Les eaux du Golfe du Mexique (GOM) jouent un rôle important dans le système climatique global car elles influencent les propriétés hydrologiques du Gulf Stream (GS), courant océanique chaud de surface faisant partie intégrante de la circulation thermohaline (THC). Or, au cours du dernier cycle climatique, d'importantes arrivées d'eau douce en provenant de la fonte de la calotte Laurentide sur le continent-nord américain, ont modifié les caractéristiques hydrologiques du GOM. Ces perturbations auraient pu, en altérant la THC, affecter le système climatique. La compréhension des transferts entre le continent nord-américain et le GOM au cours du dernier cycle climatique s'avère donc primordiale. En connaissant les principales sources continentales, les facteurs influençant le transport (réalisation de cartes de répartition des minéraux argileux sur le continent nord-américain et dans les sédiments du GOM) et la sédimentation (par modélisation analogique) du matériel terrigène fin, l'étude des enregistrements sédimentaires (minéralogie des argiles, granulométrie?) et isotopiques (d18O) de deux bassins du nord du GOM (Bassins d'Orca et d'Humphrey) a permis d'appréhender les transferts entre le continent nord-américain et le GOM au cours du dernier cycle climatique. La variabilité des apports détritiques du Mississippi et des fleuves du sud-ouest des Etats-Unis a pu être reliée aux variations paléo-environnementales (fonte de la calotte Laurentide et des glaciers des Montagnes Rocheuses) et paléoclimatiques (modifications des transferts d'humidité depuis le GOM vers le continent) qui affectent le continent nord-américain.

L'observation de l'orientation des grains des carottes forées en Antarctique et au Groenland montre que la glace polaire acquiert une fabrique représentative de l'histoire des déformations qu'elle a subies. Le comportement viscoplastique du cristal de glace étant fortement anisotrope, il en résulte une anisotropie macroscopique du polycristal qui dépend des orientations préférentielles des grains qui le composent. A l'échelle du polycristal, le comportement viscoplastique est obtenu par homogénéisation sur tous les cristaux, en supposant leur comportement linéaire orthotrope de révolution et une répartition homogène des contraintes dans tout le polycristal (modéle statique). La fabrique du polycristal est décrite par une fonction continue de distribution des orientations (ODF). Avec ces hypothèses, nous avons obtenu des résultats analytiques pour le comportement orthotrope d'un polycristal et l'évolution de sa fabrique, qui permettent de représenter la fabrique par une ODF ne dépendant que de trois paramètres. A l'échelle de la calotte polaire, les champs de vitesses et fabriques de l'écoulement stationnaire sont calculés par une méthode couplée, qui alterne : - le calcul des vitesses, pour un champ de fabriques donné, par la méthode des éléments finis, - le calcul de la fabrique, pour un champ de vitesses donné, par une méthode qui utilise les lignes de courant de l'écoulement, jusqu'à ce que la convergence soit atteinte, à la fois sur les vitesses et la fabrique. Nous étudions l'influence du champ de températures et du comportement du grain sur la formation des fabriques au sein des calottes polaires. Le modèle est appliqué à la ligne d'écoulement GRIP-GISP2 (Groenland Central) et les résultats sont comparès aux mesures de terrain.

Le système climatique terrestre est fondé de plusieurs composantes qui interagissent étroitement (atmosphère, calottes de glace, océans, lithosphère et biosphère). La modélisation numérique permet d'étudier ces interactions. Dans ce travail, l'écoulement de plusieurs calottes glaciaires est modélisé et on s'attache particulièrement à l'étude de leurs interactions avec l'atmosphère. Celles-ci sont déterminées par l'altitude de la surface de la calotte, les températures en surface et l'accumulation. Un modèle 3D d'écoulement de calotte glaciaire, développé au sein de l'équipe modélisation du LGGE, est présenté. Il est testé sur une calotte théorique dans le cadre d'un projet européen d'intercomparaison de modèles. Il est ensuite appliqué à la calotte du Groenland, en simulant la réponse de la calotte sous des climats différents du climat actuel et en étudiant son évolution au cours du dernier cycle interglaciaire-glaciaire. La sensibilité du modèle à la paramétrisation de l'accumulation est mise en évidence. Le modèle est enfin appliqué à la reconstruction des calottes de glace présentes dans l'hémisphère nord (Laurentide et Fennoscandie) au Dernier Maximum Glaciaire (il y a environ 21 000 ans). Trois méthodes sont utilisées pour calculer les conditions climatiques en entrée du modèle. Dans les deux premières, ces conditions sont déterminées par une paramétrisation calibrée sur les valeurs actuelles : les résultats ainsi obtenus ne sont pas satisfaisants. La troisième méthode utilise les températures en surface et les précipitations issues de simulations du climat du Dernier Maximum Glaciaire, réalisées avec le modèle de circulation générale de l'atmosphère du LMD. Le "couplage" entre les deux modèles nécessite un traitement de données complexe, mais les calottes obtenues sont en meilleur accord avec les données géologiques sur l'extension et l'épaisseur des calottes à cette époque.

