Les techniques mathématiques de reconstruction d'image jouent un rôle important dans le domaine médical. Elles permettent d'exploiter, par résolution d'un problème inverse, les mesures issues d'appareils médicaux comme le scanner pour obtenir une image volumique représentant la répartition spatiale d'une propriété, comme la densité des tissus. Les progrès des scanners rendent désormais possible l'étude dynamique de certains organes, comme le coeur. Cependant, les techniques de reconstruction classiques doivent être améliorées pour prendre en compte les évolutions des organes durant l'acquisition des mesures, qui provoquent une perte de qualité et donc d'information dans les images reconstruites. L'objectif de ce travail de thèse est d'investiguer l'usage de modèles additionnels permettant de régulariser le problème de reconstruction tomographique. Dans une première étude, nous approfondissons les méthodes couramment utilisées en tomographie cardiaque basées sur l'utilisation d'un modèle de périodicité de l'évolution. Nous étudions les problèmes de synchronisation dans les géométries parallèles et divergentes et leur lien avec l'échantillonnage des mesures. Nous proposons par ailleurs un schéma de reconstruction amélioré dans le cas des géométries divergentes. La seconde étude concerne les méthodes dites de compensation du mouvement, qui utilisent dans l'algorithme de reconstruction un modèle de déformation de la scène connu a priori. Nous proposons des méthodes analytiques de reconstruction qui compensent les déformations affines dépendant du temps, en établissant des conditions d'admissibilité et des formules d'inversion exactes.

Certains domaines d'applications tels que l'aérospatial, l'automobile ou le forage de haute profondeur peuvent nécessiter la visualisation de certains paramètres physiques dans des environnements hostiles. Les capteurs microélectroniques basés sur le silicium y atteignent souvent leurs limites, qui sont qualifiées de conditions " sévères ". Ce travail se base principalement sur l'étude de solutions de capteurs mécaniques fonctionnant en conditions sévères. Le principe de ces capteurs repose sur l'exploitation de transistors de mesures HEMT à base de nitrures III-V (III-N), à la fois piézoélectriques et semiconducteurs, qui reste stable en conditions sévères. La compréhension des interactions entre physique des semiconducteurs et physique des matériaux ainsi que la caractérisation de structures possibles pour la détection mécanique représentent les principaux enjeux de ce sujet de thèse. La modélisation mécanique analytique et numérique des structures étudiées a permis d'appréhender le comportement de structures piézoélectriques multicouches. Le couplage de ce modèle électromécanique avec un modèle électronique du capteur a permis d'établir la faisabilité du principe de détection ainsi que la linéarité de la réponse du capteur. La caractérisation des prototypes réalisés en cours de thèse ont corroboré la linéarité du capteur tout en faisant apparaître l'influence de nombreux effets parasites réduisant sa sensibilité à savoir les effets de résistance parasites et de piézorésistances variables.

Le niveau marin répond aux variations eustatiques et aux mouvements verticaux de la Terre solide. Ses variations sont contrôlées par des processus agissant à différentes échelles spatio-temporelles, dont la physique est connue en théorie mais dont la calibration est rendue malaisée par le manque d'observations nécessaires à évaluer leurs amplitudes et longueurs d'ondes. Il convient donc, pour quantifier chacun de ces processus et inférer les paramètres de la Terre interne, d'établir des bases de données robustes permettant de discriminer leurs rôles respectifs dans les mouvements relatifs de la Terre solide et des océans. La compilation d'une base de données des mouvements verticaux actuels du sol, le long des côtes met en évidence un signal non uniforme dominé à l'échelle globale par le rebond post-glaciaire et localement par le contexte géodynamique des marges. L'extraction de ce signal du rebond post-glaciaire de la Terre solide permet d'évaluer l'exposition des côtes aux variations actuelles du niveau marin. A plus long terme, les reconstructions paléogéographiques de l'Albien au Turonien mettent en évidence l'absence d'un signal transgressif à l'échelle globale, en contradiction avec l'idée commune d'un maximum eustatique pour cette période. Plus que l'eustatisme, la topographie dynamique ou les conséquences de la dislocation de la Pangée sont envisagées pour expliquer les variations spatio-temporelles du niveau marin.

