Cette thèse décrit la mise en place du modèle dynamique de l'éphéméride planétaire et lunaire INPOP (Intégration Numérique Planétaire de l'Observatoire de Paris) et son ajustement aux données de télémétrie laser Lune. Dans une première partie sont exposées des généralités sur la modélisation des forces et moments qui s'exercent entre les corps du Système solaire. Ces interactions, qui conduisent aux équations du mouvement, comprennent les termes principaux newtoniens, des corrections induites par la relativité générale, des perturbations liées à la non sphéricité de certains corps ou au fait qu'il peuvent se déformer sous l'effet de contraintes internes (effets de marées). La deuxième partie traite des ajustements aux données Lunar Laser Ranging (LLR), mesure du temps de trajet de la lumière entre une station terrestre et un réflecteur déposé à la surface de la Lune. Leur précision intrinsèque de quelques centimètres pour les plus récentes nécessite de tenir compte pour leur réduction d'effets physiques faibles, comme les mouvements de la croûte terrestre ou la déviation relativiste des rayons lumineux. Enfin, la troisième partie décrit les constructions de trois solutions particulières. La première, conçue pour retrouver la solution DE405 du Jet Propulsion Laboratory, permet de valider le modèle dynamique. La deuxième, en corrige quelques inconsistances et intègre l'orientation de la Terre, dans le but de produire des solutions à long terme. La troisième version, dont le modèle dynamique est amélioré, est ajustée aux données LLR. Les résidus LLR et valeurs de paramètres ajustés sont comparés à ceux d'autres solutions publiées.

L'étude des astéroïdes croisant les orbites planétaires met en œuvre en particulier l'astrométrie, la constitution puis l'exploitation de bases de données d'observations et enfin la modélisation dynamique. Dans ces trois domaines, la recherche du maximum de précision est un gage de solidité des résultats que l'on peut ensuite appliquer à des études spécifiques. Dans un premier temps, je dresserai un état de l'art sur notre connaissance des astéroïdes orbitant à proximité de la Terre : les géocroiseurs. J'y présenterai les différentes familles dynamiques, la statistique de découverte ainsi que les différents types d'observations effectuées. Puis, je développerai une section consacrée au modèle dynamique utilisé en présentant les différentes forces pouvant agir sur les géocroiseurs. Je terminerai enfin cet état de l'art par une section dédiée à la détermination et la propagation d'orbite. Je présenterai dans un deuxième chapitre une étude dynamique des astéroïdes géocroiseurs à travers l'exemple de astéroïde (99942) Apophis. J'y développerai les aspects liés à la sensibilité de son orbite ainsi qu'une étude détaillée de la géométrie et de la dynamique de la rencontre proche entre Apophis et la Terre en 2029. Je mettrai l'accent sur les "trous de serrure" (keyhole), terminologie nécessaire à notre compréhension et interprétation des risques de collision avec la Terre. J'exposerai pour clore ce chapitre l'apport de nouvelles observations (optiques et radars) sur la précision de son orbite à court et à long terme. Enfin, je présenterai dans une troisième partie, l'apport d'observations spatiales pour l'orbite d'Apophis à travers la mission Gaia. J'exposerai, dans ce même chapitre, la méthode utilisée pour la détermination d'orbite pour des objets nouvellement découverts par Gaia à partir de deux observations et d'une stratégie de suivi à partir de la Terre. Je mettrai un accent particulier sur la synergie de données sol et espace pour les objets du Système Solaire.