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Les biopuces connaissent un grand essor depuis quelques années avec des applicationspossibles pour l'ADN, les protéines et les oligosaccharides. Une puce à oligosaccharidesprésente des difficultés par rapport à une puce à ADN notamment par les contraintes entempérature et il existe moins de travaux dans ce domaine. Ce travail est donc consacré àl'étude d'une puce à oligosaccharide, par synthèse supportée et par masquage avec un film depolymère. Le procédé de fabrications est particulièrement détaillé.Nous étudions tout d'abord expérimentalement la formation d'un film de polymère obtenu parévaporation d'une goutte de solution polymérique sur une surface structurée chimiquement(zone de mouillabilité différente) en suivant son évolution transitoire. Nous montrons que cetype de surface hétérogène est particulièrement adapté pour la fabrication de biopuces.D'autre part, nous réalisons un modèle numérique de l'évaporation d'une goutte de solutionpolymérique sur une surface chauffée à partir de la méthode de la lubrification et d'un modèlede " hauteur de résine ". Les résultats expérimentaux et de simulation numérique sontcomparés et montrent un bon accord qualitatif sur la forme des films de polymères résultantde l'évaporation.Dans ce travail, la synthèse supportée de biopuces à oligosaccharide est menée à bien enutilisant des polymères et des surfaces judicieusement choisies. En particulier, la technique demasquage par film de polymère se révèle être très bien adaptée pour protéger les oligomères àla fois à hautes et à très basses températures.

Les biopuces connaissent un grand essor depuis quelques années avec des applications possibles pour l’ADN, les protéines et les oligosaccharides. Une puce à oligosaccharides présente des difficultés par rapport à une puce à ADN notamment par les contraintes en température et il existe moins de travaux dans ce domaine. Ce travail est donc consacré à l’étude d’une puce à oligosaccharide, par synthèse supportée et par masquage avec un film de polymère. Le procédé de fabrications est particulièrement détaillé.Nous étudions tout d’abord expérimentalement la formation d’un film de polymère obtenu par évaporation d’une goutte de solution polymérique sur une surface structurée chimiquement(zone de mouillabilité différente) en suivant son évolution transitoire. Nous montrons que ce type de surface hétérogène est particulièrement adapté pour la fabrication de biopuces.D’autre part, nous réalisons un modèle numérique de l’évaporation d’une goutte de solution polymérique sur une surface chauffée à partir de la méthode de la lubrification et d’un modèle de « hauteur de résine ». Les résultats expérimentaux et de simulation numérique sont comparés et montrent un bon accord qualitatif sur la forme des films de polymères résultant de l’évaporation.Dans ce travail, la synthèse supportée de biopuces à oligosaccharide est menée à bien en utilisant des polymères et des surfaces judicieusement choisies. En particulier, la technique de masquage par film de polymère se révèle être très bien adaptée pour protéger les oligomères à la fois à hautes et à très basses températures. / Biochips are experiencing recently a great success with possible applications for DNA,proteins and oligosaccharides. An oligosaccharide chip presents difficulties compared to aDNA chip because of the many temperature constraints and less work has been performed inthis area. This work is devoted to the study of a oligosaccharide chip fabricated par supportedsynthesis and protected with a polymer film. The manufacturing process is particularlydetailed.We first examine experimentally the formation of a polymer film obtained by evaporation of adrop of polymer solution on a chemically structured surface (zone of different wettability) byfollowing its transient evolution. We show that this type of heterogeneous surface isparticularly suitable for manufacturing biochips. On the other hand, we propose a numericalmodel of the evaporation of a drop of polymer solution on a heated surface using thelubrication method and a “height of resin”. The experimental results and numericalsimulations are compared and show good qualitative agreement on the shape of the polymerfilms obtained after evaporation.In this work, the supported synthesis of oligosaccharide microarrays was carried out usingpolymers and surfaces which have been carefully chosen in preliminary testing. In particular,the masking technique using polymer film turns out to be highly suitable for protectingoligomers at both high and very low temperatures.

