamic strategies to simulate the real can have an adverse negative impact on the driver perception and its behavior. This issue is particularly true for cornering which remains a difficult situation to reproduce in a realistic way, because of massive lateral accelerations variations. In this context, this thesis presents research works allowing to understand the processes of multisensory integration (role of inertial and visual information) for the motion perception in cornering and to characterize the evolution of a percept as a function of simulation conditions.In conclusion, it has been demonstrated that the perception of lateral accelerations is based on non-linear processes. The roles of visual and inertial information seem to depend on the individuals and on the context (notably the level of lateral accelerations) in which these stimulations are produced. Base on of the overall results, new ways for improvement of the dynamic driving simulator SHERPA2 are proposed. It is notably preconized to employ a lateral motion gain digressive with the increase of lateral acceleration.

Les incidents d'explosions intervenant sur les sites industriels sont souvent accompagnés de dégâts matériels et humains importants. Les dégâts varient d’une explosion à une autre, suggérant l’existence de mécanismes capables d’aggraver le scénario d’explosion. Réduire les risques d'explosion nécessite une compréhension fine des différents mécanismes mis en jeu. Avec l’augmentation considérable de la puissance de calcul, la simulation numérique est devenu une approche incontournable pour l’étude et la compréhension de ces scénarios. Cette thèse se focalise sur les explosions de gaz initiées par un noyau de flamme subsonique. Lorsque la flamme se propage dans un environnement offrant un haut niveau de confinement et d’obstruction, ce qui est souvent le cas des sites industriels, une forte accélération de la flamme est généralement observée, accompagnée d’une augmentation de la pression. Dans certains cas, l’accélération de la flamme peut conduire à l’initiation d’une onde de détonation. Ce scénario coïncide avec une augmentation brutale de la surpression et donc une aggravation des dégâts observés. Pour reproduire des conditions de confinement et d’obstruction représentatives des sites industriels, l’université de Munich TUM a équipé une chambre confinée de 5.4m de long d’une série d’obstacles et analysé l’impact de ces obstructions sur la propagation de déflagrations hydrogène/air. Cette étude expérimentale a montré une forte influence de la richesse du mélange sur l’accélération de la flamme. Une transition à la détonation est notamment observée pour une certaine gamme de richesse. Cette configuration est donc idéale pour étudier les mécanismes d’accélération de flamme ainsi que les conditions qui peuvent mener à l’initiation de détonations. Une étude numérique des deux scénarios a été menée mêlant simulations directes (DNS) et simulations aux grandes échelles (LES):-Pour un mélange d’hydrogène/air pauvre, une forte accélération de la flamme est observée expérimentalement sans transition à la détonation. Les grandeurs caractéristiques de l’explosion ont été reproduites avec des simulations aux grandes échelles (LES). Plusieurs mécanismes d’accélération de flamme ont été identifiés et attribués au haut niveau de confinement et de congestion dans la chambre. Le couplage de ces mécanismes explique les grandes vitesses de propagation observées. -Pour un mélange stoechiométrique, une transition à la détonation est observée. Cette thèse s’est focalisée sur les instants précédant l’initiation de la détonation afin de caractériser les conditions nécessaires pouvant mener à cet événement soudain, en se basant sur une approche de simulation directe (DNS). Une attention particulière a été portée à l’influence du schéma cinétique sur ce scénario. Comme constaté dans bon nombre d’incidents industriels, les mesures préventives peuvent échouer. Le cas échéant, des procédures visant à contrôler l’impact des explosions doivent être utilisées pour éviter une catastrophe de grande ampleur. L’utilisation d’inhibiteurs chimiques est une technique qui a déjà fait ses preuves contre les feus. Elle consiste à injecter des poudres capables de réagir chimiquement avec la flamme et de réduire son taux de dégagement de chaleur. L’étude