La découverte de planètes extrasolaires d'excentricités importantes ravive l'intérêt pour la dynamique des systèmes planétaires. Ce travail a pour objet l'étude analytique du problème séculaire des trois corps, grâce à une généralisation de la théorie de Laplace-Lagrange obtenue en poussant le développement de la perturbation à un ordre largement supérieur en excentricités et en inclinaisons. Nous montrons que cette approche est apte à décrire la dynamique séculaire d'un système planétaire formé de deux planètes hors résonance en moyen mouvement. Une vérification analytique de la proximité du système à une quelconque résonance en moyen mouvement est également entreprise. Tant dans le cas de systèmes coplanaires que de systèmes tridimensionnels, deux optiques sont poursuivies: d'une part, l'analyse des équilibres du problème séculaire et des implications de ces derniers sur la structure de l'espace de phase et d'autre part, le calcul des fréquences fondamentales de ce même problème permettant la reproduction de l'évolution temporelle du système planétaire, grâce à une méthode totalement analytique basée sur les transformées de Lie. Nous disposons ainsi d'un modèle analytique fiable et peu coûteux pouvant prendre en compte un large éventail de paramètres et qui peut être appliqué avec précision aux systèmes extrasolaires hors résonance en moyen mouvement. / The discovery of extrasolar planets with large eccentricities renews interest in the study of the dynamics of planetary systems. This work is concerned with the analytical study of the secular three-body problem by means of a generalization of the Laplace-Lagrange theory based on a high-order expansion of the disturbing potential in the eccentricities and the inclinations. We show that this approach is able to describe the secular dynamics of a two-planets system not close to a mean motion resonance. The proximity of a system to any mean motion resonance is also analytically investigated. For coplanar and tridimensional systems, we pursue a twofold objective: on the one hand, the study of the equilibria of the secular problem and their implications on the structure of the phase space and on the other hand, the computation of both the fundamental frequencies of the problem and the long-term time evolution of the planetary system with a totally analytical method based on Lie transforms. This reliable time-saving analytical model can take into account a large spectrum of parameters and can be applied successfully to non-resonant extrasolar systems.

Depuis longtemps l’importance des commentaires des Sentences de Pierre Lombard pour les études en histoire de sciences n’est plus à démontrer. Œuvres des théologiens, ces textes traitent pourtant un grand nombre de sujets relevant de la philosophie naturelle. La question de l’influence céleste en est une preuve. Les commentateurs des Sentences l’abordent de deux façons. D’une part, ils parlent de l’influence céleste « normale », celle des sphères, des planètes et des étoiles étudiées dans les ouvrages astronomiques médiévaux. Nos auteurs décrivent en détail le rôle de ces corps supérieurs dans le système des causes, énumèrent et classifient les effets qu’ils produisent, indiquent les limites de leur pouvoir. Tout en se démarquant des astrologues, ils affirment également que les astres sont des signes à interpréter. D’autre part, les commentateurs des Sentences veulent saisir une influence céleste « extraordinaire », celle des corps supérieurs dont l’existence est postulée par les théologiens. Ils cherchent à savoir si le ciel des empyrées, l’ultime sphère de l’univers dans laquelle demeureront à la fin des temps les bienheureux, agit sur les corps terrestres. Ils s’efforcent de comprendre si, après le Jugement dernier, les planètes et les étoiles dont le mouvement cessera et dont la lumière augmentera produiront toujours des phénomènes dans le monde d’ici-bas. Notre étude poursuit un objectif double : d’abord, analyser les deux notions, celle de l’influence des cieux astronomiques et celle de l’influence des cieux théologiques, ensuite, comprendre comment elles s’articulent. Le problème de la causalité des corps supérieurs « hors normes » est-il résolu conformément à la conception de la causalité céleste « ordinaire » d’une période donnée ? Ou, inversement, cette théorie est-elle capable d’évoluer pour inclure les cas limites de l’empyrée et des cieux post-apocalyptiques ? À travers ces interrogations, nous aborderons le complexe sujet des rapports entre la théologie et la physique, entre la foi et la science. / The importance of the Commentaries on the Sentences of Peter Lombard for the history of science has been well-established for a long time. Although they were written by theologians, those texts deal with many topics coming under natural philosophy. The question of celestial influence is a good proof. The Sentences commentators address it in two ways. On the one hand, they deal with the « normal » influence, that of the spheres, planets and stars which are studied in the medieval astronomical writings. Our authors describe with scrutiny the role of the celestial bodies within the system of causes, they list and classify the effects which they produced, show the limit of their power. While distancing themselves from the astrologers, they also assert those celestial bodies are signs to be interpreted. On the other hand, the Sentences commentators want to grasp an « extraordinary » celestial influence, that of some celestial bodies, whose existence is postulated by the theologians. They seek to know if the Empyrean Heaven, the last sphere of the universe where the Blessed will live, act on terrestrial bodies. They strive to understand if, after the Last Judgement, the stars and the planets, whose motion will cease and whose light will grow, will still produce phenomena on our inferior world. Our study pursues a double goal: first, it aims to analyze the two notions, that of the influence of the astronomical heavens and that of the influence of the theological heavens; then, it aims to understand how these two notions are articulated. Is the problem of the causality of « abnormal » superior bodies solved according to the conception of the « ordinary » celestial causality at a given period? Or conversely is this theory able to evolve so that it may include the borderline cases of the Empyrean Heaven and the Post-Apocalyptic heavens? This questioning will enable us to tackle the complex issue of the relationship between theology and physics, between faith and science.