L'objectif du travail présenté dans ce mémoire de thèse est d'évaluer par des mesures les champs de pression, de déformation et de contraintes induits par un contact élastique localisé entre deux pièces mécaniques. Après avoir exploré les différentes méthodes existantes, un constat a été fait : la grande majorité des techniques de mesure passent par l'évaluation de grandeurs physiques seulement indirectement liées aux grandeurs recherchées. En cherchant une approche plus directe, l'idée de caractériser la déformation de la surface de contact entre deux pièces a permis de trouver un moyen de mesure : la microscopie confocale chromatique. Ainsi, en mesurant, cette surface, par transparence, et en utilisant la théorie des potentiels de Boussinesq et Cerrutti, il a été possible d'une part de calculer le champ de pression au contact entre les pièces mais aussi d'évaluer les autres champs élastiques associés. Cette approche a aussi permis de mettre au point une méthode de simulation de contact localisé originale et performante s'appliquant à toute géométrie de contact. / The aim of this thesis is to evaluate pressure, strain and stress fields induced by a localized contact between mechanical parts. As the different methods have been explored, it appeared that all existent methods just measure physical quantities only indirectly related to the data of interest. By searching a more direct method, the idea of characterizing the deformation of the surface of contact between parts allowed to find a way of measurement: chromatic confocal microscopy. Thus, measuring this surface by transparency and using Boussinesq and Cerrutti potential theory allows first to calculate the pressure field at the contact between the parts but also to evaluate the other associated elastic fields. This approach also helped to develop an original and highly simulation method of localized contact applying to any contact geometry.

Sur les volcans on enregistre fréquemment des accélérations du nombre cumulé de séismes et parfois du déplacement de la surface dans les heures, les jours ou les semaines précédant les éruptions. Expliquer une accélération du déplacement de surface par l'utilisation de modèles élastiques linéaires pour les édifices implique d'introduire une accélération de la pressurisation du réservoir et de la base du conduit magmatique avec des temps caractéristiques courts, ce qui est peu réaliste. Une autre voie de recherche consiste à considérer qu'une éruption est due à la rupture du réservoir magmatique, et que cette rupture n'est pas instantanée - elle peut être précédée par une phase d'endommagement progressif de l'édifice, pendant laquelle de petites ruptures ont lieu dans l'édifice. Ces ruptures provoquent l'affaiblissement des modules élastiques de l'édifice. Nous avons examiné l'effet que peut avoir l'affaiblissement des modules élastiques sur le déplacement de surface, ainsi que sur la pression dans le réservoir et le débit de magma entrant. Pour cela nous avons d'abord recherché une loi d'endommagement qui permette d'ajuster les déplacements de surface enregistrés en utilisant le nombre cumulé de séismes. La loi trouvée est une loi puissance d'un paramètre d'endommagement incrémental, qui est le rapport entre la longueur de rupture incrémentale caractéristique et la longueur à rompre pour obtenir une éruption. Cette loi fait intervenir, à l'exposant, le nombre cumulé de séismes.Ce modèle permet d'expliquer des vitesses et des accélérations du déplacement aussi bien faibles que fortes, selon la valeur prise par le paramètre d'endommagement, ainsi que la bifurcation entre un état stable de l'édifice, et un état instable qui mène à l'éruption. L'affaiblissement de l'édifice induit une diminution de la surpression et une accélération du déplacement de surface, la surpression diminuant plus lentement que les modules élastiques du fait de l'approvisionnement du réservoir en magma.Ce modèle peut expliquer une large gamme de comportements pré-éruptifs et éruptifs dans les volcans. Il permet d'ajuster simplement aussi bien les accélérations du déplacement de surface enregistré par les stations GPS sommitales du Piton de la Fournaise pour l'éruption du 30/03/2007, que les déplacements croissants de façon stationnaire du volcan Grimsvötn (Islande), entre 2005 et 2011. Il peut aussi être utilisé pour comprendre les comportements éruptifs plus complexes, comme dans le cas de l'éruption de 2010 du Mérapi (Indonésie). La valeur de la constante de temps du système d'approvisionnement contrôle le décalage temporel entre le maximum de l'endommagement (fin de la crise sismique volcano-tectonique) et le maximum de la déformation ou du flux de magma et donc la dynamique du processus. Une analyse préliminaire montre que le rapport entre les constantes de temps d'affaiblissement de la résistance et de la pression est un facteur de contrôle de la dynamique du processus