L'étude des surfaces planétaires a été profondément modifiée par la dernière génération d'instruments spatiaux : les spectro-imageurs. Ces détecteurs produisent de nombreuses images hyperspectrales, pour lesquelles chaque pixel est associé à un spectre. Ils permettent un suivi spatial et temporel des propriétés optiques des sols. Le premier objectif de cette thèse est de proposer des outils permettant de traiter la grande quantité d'images et de spectres afin d'aborder des problématiques planétologiques. Deux types d'analyse des images produites par l'instrument OMEGA (Mars Express/ESA) sont avancées : (i) WAVANGLET, une méthode rapide de détection des corps chimiques au sol, (ii) JADE+BPSS, une séparation de source en aveugle qui permet de détecter des corps chimiques sans a priori. <br />Les régions polaires de Mars sont le siège d'un cycle climatique annuel d'échange de CO2 entre atmosphère et surface. Pendant la nuit polaire, le CO2 atmosphérique se condense au sol, tandis qu'il se sublime à nouveau pour gonfler l'atmosphère, dès les premiers rayons du soleil au printemps. Ce cycle a été mis à jour depuis les années 60 mais aujourd'hui encore, le détail microphysique d'interaction entre atmosphère et surface demeure inconnu. Le second objectif de cette thèse est d'établir un modèle de sublimation des dépôts saisonniers martiens. Le bilan de masse est simulé par un bilan radiatif sur une surface rugueuse. La confrontation de ce modèle avec différents jeux de données spatiales a permis de montrer que la sublimation de la calotte saisonnière sud de Mars est contrôlée majoritairement par son albédo. Des études ultérieures seront nécessaires pour saisir quels sont les mécanismes à l'origine des variabilités d'albédo (métamorphisme, contamination en poussière, . . . ).

EINLEITUNG: Die kraniomandibuläre Dysfunktion zählt mit ihren unterschiedlichen Symptomen und Ätiologien zu den häufigsten Erkrankungen des orofazialen Systems. Die zahlreichen individuellen Beschwerdebilder, die oftmals starken Einfluss auf die Beschwerden der betroffenen Patienten haben, lassen die Notwendigkeit neuer Therapiemöglichkeiten deutlich werden. Ein neues Therapiekonzept wurde 2009 von der Arbeitsgruppe um Herrn Prof. Dr. Dr. Engelke in Form einer bimaxillären Kalottenschiene entwickelt, die bei 80-85% der bisher therapierten Patienten zu einer klinischen und subjektiven Verbesserung der Beschwerden geführt hat. Die vorliegende Studie beschäftigt sich daher mit der Darstellung möglicher Ursachen für den subjektiv empfundenen positiven Effekt bzw. den klinisch festgestellten Therapieerfolg der bimaxillären Kalottenschiene. MATERIAL UND METHODEN: Die Untersuchung wurde mit dem mechanisch-graphischen Axiographen III der Firma SAM durchgeführt, der mit Hilfe des individualisierten paraokklosalen SAM-Adapters die Aufzeichnung der okklusions- und schienengeführten Kondylenbewegung ermöglicht. Anhand der maximalen Protrusionsspuren von 30 Patienten (24 weiblich/6 männlich) wurde untersucht, ob sich die Parameter Bewegungsumfang, Bewegungsspurenqualität und Steigung in den Spurensegmenten zwischen mit und ohne eingesetzte Kalottenschiene unterscheiden. ERGEBNISSE: Analysen von 30 Patienten, 60 Kiefergelenken und 120 kondylären Bewegungsspuren zeigten, dass bei den Parametern Bewegungsumfang (Länge der maximalen Protrusionsspuren in mm) und Spurenqualität (Bewertung von drei CMD-Spezialisten mit Hilfe eines Scores) kein signifikanter Effekt durch die Schiene erreicht wird (p-Wert = 0,449 (44,9%), bzw. p-Wert der Prüfer > 5%), allerdings ist eine positive Tendenz der Werte zu einem größeren Bewegungsspielraum bzw. einem harmonischeren Spurenverlauf mit eingesetzter Schiene erkennbar. Auf die Neigung der Kondylen-bewegungsbahn konnte eine signifikante Wirkung der bimaxillären Kalottenschiene  gezeigt werden. Die Schiene führte im medialen und terminalen Spurensegment zu einer signifikanten Abflachung (p-Wert = 0,011 (1,1%), bzw. 0,005 (0,5%)). SCHLUSSFOLGERUNG: Die bimaxilläre Kalottenschiene hat in allen untersuchten Parametern eine Tendenz zu „besseren“ Werten gezeigt, die jedoch nur im Fall der Steigung in den Spurensegmenten als signifikant bewertet werden kann. Hier ergab sich eine signifikante Abflachung der Protrusionsspur, die mit dem Ausmaß der Grenzbewegung zugenommen hat. Ob die klinische Verbesserung eindeutig auf die Beeinflussung dieses Parameters zurückzuführen ist, muss in weiteren Studien bestätigt werden.