de l’interaction de ces particules solides avec la flamme correspond au deuxième volet de cette thèse. Un modèle simplifié de décomposition de ces particules solides (HetMIS) a été développé dans un contexte LES. Deux aspects ont été explorés : 1) l’interaction unidimensionnel flamme/particule a permis d’établir un critère, basé sur la taille des particules, caractérisant l’efficacité des poudres dans le processus d’inhibition; 2) l’effet de la distribution spatial des particules sur la propagation de la flamme est analysé dans le but d’apporter une explication à certains résultats expérimentaux révélant un effet opposé des inhibiteurs dans certaines conditions. / Mining, process and energy industries suffer from billions of dollars of worldwide losses every year due to Vapour Cloud Explosions (VCE). Moreover, explosion accidents are often tragic and lead to a high number of severe injuries and fatalities. The VCE scenario is complex and controlled by various mechanisms. The interplay among them is still not entirely understood. Understanding all these intricate processes is of vital importance and requires detailed experimental diagnostics. Coupling accurate numerical simulations to well documented experiments can allow an elaborate description of these phenomena. This thesis focuses on explosions occurring on configurations that are either semi-confined or confined. In such configurations, the explosion is generally initiated by a mild ignition and a subsonic flame front emerges from the ignition source. An important feature of self-propagating flames lies in their intrinsically unstable nature. When they propagate in an environment with high levels of confinement and congestion, which is the case in most industrial sites, a Flame Acceleration (FA) process is often observed that can give rise to very fast flames, known for their destructive potential. In some cases, the FA process can create the appropriate conditions for the initiation of detonations, which corresponds to a rapid escalation of the explosion hazard. To reproduce the confinement and congestion conditions that one can find in industrial sites, the university of Munich TUM equipped a confined chamber with a series of obstacles and analysed the influence of repeated obstructions on the propagation of hydrogen/air deflagrations. This experimental study showed a strong influence of the mixture composition on the acceleration process. A Deflagration to Detonation Transition (DDT) has also been observed for a certain range of equivalence ratio. This configuration is therefore ideal to study the mechanisms of flame acceleration as well as the intricate DDT process. A numerical study of both scenarios is performed in this thesis: -First for a lean premixed hydrogen/air mixture, a strong flame acceleration is observed experimentally without DDT. The characteristic features of the explosion are well reproduced numerically using a Large Eddy Simulation (LES) approach. The crucial importance of confinement and repeated flame-obstacle interactions in producing very fast deflagrations is highlighted. -DDT is observed experimentally for a stoichiometric hydrogen/air mixture. This thesis focuses on the instants surrounding the DDT event, using Direct Numerical Simulations (DNS). Particular attention is drawn to the impact of the chemistry modelling on the detonation scenario. The failure of preventive measures is often observed in many explosion accidents. To avoid a rapid escalation of the explosion scenario, mitigative procedures must be triggered when a gas leak or an ignition is detected. Metal salts (like potassium bicarbonate and sodium bicarbonate) have received considerable attention recently because well-controlled experiments showed their high efficiency in inhibiting fires. The last part of the thesis focused on the mechanism of flame inhibition by sodium bicarbonate particles. First, criteria based on the particle sizes are established to characterize the inhibition efficiency of the particles. Second, two dimensional numerical simulations of a planar flame propagating in a stratified layer of very fine sodium bicarbonate particles showed that under certain conditions these powders can act as combustion enhancers. These results echo a number of experimental observations on the possible counter-effects of the inhibitors.