L'ensemble des travaux menés au cours de cette thèse concerne l'étude de la résonance co-orbitale. Ce domaine de trajectoires particulières, où un astéroïde et une planète gravitent autour du Soleil avec la même période de révolution, possède une dynamique très riche liée aux célèbres configurations équilatérales de Lagrange, L4 et L5, ainsi qu'aux configurations alignées de Euler, L1, L2 et L3. Un exemple majeur dans le système solaire est donné par les astéroïdes « troyens » qui accompagnent Jupiter au voisinage des équilibres L4 et L5. Une deuxième configuration étonnante est donnée par les satellites Janus et Épiméthée qui gravitent autour de la planète Saturne ; suite à la forme décrite par la trajectoire d’un des satellites dans un repère tournant avec l’autre, la dynamique résultante est appelée « fer-à-cheval ». Un nouveau type de dynamique a été récemment misen évidence dans le contexte de la résonance coorbitale : les « quasi-satellites ». Il s’agit de configurations remarquables où, dans un repère tournant avec la planète, la trajectoire de l’astéroïde correspond à celle d’un satellite rétrograde. Des astéroïdes accompagnant les planètes Venus, Jupiter et la Terre ont notamment été observés dans ces configurations. La dynamique des quasi-satellites possède un grand intérêt, pas seulement parce qu’elle relie les différents domaines de la résonance co-orbitale (voir les travaux de Namouni, 1999) mais aussi parce qu’elle semble faire le pont entre les notions de satellisation et celles de trajectoires héliocentriques. Cependant, bien que le terme « quasi-satellite" soit devenu dominant dans la communauté de mécanique céleste, certains auteurs utilisent plutôt la terminologie « satellite rétrograde » révélant ainsi une ambiguïté sur la définition de ces trajectoires. Les récentes découvertes autour des exo-planètes ont motivé le développement de travaux concernant la résonance co-orbitale dans le problème des trois corps planétaire. Dans ce contexte Giuppone et al. (2010) ont mis en évidence (par une méthode numérique) les quasisatellites ainsi que des nouvelles familles de configurations remarquables : les orbites « anti-Lagrange ». La troisième partie de thèse présente alors une méthode analytique pour l'étude planétaire, permettant de révéler analytiquement les orbites anti-Lagrange ainsi qu'une esquisse d'étude des quasisatellites en adaptant à ce contexte plus général la méthode présentée dans la seconde partie. Pour ces raisons, la première partie de cette thèse a consisté à clarifier la définition de ces orbites en revisitant le cas circulaire-plan (trajectoires coplanaires avec la planète qui gravite sur une orbite circulaire) dans le cadre du problème moyen. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons développé une méthode analytique apte à explorer le domaine des quasi-satellites dans le cadre du problème moyen. Nous avons réalisé cette exploration dans le cas circulaire-plan et proposé une extension aux cas excentrique-plan et circulaire-spatial. / This work of thesis focuses on the study of the coorbital resonance. This domain of particular trajectories, where an asteroid and a planet gravitate around the Sun with the same period possesses a very rich dynamics connected to the famous Lagrange’s equilateral configurations L4 and L5, as well as to the Eulerian’s configurations L1, L2 and L3. A major example in the solar system is given by the “Trojan” asteroids harboured by Jupiter in the neighborhood of L4 and L5. A second astonishing configuration is given by the system Saturn-Janus-Epimetheus; this peculiar dynamics is known as “horseshoe”. Recently, a new type of dynamics has been highlighted in the context of co-orbital resonance: the quasi-satellites. They correspond to remarkable configurations : in the rotating frame with the planet, the trajectory of the asteroid seems the one of a retrograde satellite. Some asteroids harboured by Venus, Jupiter and the Earth have been observed in this kind of configuration. The quasi-satellite dynamics possesses great interest not only because it connects the different domains of the co-orbital resonance (see works of Namouni, 1999), but also because it seems to bridge the gap between satellization and heliocentric trajectories. However, despite the term quasi-satellite has become dominant in the celestial mechanics community, some authors rather use the term “retrograde satellite”. This reveals an ambiguity on the definition of these trajectories. For these reasons, the first part of this thesis consisted in clarifying the definition of these orbits by revisiting the planar-circular case (planet on circular motion) in the framework of the averaged problem. In