pré-éruptif et éruptif.L'endommagement d'un édifice volcanique ne peut continuer indéfiniment, cela interdirait le stockage de magma dans l'édifice à long terme. L'édifice volcanique connait donc nécessairement des phases de consolidation. Une première approche d'étude de la consolidation reposant sur l'utilisation d'un critère basé sur les variations relatives de volume a été investiguée. Les résultats montrent cependant qu'une telle approche n'est pas suffisante pour expliquer la nécessaire augmentation des modules élastiques, et que les processus de consolidation chimique sans variation de volume doivent avoir une importance fondamentale dans l'existence de cycles éruptifs. Pour étudier ces processus, il faut disposer d'une observable géophysique indépendante du déplacement de surface - nous proposons d'utiliser l'anisotropie de propagation des ondes de cisaillement dans l'édifice volcanique. Ces variations de résistance de l'édifice peuvent contrôler la pression en profondeur. / On volcanoes accelerations of the cumulated number of earthquakes and sometimes of the surface displacement occur in the hours, days and weeks preceding the eruptions. Explaining an acceleration of surface displacement using an elastic model for the volcanic edifice implies an acceleration of the pressure increase in the magma reservoir and in the mantle, at the base of the magma conduit, at short timescales, that is not realistic. Another direction for research consists in considering that an eruption is due to the rupture of the magma reservoir, and that this rupture is not instantaneous - it can be preceded by progressive damage of the edifice, during which low-magnitude earthquakes occur. These ruptures provoke the progressive weakening of the edifice elastic moduli. In this work we have inverstigated the effect of this weakening on the surface displacements, on the reservoir pressure and on the magma flow. We have first searched for a damage law allowing fitting the measured surface displacements by using the cumulated number of recorded earthquakes. The law allowing this fit is a power-law of the incremental damage parameter, with the cumulated number of earthquakes at the exponent. This incremental damage parameter is the ratio between the characteristic incremental rupture length and the length to be ruptured for the eruption.This model allows us to explain weak and strong rates and accelerations of the surface displacement, with the value of the damage parameter. Bifurcation that occurs between a stable state of the edifice and an instable state leading to an eruption is also explained. The weakening of the edifice induces simultaneously a diminution of the reservoir overpressure and an acceleration of the surface displacement, overpressure decreasing more slowly than the elastic moduli, due to the magma feeding of the reservoir.This type of model can explain a wide range of pre-eruptive and eruptive behaviours on volcanoes. It allows the fitting of surface displacement accelerations recorded at the GPS summit stations of Piton de la Fournaise volcano for the March 30th, 2007 eruption, and explains the steady increase of the surface displacement recorded at the summit of Grimsvötn volcano (Iceland), between 2005 and 2011. It may be used for understanding the complex eruptive behaviours, comprising multiple episodes, as in the case of the October-November 2010 eruption of the Merapi volcano (Indonesia). The value of the characteristic time of the feeding system controls the time delay between the maximum of damage (end of the volcano-tectonic seismic crisis) and the maximum of the surface displacement or magma flow. A preliminary analysis shows that the ratio between the weakening characteristic times of the edifice strength and reservoir pressure participate to the control of the pre-eruptive and eruptive process dynamics.Damage of the volcanic edifice can not continue indefinitely, otherwise long-term magma storage would be impossible in the volcanic edifice. The volcanic edifice therefore necessarily experiments periods of strenghtening. A first approach for studying this strengthening relying on a criterion based on the volume relative variation of the edifice has been investigated. Results show that this approach is not sufficient to explain the necessary increase of the elastic moduli. Chemical strenghtening processes without volume changes should have a fundamental role in the existence of eruptive cycles. For improving our knowledge of these processes, we need a further geophysical observable, independent on the surface displacements - we propose to use shear-wave anisotropy in the volcanic edifice.We finally show that the surface dynamics imposed by strength changes of the edifice can influence the dynamics of the deep processes, and consider the possibility of a retroaction of the edifice strength changes on the deep source processes.