Les récents progrès en termes de techniques d’accélération par interaction Laser Plasma (LPA) permettent aujourd’hui de générer de forts gradients accélérateurs (GV.m⁻¹); cependant, les faisceaux d’électrons ainsi produits présentent encore une grande dispersion énergie (%) et une divergence élevée (mrad). Le projet COXINEL (ERC Advanced Grant 350014, PI. M.E. Couprie), vise à qualifier, en remplacement d’un accélérateur conventionnel, un accélérateur Laser Plasma, dans le but d’une application de Laser à Électrons Libres. Pour atteindre les propriétés requises, le faisceau d’électrons doit être manipulé à l’aide d’une ligne de transport. Cette ligne est constituée d’un premier triplet de quadrupôles à aimants permanents de gradient variable qui focalise le faisceau et permet la maîtrise de la divergence initiale. Une chicane électromagnétique réduit ensuite la dispersion en énergie par tranche en allongeant longitudinalement le faisceau. Une gamme d’énergie restreinte peut être ensuite sélectionnée via l’insertion d’une fente dans la chicane. Enfin, un quadruplet de quadrupôles électromagnétiques fournit la focalisation finale dans un onduleur. Le travail de thèse porte sur l’étude du transport des faisceaux d’électrons produit par LPA le long de cette ligne. Différents régimes de production d’électrons ont été utilisés : injection par ionisation, cellule de gaz. La maîtrise du transport a été obtenue à l’aide d’une nouvelle méthode d’alignement et de compensation de dérive de pointé initial des électrons en réglant de manière indépendante la position et la dispersion du faisceau à différents endroits de la ligne. Un réglage fin de l’énergie transportée a été effectué en ajustant le gradient des quadrupôles. Les faisceaux produits ont été transportés le long de la ligne et caractérisés en termes de distribution transverse, d’émittance et d’énergie. Les résultats expérimentaux ont ensuite été comparés avec succès aux simulations numériques. Ce travail ouvre la voie à l’observation de rayonnement de l’onduleur, étape préliminaire à une amplification Laser à Électrons Libres. / Recent advances in Laser Plasma Acceleration techniques (LPA) are now able to generate strong accelerating gradients (GV.m⁻¹); however the produced electron beam thus still presents a large energy spread (%) and a large divergence (mrad). The COXINEL project (ERC Advanced Grant 350014, PI. M.E. Couprie), aims at qualifying, in replacement of a conventional accelerator, a Laser Plasma Accelerator, for a Free Electrons Laser application. To achieve the required properties, the electron beam must be manipulated using a transport line. This line consists in a first triplet of permanent magnets quadrupoles of variable gradient which focuses the beam and allows for the control of the initial divergence. An electromagnetic chicane then reduces the slice energy spread by lengthening the beam longitudinally. A restricted energy range can then be selected by inserting a slit inside the chicane. Finally, a quadruple of electromagnetic quadrupoles provides the final focus in an undulator. The thesis deals on the study of electron beam transport produced by LPA along this line. Different electron production regimes have been used: ionization injection, gas cell. The transport was controlled using a new alignment and pointing compensation method for the initial electron beam by adjusting independently the beam position and dispersion at different location on the line. A fine adjustment of the transported energy was carried out by adjusting the quadrupole gradient. The produced beam was transported along the line and was characterized in terms of transverse distribution, emittance and energy. Experimental results were then successfully compared with numerical simulations. This work paves the way for the observation of undulator radiation, a preliminary step before Free Electron Laser amplification.

Les lasers à électrons libres (LEL) X sont aujourd'hui des sources lumineuses cohérentes et intenses utilisées pour des investigations multidisciplinaires de la matière. Un nouveau schéma d'accélération, l'accélérateur laser plasma (LPA), est maintenant capable de produire une accélération de quelques GeV/cm, bien supérieure à celle des linacs radiofréquence. Ce travail de thèse a été mené dans le cadre des programmes de R&D du projet LUNEX5 (laser à électrons libres utilisant un nouvel accélérateur pour l’exploitation du rayonnement X de 5e génération) de démonstrateur LEL avancé et compact avec applications utilisatrices pilotes. Il comprend un linac supraconducteur de 400 MeV de haute cadence (10 kHz) pour l’étude de schémas LEL avancés, et LPA pour sa qualification par une application LEL. La ligne LEL utilise une configuration d’injection avancée dans la plage spectrale 40-4 nm par génération d’harmoniques à gain élevé (HGHG) et schéma d’écho (EEHG) avec des onduleurs compacts cryogéniques à champ élevé de courte période courte. L'étude de solutions adaptées aux applications LEL compactes et avancées est donc examinée. Un premier aspect concerne la réduction du milieu de gain du LEL (électrons dans l'onduleur), le