the second part of this thesis, we developed an analytic method to explore the quasi-satellite domain in the averaged problem. We realized this exploration in the planar-circular case and proposed an extension to the planar-eccentric and spatial-circular cases. The recent discoveries around the exo-planets motivated some works on the co-orbital resonance in the planetary Three-Body Problem. In this context, Giuppone et al. (2010) highlighted (numerically) the quasi-satellite as well as new families of remarkable configurations: the “anti-Lagrange”. Then the third part of this thesis presents an analytical method for the planetary problem that allows to reveal the anti-Lagrange orbits as well as a sketch of study of quasi-satellite trajectories.

Le modèle de nutation de référence (MHB2000) et le repère céleste international (ICRF2) ont été établis en 2000 et en 2009 respectivement. Les observations VLBI s’étant accumulées depuis, ce sont autant de nouvelles données permettant d’affiner la nutation et de mieux caractériser l’instabilité des radiosources constituant le repère céleste. L’allongement des données disponibles révèle des défauts dans la nutation de référence comme des fluctuations dans la position des radiosources. Il importe donc de réajuster les termes de nutation, tout en évaluant l’impact de l’instabilité du repère de référence céleste sur celle-ci. Dans un premier temps, nous déterminons des corrections significatives des termes de nutation du modèle MHB2000 jusqu'à 50 micro-seconde d'arc sur la base des séries opérationnelles de l'IVS. Nous en évaluons aussi l'incertitude. Notre intérêt s’est focalisé sur la nutation libre du noyau et un terme spectralement proche, le terme annuel rétrograde. Nous tentons de caractériser leur variabilité multi-annuelle, en amplitude, phase et fréquence, malgré la corrélation qui les affecte.Dans un second temps, nous avons étudié la stabilité du repère céleste par une étude approfondie des sources susceptibles de définir ce repère. De telles sources sont sélectionnées par analyse de variance d'Allan de leurs déplacements astrométriques. Cette analyse donne la « couleur » du bruit aléatoire qui affecte leurs positions en fonction des différentes échelles de temps correspondant à 30 ans d’observations VLBI. Plus précisément, nous sélectionnons les radiosources présentant un bruit blanc. Il en résulte que sur 123 sources parmi celles choisies pour l'ICRF2 en 2009, seules 40 respectent ce critère de stabilité sur la période 1985-2016. Ce nombre est insuffisant pour construire un repère céleste stable et des compromis sont nécessaires. Enfin, la propagation des erreurs des positions des radiosources sur la nutation a été caractérisée, expliquant le bruit anormalement grands de certaines séries de nutation diffusées par l'IVS. / The reference nutation model (MHB2000) and the International Celestial Reference Frame (ICRF2) was established in 2000 and 2009 respectively. VLBI observations are being accumulated since and these are all new data to refine the nutation and better characterize the instability of radio sources constituting the celestial frame. The lengthening of the available data reveals defects in the reference wobble and fluctuations in the position of radio sources.It is important to adjust the nutation terms while assessing the impact of the instability of the celestial reference frame on it. Initially, we obtain significant corrections in terms of nutation model MHB2000 up to 50 micro-seconds of degree on the basis of IVS operational nutation time series. We also evaluate their uncertainty. Our interest is focused on the the free core nutation and a term closed in frequency, the retrograde annual term. We try to characterize the multi-annual variability, on amplitude, phase and period, despite correlation that affects both terms.Secondly, we study the stability of the celestial reference frame by a comprehensive study of the potential sources to define the frame. Such defining sources are selected by analysis using Allan variance of their astrometric displacements. This analysis gives the "color" of the random noise that affects positions based on different time scales corresponding to 30 years of VLBI observations. Specifically, we select radio sources with white noise. It follows that on 123 sources from those chosen for ICRF2 in 2009, only 40 meet this criterion of stability over the period 1985-2016. This number is too small to build a new celestial reference frame and compromises are necessary. Finally, errors propagation of radio position on nutation has been characterized, explaining the noise unusually large of some nutation time series diffused by the IVS.