Malgré le caractère indirect de sa bande interdite, le germanium est un bon candidat comme source de lumière pour la photonique silicium puisque l'application de déformations en tension réduit l'écart entre l'énergie de son gap direct et celle de son gap indirect. Cependant, l'application de très fortes déformations soulève un certain nombre de questions, tant d'un point de vue technologique que de la connaissance des propriétés de ce matériau. Après avoir posé les bases théoriques du problème, deux approches pour déformer le germanium sont employées : la première utilisant des nanofils crus selon le mécanisme Vapeur-Liquide-Solide, la seconde utilisant une micro-structuration de substrats de germanium sur isolant.Pour la première, une étude du dopage n des nanofils crus par CVD en utilisant des mesures électriques 4 pointes et la spectroscopie EDX révèle que ceux-ci atteignent une concentration atomique en phosphore de 7 1019 cm-3, ceux-ci étant complètement activés. Un procédé de micro-fabrication est ensuite utilisé pour mettre en tension des nanofils uniques, ce qui permet d'atteindre 1.5 % d'élongation uniaxiale mesurée par micro-diffraction de rayons X. La déformation est corrélé à une mesure du gap direct par spectroscopie de photocourant, en bon accord avec les prédictions théoriques de la littérature.Le dernier chapitre présente le procédé de fabrication de structures obtenues par amplification de la contrainte résiduelle des couches de germanium sur isolant. La diffraction de rayon X, couplée à la spectroscopie Raman, révèle qu'elles atteignent 4.9 % d'extension uniaxiale et 1.9 % d'extension biaxiale. La relation entre le décalage Raman et la déformation diffère significativement des modèles publiés dans la littérature au delà de quelques pourcents de déformation. Enfin, la mesure des transitions directes avec les bandes de trous lourds et légers par spectroscopie d'électro-absorption montre que leur dépendance en déformation s'avère ne plus être en complet accord avec la théorie des potentiels de déformation au-delà de 2 % mais en accord avec des prédictions effectués par modèle des liaisons fortes. / Despite the indirect nature of its bandgap, germanium is a promising candidate as a potential light source for silicon photonic, since the application of tensile strain reduces the energy difference between its direct and indirect bandgaps. However, the application of very large strains raises a number of issues, from a technological point of vue as well as for the determination of the material properties. After laying the theoretical fondations of this problem, two straining approaches are employed : the first one using nanowires grown by the Vapor-Liquid-Solid mechanism, the second using micro-structuration of germanium-on-insulator substrates.For the first one, a study of the n-type doping of CVD-grown nanowires using 4-probes electrical measurements and EDX spectroscopy reveals that they reach a phosphorus atomic concentration of 7 1019 cm-3, these dopants being fully activated. A micro-fabrication process is then used to apply tensile strain to single nanowires, reaching 1.5 % uniaxial stretch measured by X-ray micro-diffraction. The strain measurement is correlated with a direct bandgap measurement by photocurrent spectroscopy, leading to a good agreement with theoretical predictions from the literature.The last chapter describes the fabrication process of structures obtained by amplification of the residual stress of germanium layers on insulator. X-ray diffraction, coupled to Raman spectroscopy, reveals that the structures reach 4.9 % uniaxial stretch and 1.9 % biaxial stretch. The relation between Raman-shift and strain differs significantly from models published in the literature above a few percents of strain. Finally, the measurement of the direct transition with the light- and heavy-holes bands by electro-absorption spectroscopy shows that their strain dependence is not in complete agreement with the deformation potential theory above 2 % but in agreement with predictions from tight-binding simulations.