raccourcissement de la période se faisant au détriment du champ magnétique. Les onduleurs cryogéniques compacts à base d'aimants permanents cryogéniques (CPMU), dans lesquels les performances de l'aimant sont améliorées à la température cryogénique sont étudiés. Une deuxième partie du travail développée dans le cadre l’expérience de R&D COXINEL visant à démontrer l’amplification LEL à l’aide d’un LPA. La ligne permet de manipuler les propriétés des faisceaux d’électrons produits (dispersion en énergie, divergence, variation de pointé) avant d’être utilisées pour des applications de sources lumineuses. Le faisceau d'électrons généré est très divergent et nécessite une bonne manipulation juste après la source avec des quadrupôles forts placés immédiatement après la génération d'électrons. Ainsi, des quadrupôles innovants à aimants permanents de gradient élevé réglable appelés «QUAPEVA», sont développés. Ils sont optimisés avec le code RADIA et caractérisées avec trois mesures magnétiques. Un gradient de 200 T/m avec une variabilité de 50 % est obtenu tout en maintenant une excursion du centre magnétique réduite à ± 10 µm, qui a permis un alignement par compensation de pointé du faisceau dans COXINEL grâce au centre magnétique variable des systèmes, avec un faisceau bien focalisé sans dispersion. Les QUAPEVA constituent des systèmes originaux dans le paysage des quadrupôles à de gradient élevé et variable développés jusqu'à présent. Une troisième partie des travaux concerne l’observation du rayonnement d’onduleur monochromatique ajustable sur la ligne COXINEL. Le faisceau d'électrons d'énergie de 170 MeV est transporté et focalisé dans un CPMU de 2 m et de période de 18 mm émettant à 200 nm. Le flux spectral est caractérisé à l'aide d'un spectromètre UV et le flux angulaire mesuré par une caméra CCD. La longueur d'onde est accordée avec l’entrefer. Les distributions spatio-spectrales mesurées en forme de lune du rayonnement de l'onduleur sont bien reproduites par les simulations de rayonnement utilisant les distributions d’électrons mesurées et transportées le long de la ligne. Elles permettent aussi de renseigner sur la qualité du faisceau d’électrons, de son transport et d'en estimer les paramètres tels que la dispersion en énergie et la divergence. Le dernier aspect du travail est lié à la comparaison entre la génération des harmoniques en gain élevé et le schéma d’écho, dans le cadre de ma participation à une expérience réalisée à FERMI @ ELETTRA. Nous avons pu démontrer un LEL de type écho à 5,9 nm, avec spectres plus étroits et une meilleure reproductibilité que le schéma HGHG à deux étages. Cette thèse constitue un pas en avant vers les lasers à électrons libres compacts et avancés. / X-ray Free Electron Lasers (FEL) are nowadays unique intense coherent fs light sources used for multi-disciplinary investigations of matter. A new acceleration scheme such as Laser Plasma Accelerator (LPA) is now capable of producing an accelerating gradient of few GeV/cm far superior to that of conventional RF linacs. This PhD work has been conducted in the framework of R&D programs of the LUNEX5 (free electron Laser Using a New accelerator for the Exploitation of X-ray radiation of 5th generation) project of advanced and compact Free Electron laser demonstrator with pilot user applications. It comprises a 400 MeV superconducting linac for studies of advanced FEL schemes, high repetition rate operation (10 kHz), multi-FEL lines, a Laser Wake Field Accelerator (LWFA) for its qualification by a FEL application. The FEL lines comports enables advanced seeding in the 40-4 nm spectral range using high gain harmonic generation (HGHG) and echo-enabled harmonic generation (EEHG) with compact short period high field cryogenic undulators. The study of compact devices suitable for compact FEL applications is thus examined. One first aspect concerns the reduction of the Free Electron Laser gain medium (electrons in undulator) where shortening of the period is on the expense of the magnetic field leading to an intensity reduction at high harmonics. Compact cryogenic permanent magnet based undulators (CPMUs), where the magnet performance is increased at cryogenic temperature making them suitable for compact applications, are studied. Three CPMUs of period 18 mm have been built: two are installed at SOLEIL storage ring and one at COXINEL experiment. A second part of the work is developed in the frame of the R&D programs is the COXINEL experiment with an aim at demonstrating FEL amplification using an LPA source. The line enables to manipulate the properties of the produced electron beams (as energy spread, divergence, induced dispersion due) before being used for light source applications. The electron beam generated is highly divergent and requires a good handling at an early stage with strong quadrupoles, to be installed immediately after the electron generation source. Hence, the development of the so-called QUAPEVAs, innovative permanent magnet quadrupoles with high tunable gradient, is presented. The QUAPEVAs are optimized with RADIA code and characterized with three magnetic measurements. High