Cette thèse porte sur la question de la figuration des signes du Zodiaque entre Antiquité et Moyen Âge et en particulier dans les églises entre le XIe et le XIIIe siècle. Le cœur de cette thèse est l’analyse d’un corpus de 260 occurrences des signes du Zodiaque et Occupations des mois, qu’ils soient associés ou non, au sein de la décoration ecclésiale entre le XIe siècle et la fin du XIIIe siècle. Cette période correspond à la « renaissance » et à l’essor de la figuration du Zodiaque dans un tel contexte. L’étude est organisée en trois parties. La première est consacrée à l’historiographie, à la présentation du corpus réuni, puis aux origines, réappropriations et transmissions de la tradition zodiacale entre Antiquité et Moyen Âge. La deuxième partie envisage la répartition du Zodiaque dans l’édifice ecclésial. Sa place dans le décor extérieur et en lien avec le thème de la Porta coeli est discutée avant de passer à sa place dans la structuration du décor intérieur. Du sol à la voûte en passant par les chapiteaux, piliers et arcs, la distribution des signes du Zodiaque dans l’espace ecclésial est analysée au regard des dynamiques liées aux notions de transitus et d’iter et à une certaine polarisation du lieu ecclésial. La troisième partie commence par aborder les enjeux de la figuration des signes zodiacaux dans leurs rapports dynamiques avec les Occupations des mois. Ensuite, la re-sémantisation chrétienne de chacun des signes du Zodiaque est observée grâce à une mise en série des occurrences du corpus. Enfin, l’ensemble se conclut par une approche synthétique mettant en lumière les articulations entre ciel et terre traduites par le biais des signes zodiacaux et leur pendant mensuel/terrestre. Leur insertion dans un contexte iconographique plus large lié à l’histoire chrétienne et selon une perspective eschatologique est considérée afin de montrer que les signes du Zodiaque sont comme des opérateurs entre terre et ciel, à la fois dans le lieu ecclésial tendu vers son modèle céleste et dans un contexte iconographique articulant charnel et spirituel, humain et divin. / This dissertation deals with the iconography of the Zodiac between Antiquity and Middle Age, in particular in churches between the XIth and the XIIIth century. The heart of the dissertation is the analysis of a corpus of 260 items. These items concern the figuration of the signs of the Zodiac and the Labors of the months, whether or not combinated, within ecclesial ornamentation between the XIth and the XIIIth century. This period corresponds to the “renaissance” and to the growth of the figuration of the Zodiac in this context. The study is divided into three parts. The first section deals with historiography and with the presentation of the corpus. Then, the origins, re-appropriations and transmissions of the zodiacal tradition between Antiquity and Middle Ages are discussed. The second section considers the distribution of the Zodiac in church. Its role in exterior ornamentation relating to the theme of the Porta coeli and its role in the structuring of intern ornamentation are observed. From the floor to the vault, through capitals, pillars and arches, distribution of the Zodiac in ecclesial space is analyzed in the light of the notions of transitus and iter and in the light of a certain focusing of the ecclesial place. The third section begins with the stakes of the figuration of the zodiacal signs and their dynamic relationship with the Labors of the months. Then, the “re-sémantisation” of each of the zodiacal signs is observed. Finally, the last chapter is an overall view of the connections between heavens and earth which find expression in signs of the Zodiac and the Labors of the months. Their place is considerated according to their iconographical context linked to Christian history and from an eschatological perspective. Signs of the Zodiac are like operators between heavens and earth, both in the ecclesial space tented towards its celestial model and in an iconographical context which connect caro and spiritus, the Human and the Divine.