Le magnésium est le plus léger des métaux, ce qui lui confère un fort potentiel pour être utilisé dans des applications où l’allégement des structures est requis. Pour autant, sa résistance mécanique est très faible, et doit donc être augmentée afin de rivaliser avec d’autres métaux légers tels que l’aluminium ou le titane. Une solution consiste à renforcer le magnésium et ses alliages en introduisant des nanoparticules d’oxydes. De par sa structure cristalline hexagonale compacte, le magnésium présente des propriétés plastiques complexes telles qu’une très forte anisotropie plastique et une prédisposition au maclage. La compréhension de ces mécanismes de déformation est essentielle pour le développement de nanocomposites plus performants en vue d’une utilisation industrielle plus répandue. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à l'élaboration et à la caractérisation de nanocomposites de magnésium pur renforcés par des particules d’oxydes. Différentes techniques ont été testées pour l’élaboration des nanocomposites : la solidification assistée aux ultrasons et le procédé de friction malaxage. L’homogénéité de la dispersion des particules a été vérifiée en 2D par observations en microscopie électronique et également en 3D par tomographie aux rayons X. On montre ainsi que le procédé de friction malaxage permet d'obtenir une distribution homogène des particules, tout en réduisant leur taille. Des essais de traction ont permis de mettre en évidence une augmentation de la limité d’élasticité pour une fraction volumique aussi faible que 0.3 %. Afin d’isoler le rôle des particules de celui des joints de grains sur le comportement plastique du nanocomposite, nous avons réalisé des essais de micro-compression sur des micro-piliers monocristallins usinés par canon à ions focalisés (FIB) dans des échantillons ayant préalablement subis un traitement thermique favorisant la croissance anormale des grains. Différentes orientations cristallines et tailles de micro-piliers ont été testées en vue d'étudier l’influence des particules d’une part sur la plasticité dans le plan basal par mouvement de dislocations et d’autre part sur la déformation par maclage. Contre toute attente, les essais sur monocristaux favorablement orientés pour un glissement basal ne montrent pas l’effet durcissant observé macroscopiquement. Nous attribuons cet effet à la densité initiale de dislocations mobiles, plus importante dans les nanocomposites que dans le magnésium pur, du fait des concentrations de contraintes autour des particules. Ces densités initiales de dislocations mobiles tendent également à supprimer l'effet de taille classiquement observé dans le magnésium pur. Les particules modifient également le mécanisme de déformation par maclage en favorisant l’apparition simultanée de plusieurs macles dans le micro-pilier qui interagissent entre elles au cours de la déformation alors que les micro-piliers de magnésium pur présentent généralement une macle unique (dans certains cas deux) qui envahi tout le monocristal. Ces résultats constituent une contribution originale à la compréhension du rôle des nanoparticules dans la déformation plastique des monocristaux de nanocomposites à base de magnésium. / Magnesium is the lightest of all structural metals, which gives it a huge potential to be used in applications that require lightweighting. However, its strength needs to be increased in order to compete with other light metals such as aluminum and titanium. A solution is the reinforcement of magnesium and its alloys with the addition of oxide nanoparticles. The hexagonal close packed crystalline structure is responsible for the complex plasticity of magnesium, which is characterized by a very strong plastic anisotropy as well as a complex twinning activity. Understanding these deformation mechanisms is crucial for the development of more performant nanocomposites, allowing widespread industrial application. The present work focuses on the processing and characterization of magnesium based nanocomposites reinforced with oxide particles. Two different processing techniques have been compared: friction stir processing and ultrasound assisted casting. The homogeneity of the dispersion of the reinforcement particles has been verified in 2 and 3 dimensions using electron microscopy and X-ray tomography, respectively. Friction stir processing produces nanocomposites with a more homogeneous dispersion of particles, while reducing their size. Tensile tests have shown strengthening of magnesium with the addition of a volume fraction of only 0.3 % of reinforcement. An annealing heat treatment has then been performed in order to promote abnormal grain growth and single crystalline microcolumns for microcompression testing have been machined by focused ion beam (FIB). The purpose is to isolate the role of particles. The orientation dependent mechanism of deformation and the size effects have been studied in order to understand the influence of the reinforcement particles on the plasticity for orientations favorable for basal slip or tensile twinning. Differently from the strengthening observed macroscopically, no clear strengthening effect is observed on microcolumns when dislocation glide operates. The reason is the higher density of potentially mobile dislocations that is generated due to stress concentrations around the reinforcement particles. In addition, the size effects usually observed on pure magnesium have also been suppressed with the addition of particles. The reinforcement particles seem to affect the twin nucleation stress and twin morphology: particles induce the nucleation of multiple twins inside a microcolumn, whereas in pure magnesium, only one or two twins have been observed. These results provide relevant insights on the role of nanoparticles on the onset of plastic deformation, as well as size effect, in single crystalline magnesium nanocomposites.