tunable gradient is achieved while maintaining a rather good magnetic center excursion that allowed for beam pointing alignment compensation at COXINEL, where the beam is well-focused with zero dispersion at any location along the line. The QUAPEVAs constitute original systems in the landscape of variable high gradient quadrupoles developed so far. A third part of the work concerns the observation of tunable monochromatic undulator radiation on the COXINEL line. The electron beam of energy of 170 MeV is transported and focused in a 2-m long CPMU with a period of 18 mm emitting radiation light at 200 nm. The spectral flux is characterized using a UV spectrometer and the angular flux is captured by a CCD camera. The wavelength is tuned with the undulator gap variation. The spatio-spectral moon shape type pattern of the undulator radiation provided an insight on the electron beam quality and its transport enabling the estimation of the electron beam parameters such as energy spread and divergence. The final aspect of the work is related to the comparison between the echo and high gain harmonic generation, in the frame of my participation to an experiment carried out at FERMI@ELETTRA. At FERMI, we have demonstrated a high gain lasing using EEHG at a wavelength of 5.9 nm where it showed a narrower spectra and better reproducibility compared to a two-stage HGHG. This PhD work constitutes a step forward towards advanced compact Free Electron Lasers.

L’accélération de particules par interaction laser-plasma est une alternative prometteuse aux accélérateurs conventionnels qui permettrait de rendre plus compactes les machines du futur dédiées à la protonthérapie. Des champs électriques extrêmes de l’ordre du TV/m sont créés en focalisant une impulsion laser ultra-intense sur une cible solide mince de quelques micromètres d’épaisseur, ce qui produit un faisceau de particules de haute énergie. Ce dernier contient des protons ayant une énergie allant jusqu’à la dizaine de mégaélectron-volts, et est caractérisé par une forte divergence angulaire et un spectre en énergie très étendu.Le but de cette thèse est de caractériser parfaitement un accélérateur laser-plasma afin de produire un faisceau de protons stable, satisfaisant les critères d'énergie, de charge et d'homogénéité de surface requis pour son utilisation en radiobiologie. La conception, la réalisation et l’implémentation d’un système magnétique, constitué d'aimants permanents quadripolaires ont été optimisés au préalable avec des simulations numériques. Ce système permet d’obtenir un faisceau de protons ayant un spectre en énergie qui à été mise en forme, et dont le profil est uniforme sur une surface de taille adaptée aux échantillons biologiques.Une dosimétrie absolue et en ligne a également été établie, permettant le contrôle de la dose délivrée en sortie. Pour cela, une chambre d'ionisation à transmission, précédemment calibrée sur un accélérateur à usage médical de type cyclotron, a été mise en place sur le trajet du faisceau de protons. Des simulations Monte Carlo ont ensuite permis de calculer la dose déposée dans les échantillons. Ce système compact autorise maintenant de définir un protocole expérimental rigoureux pour la poursuite d’expériences in vitro de radiobiologie. De premières irradiations de cellules cancéreuses ont été ainsi réalisées in vitro, ouvrant la voie à l’exploration des effets de rayonnements ionisants pulsés à haut débit de dose sur les cellules vivantes. / Particle acceleration by laser-plasma interaction is a promising alternative to conventional accelerators that could make future devices dedicated to protontherapy more compact. Extreme electric fields in the order of TV/m are created when an ultra-intense laser pulse is focused on a thin solid target with a thickness of a few micrometers, which generates a beam of highly energetic particles. The latter includes protons with energies up to about ten megaelectron-volts and characterised by a wide angular divergence and a broad energy spectrum.The goal of this thesis is to fully characterise a laser-based accelerator in order to produce a stable proton beam meeting the energy, charge and surface homogeneity requirements for radiobiological experiments. The design, realisation and implementation of a magnetic system made of permanent magnet quadrupoles were optimised beforehand through numerical simulations. It enables to obtain a beam with a shaped energy spectrum and with a uniform profile over a surface with a size adapted to the biological samples.Deferred and online dosimetry was setup to monitor the delivered output dose. For that purpose, a transmission ionisation chamber, previously calibrated absolutely on a medical proton accelerator, was used. Monte Carlo simulations enabled to compute the dose deposited into the samples. This compact system allows now to define a rigorous experimental protocol for in vitro radiobiological experiments. First experiments of cancer cell irradiation have been carried out, paving the way for the exploration of the effects of pulsed ionizing radiations at extremely high dose rates on living cells.