Les systèmes multi-planétaires détectés par la mission Kepler présentent un excès de paires de planètes proches de résonances de moyen mouvement d'ordre un (e.g. 2:1, 3:2) mais avec un rapport de périodes légèrement supérieur à la valeur résonante (e.g. Pext/Pint = 2.02 au lieu de 2). Différents mécanismes ont été proposés pour expliquer cette observation. Dans cette thèse, nous étudions la possibilité que ces systèmes étaient initialement en résonance et ont atteint leur configuration actuelle à cause de la dissipation par effet de marée dans les planètes. De manière plus générale, nous établissons des critères analytiques permettant de prévoir l'évolution à long terme de systèmes en résonance d'ordre quelconque en présence de dissipation de marée. Nous montrons que cette évolution dépend de l'importance relative de la dissipation dans chacune des deux planètes. L'état final d'un système n'est pas le même suivant que la planète subissant la plus forte dissipation est la planète interne ou la planète externe. Ainsi, à partir de la configuration actuellement observée et plus spécifiquement du rapport de périodes de deux planètes proches d'une résonance, on peut déduire quelle planète a subi la dissipation la plus importante. Cela donne des contraintes importantes sur la nature des planètes considérées, car il est communément admis que les planètes rocheuses dissipent plus fortement par effet de marée que les planètes gazeuses. / Multi-planetary systems discovered by the Kepler mission present an excess of planet pairs close to first-order mean-motion resonances (e.g. 2:1, 3:2) but with a period ratio slightly higher than the resonant value (e.g. Pout/Pin = 2.02 instead of 2). Several mechanisms have been proposed to explain this observation. In this thesis, we investigate the possibility that these systems were initially in resonance and reached their current configuration due to tidal dissipation in the planets. More generally, we establish analytical criteria for predicting the long term evolution of systems locked in resonances of any order undergoing tidal dissipation. We show that this evolution depends on the relative importance of the dissipation in each of both planets. The final state of a system depends on whether the planet undergoing the stronger dissipation is the inner or the outer planet. Therefore, from the currently observed configuration and more specifically the period ratio of two planets close to a resonance, one can deduce which of both planet underwent the strongest dissipation. This provides important constraints on the nature of the considered planets, since it is commonly accepted that rocky planets dissipate more strongly by tidal effect than gaseous planets.

Lorsqu’un fort effet de marée entre Saturne et ses satellites de glace a été révélé il y a plusieurs années, le système a été sujet à des nombreux questionnements concernant sa formation et son évolution. Une implication importante de ces résultats est que les satellites sont plus jeunes que la planète et ont subi d’importantes modifications orbitales durant leurs évolutions, rendant possible plusieurs traversées en résonance. Dans cette thèse, nous cherchons à vérifier le scénario selon lequel Titan serait à l’origine de l’orbite actuelle de Japet. Si Titan a fortement migré lui aussi, alors il a dû traverser la résonance 5:1 avec Japet. Or, l’orbite de Japet admet deux éléments orbitaux dont les origines restent à être déterminées clairement : d’une part une inclinaison de 8 degrés par rapport à son plan de Laplace et d’autre part, une orbite excentrique d’environ 0,03. En plaçant initialement Japet sur une orbite circulaire et coplanaire avec le plan de Laplace, de nombreuses simulations numériques de la traversée en résonance, utilisant un code N-Corps ainsi qu’un modèle semi-analytique, ont été réalisées. L’analyse des simulations montre que les résultats sont très dépendants de la dissipation interne de la planète, paramétrée par le facteur de qualité Q. Pour des valeurs au-delà d’environ 2000, on obtient en majorité l’éjection de Japet lorsque Titan traverse la résonance. Pour des vitesses de migration élevées (Q en dessous de 100 environ) Japet est très peu perturbé par Titan. Le nombre d’éjections croît avec la valeur de Q et pour des valeurs entre 100 et 2000 la plupart des simulations montrent une capture en résonance, une évolution chaotique de l’excentricité et de l’inclinaison, puis une libération avec des éléments orbitaux perturbés. La valeur des excentricités après la résonance varie entre 0 et 0.15 et l’inclinaison peut croître jusqu’à 11 