Sous l'effet de charges en surface, la surface terrestre s'affaisse pour retrouver un état d'équilibre isostatique. Inversement, quand ces charges viennent à diparaître, la surface remonte pour retrouver sa configuration initiale. Dans le cas d'une calotte glaciaire, la taille mais aussi la vitesse à laquelle peut évoluer la masse de glace est à l'origine d'une réponse hautement spécifique et particulièrement de comportements transitoires associés. Après avoir introduit la notion d'isostasie, nous décrivons quelles peuvent être les conséquences à la fois de la taille et de la vitesse d'évolution de la charge sur la réponse terrestre. Cela permet de clarifier la notion de "contexte glaciaire" en matière de charge à la surface de la Terre. Ensuite sont présentés les nombreux impacts que cette réponse isostatique peut avoir en retour sur la dynamique glaciaire, ainsi que les façons d'en rendre compte. Cette première partie aura montré tout l'intérêt de developper un modèle de Terre élaboré dont la physique à la base s'avère plus rigoureuse que dans les paramétrisations usuelles utilisées jusqu'à maintenant dans les modèles de glace. Les caractéristiques majeures ainsi que les équations à la base de ce modèle sont alors présentées en détail et révèlent le degré de sophistication de cette nouvelle approche. La richesse de données issues de mesures sur les zones de rebond postglaciaire comme la Fennoscandie sont un excellent moyen de valider pareil modèle. En comparant les résultats du rebond simulé avec ces données il est possible d'estimer le réalisme du modèle. Bien que l'ensemble de ces données ne soit pas simultanément reproduit de manière parfaite, le modèle montre cependant un comportement suffisamment réaliste pour pouvoir par la suite être couplé à un modèle de glace. Les résultats de cette incorporation sont alors comparés à ceux obtenus avec les paramétrisations usuelles au cours d'une simulation de la calotte Antarctique au cours du dernier cycle glaciaire. Ces résultats confirment le relativement bon comportement de notre modèle complet de Terre par rapport aux autres approches, ce qui tendrait à discréditer l'emploi de certaines de ces paramétrisations de la réponse terrestre dans les modèles évolutifs de calottes glaciaires.

Lorsque le champ magnétique interplanétaire est dirigé vers le Nord, les régions polaires de la magnétosphère terrestre, situées à haute altitude, sont peuplées d'électrons accélérés. L'ionosphère polaire voit quant à elle l'apparition d'aurores. Grâce aux observations magnétosphériques de la mission multi-satellites Cluster et à notre modélisation du transport de particules le long des lignes de force du champ magnétique terrestre B, nous avons montré, au cours de cette thèse, que les électrons à l'origine de ces aurores proviennent de la couche frontière de la magnétosphère. Localisée à très haute altitude, cette couche sépare les milieux terrestre et interplanétaire. Accélérés par des champs électriques parallèles à B, situés à des altitudes aussi bien inférieures que supérieures à celles des satellites, ces électrons précipitent dans l'ionosphère avec des énergies de l'ordre du keV. Ils sont accompagnés par des échappements d'ions ionosphériques et l'ensemble des particules transporte des courants alignés le long de B et dirigés vers la magnétosphère, équivalents à quelques µA/m² aux altitudes ionosphériques. Le système de courant se referme par des courants alignés dirigés vers la Terre, d'intensité comparable, portés par des faisceaux d'électrons étroits et variables. Très alignés le long de B, ces électrons s'échappent de l'ionosphère avec des énergies de ~ 50 eV et déclenchent des instabilités faisceau-plasma à l'origine d'ondes électrostatiques large bande observées par Cluster et reproduites par les modèles.