Le concept de fusion par confinement inertiel (FCI) est aujourd'hui largement étudié. Il s'agit de comprimer et chauffer brièvement une petite capsule sphérique remplie de combustible, à l'aide de lasers extrêmement énergétiques. Depuis une quinzaine d'année, la technique d'allumage rapide (AR) propose de faciliter le chauffage de ce combustible en ajoutant un faisceau de particules - des électrons générés par un laser ultra-intense - au moment exact où la compression de la capsule est maximale. La présente thèse constitue une étude expérimentale de ces faisceaux d'électrons générés par lasers picosecondes. Nous présentons des nouveaux résultats sur les caractéristiques de ces électrons après leur accélération par laser (énergie, divergence, etc.) ainsi que sur leur interaction avec la matière qu'ils traversent, qu'elle soit solide ou comprimée. Les résultats expérimentaux exposés révèlent différentes facettes de ces électrons rapides créés par laser, et leur analyse nous a permis de progresser dans la compréhension de certains mécanismes : comment ils sont injectés à l'intérieur de la matière solide, comment mesurer leur divergence, et comment ils peuvent être automatiquement collimatés à l'intérieur de la matière comprimée.

Dans cette thèse, je présente un modèle permettant de rendre compte des caractéristiques essentielles des Blazars, i.e. l'émission haute énergie (du MeV au TeV) et l'éjection de matière à des vitesses relativistes, compatibles avec l'observation de mouvements apparemment superluminiques, en interférométrie à très grande base (VLBI). Ce même type de mouvement a été observé pour des objets galactiques, les microquasars. L'ingrédient principal de ce modèle est la présence d'un plasma non thermique de paires évoluant dans un jet Magnéto-hydrodynamique (modèle à deux écoulements). Je montre comment la force résultant des interactions Compton Inverses d 'un plasma relativiste de paires, dans le champ de photons anisotrope provenant d'un disque d'accrétion (phénomène de fusée Compton) permet de propulser ce plasma jùsqu'à des vitesses d'ensemble relativistes. Les facteurs de Lorentz d'ensemble terminaux obtenus sont compatibles avec ceux déduits des observations des objets extragalactiques et galactiques. L'émission de photons haute énergie est associée au rayonnement Compton Inverse du plasma de paires sur deux types de photons sources, ceux provenant du dIsque d'accrétion et ceux provenant du propre rayonnement synchrotron de ces paires. Le processus de création de paires par absorption gamma-gamma permet d'expliquer naturellement la formation de ce plasma. Les différents rayonnements émis par le faisceau de paires permettent d'obtenir de bons ajustements des spectres multi-longueur d'onde de différents objets. L'instabilité due à la création de paires semble être une bonne clef pour l'explication de la variabilité des Blazars. Un modèle dépendant du temps, couplant de manière simplifiée création de paires et accélération des particules, est présenté. Sous certaines conditions, des éjections de paires apparaissent de manière quasi-périodique, pouvant expliquer l'apparition des nouvelles composantes VLBI, associées à un sursaut d'activité aux hautes énergies.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.