degrés. Sur 800 simulations effectuées avec le code N-Corps, 2 montrent une sortie de résonance de Japet avec des éléments en accord avec ceux observés actuellement. De plus, en comptant celles venant du modèle semi-analytique, plus d’une vingtaine montrent une inclinaison libre ayant dépassé 4 degrés. Ces simulations numériques nous ont permis de contraindre le facteur de dissipation de la planète à la fréquence de Titan. C’est pour une valeur de Q entre 100 et 2000 que les simulations de traversée en résonance rendent compte au mieux de l’orbite actuelle de Japet, rendant ainsi plausible le scénario d’un récente perturbation de Japet par Titan lors de la traversée de la résonance 5:1. / When a strong tidal interaction between Saturn and its icy satellites was revealed a few years ago, the formation of the system and its evolution were subject to questioning. These results imply that the satellites are younger than the planet and underwent important orbital modifications during their evolution, making possible many mean motion resonance crossings between satellites. In this thesis, we assume that Titan migration is also important, increasing its semi-major axis in time, and crossing a 5:1 resonance with Iapetus. Today, Iapetus’ orbital plane is tilted with respect to a natural equilibrium plane called the Laplace plane, on which a satellite should have naturally been formed. But, among having non-null eccentricity, Iapetus’ orbit stays on a constant 8 degree tilt with respect to this equilibrium plane. We are therefore assessing the possibility for Titan to be responsible for Iapetus’ orbit.Starting with Iapetus on a circular orbit with its orbital plane co-planar with the Laplace plane, we have used a N-Body code and a semi-analytic model to perform numerous numerical simulations.The analysis of the simulations show that the results are very dependent on the quality factor, Q. For values greater than 2000, Iapetus is more likely to get ejected during the crossing of the resonance, whereas setting a fast migration for Titan (Q below 100) avoids any strong perturbation of Iapetus’ orbit. The ejection likelihood increases with Q and for values between 100 and 2000, many simulations show a resonance capture, followed by a chaotic evolution of the eccentricity and the inclination, then a release with perturbed orbital elements. The range of values for post-resonance eccentricities are between 0 and 0.15 while the tilt can grow up to 11 degrees. Out of 800 simulations done with the N-Body code, 2 show elements compatible with Iapetus’ actual orbit. In addition, more than twenty simulations show a tilt having raised over 4 degrees if we count the simulation done with the semi-analytic model.These numerical simulations allowed us to constrain the tidal dissipation of the planet at Titan’s frequency. Some simulations performed with Q between 100 and 2000 account for the orbit of Iapetus we observe today, making plausible the scenario where the resonance with Titan was the source of Iapetus’ perturbed orbit.

Les astéroïdes binaires ont un rôle d'importance fondamentale dans la détermination de paramètres astéroïdales difficilement mesurables de la Terre, en particulier la masse. En étudiant l'origine des binaires dans le cadre des agrégats gravitationnels, ils servent ainsi comme laboratoires naturels pour la physique des systèmes granulaires à basse gravité, et ils nous donnent des éléments précieux pour la modélisation globale des astéroïdes. Vue la grande diversité existante de caractéristiques des systèmes binaires observés, nombreuses hypothèses ont été postulées pour leur origine (fragmentation catastrophique d'un corps et ré-accumulation sous forme binaire, influences de marée par les planètes, cratérisation, YORP ...). Dans cette thèse nous explorons, grâce à des simulations numériques à N corps, la dynamique d'un agrégat gravitationnel en dehors du régime de stabilité pour un corps simple, en cherchant les configurations les plus favorables à la formation d'un système binaire. Dans une première partie, nous montrons que dans un scénario catastrophique la formation de systèmes binaires est normale, ces-ci bien reproduisant la variété présente dans la population observée. En suite, nous explorons la possibilité d'une déformation progressive d'un agrégat vers un système binaire sous l'action d'une force perturbante agissant lentement jusqu'à la fission éventuelle du corps. Nos résultats proposent des nouveaux regards dans l'étude de la formation des astéroïdes binaires, comme montré par une comparaison avec les observations et la littérature existante.