Un nouveau type de Senseur de déformation Résistif Quantique (QRS) à base de nanotubes de carbone (CNT) a été développé pour le suivi de santé de structures composites (SHM). Les senseurs ont été fabriqués directement par pulvérisation en couche par couche (sLBL) sur la surface de fibres de verre ou de carbone d'une formulation de nanoComposites Polymères Conducteurs (CPC). La réponse des transducteurs CPC a été étudiée sous diverses sollicitations mécaniques en mode statique et dynamique. Différentes stratégies de suivi de santé des composites à l'aide de senseurs piézo-résistifs ont été comparées en termes d'efficacité de suivi des sollicitations mécaniques dans les domaines élastique et plastique et des endommagements. Les résultats montrent que les réponses des senseurs conservent toutes les caractéristiques statiques et dynamiques d'entrée fournissant ainsi des informations utiles pour le SHM. Cela permet d'envisager leur déploiement dans des pièces composites de grandes dimensions, pour évaluer les déformations et les concentrations de contraintes locales et ainsi faciliter la simulation et la modélisation dans ces zones critiques. La réponse électrique des QRS a aussi été utilisée pour évaluer l'accumulation d'endommagement dans les composites en association avec la microscopie et l'émission acoustique (AE) afin de détecter l'initiation de fissures et leur propagation dans des composites stratifiés. Sur la base des résultats obtenus dans cette étude, les QRS étudiés peuvent être considérées comme des capteurs en temps réel peu intrusifs qui semblent être tout à fait appropriés pour effectuer des mesures dvnamioues dans des aoolications d'inoénierie structurelle. / A new type of carbon nanotubes based Quantum Resistive Strain sensor (QRS sensor) for structural health monitoring (SHM) has been developed directly on glass fibers' surface via spray layer by layer (slbl) technique. The response of similar transducers was investigated under varying static and dynamic sollicitations. Different strategies of piezo-resistive sensing in GFRP are compared in terms of efficiency to follow mechanical solicitations and damages in both elastic and plastic demains. The results demonstrate that the sensors' output retains ail static and dynamic features of the input thus providing useful information for SHM and further can be extended for composite parts with large dimensions, to probe local stress/strain concentrations and facilitate the simulation of these critical areas. The electrical responses of QRS combined with those of the acoustic emission (AE) technique and microscopy have allowed investigating damage initiation and propagation in laminated composites. Based on the results obtained in this study, the investigated QRS can be considered as real time in situ non strongly invasive sensors which appear to be suitable for performing dynamic measurements in structural engineering applications.

Les semelles métamorphiques sont des unités d’origine océanique (≤ 500 m d’épaisseur) situées à la base des grandes ophiolites obductées (≤ 20 km d’épaisseur). Ces unités sont caractérisées par un gradient métamorphique inverse, où les conditions de pression (P) et de température (T) de cristallisation augmentent de la base vers le contact avec l’ophiolite sus-jacente : depuis 500±100˚C et 0.5±0.2 GPa jusqu'à 800±100˚C et 1.0±0.2 GPa. Formées et exhumées au cours des 2 Ma suivant l’initiation des subductions océaniques, les semelles sont des témoins directs de leur dynamique précoce. Les assemblages minéralogiques qu’elles portent et leur déformation fournissent des contraintes majeures, et rares, sur l’évolution de la structure thermique et sur le comportement mécanique de l’interface de subduction naissante. Au terme d'une étude pétrologique, (micro-) structurale et expérimentale sur les amphibolites naturelles de la semelle de Semail (Oman, UAE) et synthétisées en laboratoire, nous proposons un modèle où la semelle métamorphique résulte d’épisodes multiples d’accrétion d’unités homogènes en P–T (donc sans gradient métamorphique) au cours des premières étapes de subduction océanique. L’écaillage subséquent résulte de changements majeurs dans la distribution de la déformation, du fait des variations des propriétés mécaniques des roches à l’interface de subduction lors de son équilibration thermique et de l’augmentation au cours du temps de la proportion de sédiments entrant en subduction. Ce modèle rend compte d’une grande complexité thermique et mécanique à l’interface de subduction, encore insuffisamment examinée dans les études numériques actuelles. / Metamorphic soles are m to ~500 m thick tectonic slices welded beneath most large-scale ophiolites (usually ≤ 20 km thick). They typically show a steep inverted metamorphic structure where the pressure (P) and temperature (T) conditions of crystallization increase upward, from the base of the sole (500±100ºC at 0.5±0.2 GPa) to the contact with the overlying peridotite (800±100ºC at 1.0±0.2 GPa). Soles are interpreted as a result of heat transfer from the incipient mantle wedge toward the nascent slab during the first My of intra-oceanic subduction. Metamorphic soles are therefore direct witnesses of petrological processes during early subduction. Their mineralogical assemblage and deformation pattern provide major constraints on the evolution of the thermal structure, on the migration of fluids and on the effective rheology along the nascent slab interface. We present a detailed petrological, (micro-)structural and experimental study, with refined P–T estimates obtained with pseudosection modelling and EBSD measurements, on the garnet-bearing and garnet-free (natural and synthetized) amphibolite. We suggest a new tectonic–petrological model for the formation of metamorphic soles below ophiolites, which involves the stacking of several homogeneous slivers (without any T gradient) of oceanic crust to form the present-day structure of the sole. These successive thrusts are the result of rheological contrasts between the slab material and the peridotites of the upper plate as the plate interface progressively cools. This model outlines the thermal and mechanical complexity of the early subduction dynamics, and highlights the need for more refined numerical modelling studies.

L’inversion géoacoustique permet d’estimer les propriétés du milieu marin à partir de ses effets sur la propagation acoustique. Les politiques de protection de l’environnement, mais également les besoins militaires liés à la discrétion, ont conduit la communauté à se pencher sur des alternatives discrètes et moins invasives que les méthodes actuelles actives. En contexte passif, l’environnement est étudié à partir de son impact sur la propagation de signaux émis par des sources d’opportunité déjà présentes dans le milieu. Les travaux présentés dans ce manuscrit sont consacrés au développement et à l’évaluation d’une méthode d’inversion géoacoustique passive à partir de modulations de fréquences de mammifères marins enregistrées sur un unique hydrophone. Cette méthode monocapteur exploite la propagation multitrajets de ces modulations de fréquences, propagées en environnement petits fonds pour en extraire l’information nécessaire à l’estimation du coefficient de réflexion du fond. Le traitement d’une collection de signaux permet de décrire une courbe du coefficient de réflexion en fonction de l’angle de rasance sur le fond. La méthode est dotée d’outils permettant l’extraction des observables nécessaires à l’inversion. Des outils de séparation haute résolution des trajets ont été développés pour les cas de propagation multitrajets non résolue. Avec un unique capteur, la localisation en 3D est rendue possible grâce à l’apport de la bathymétrie, même lorsque les trajets d’arrivée sont non séparables et non identifiables. La directivité des sources hautes fréquences, ciblées pour l’inversion, a été analysée et sa prise en compte dans le cas d’un diagramme de directivité connu est présentée. / The geoacoustic inversion aims at giving an estimate of the oceanographic properties impacting the acoustic propagation. Most of the current geoacoustic inversion methods are active methods. However, the environment protection policy as well as military necessity of discretion is leading the community into working on less invasive and more discrete inversion schemes. The main idea of passive geoacoustic inversion is to take advantage of opportunity sources by listening to the effect of the environmental properties on their propagation. This PhD work focuses on the development and the validation of a new passive geoacoustic inversion scheme relying on marine mammals frequency modulations recorded on a single hydrophone in shallow waters. This mono-receiver method uses the multipath propagation. The processing of a set of calls provide an estimate of the reflexion coefficient regarding the grazing angle. High resolution separation tools based on bespoke time warping operators have been developed to improve the range of the method in case of not reported multipaths. When the paths remains unresolved (thus unidentified), others tools have been implemented that allows to locate the source with groups of unidentified paths. This localisation can be reached in 3D using only one receiver in varied bathymetry. We analyse the directivity for the high-frequency signals we planed to use and demonstrate how to take into account the directivity as soon as the source directivity pattern is available.