L'initiation de la cavitation dans un milieu aqueux se traduit par l'apparition d'une ou plusieurs inclusions gazeuses micrométriques. Elle peut être obtenue acoustiquement par activation de nucléi, et est alors nommée nucléation acoustique de bulles. Nous nous intéressons à la nucléation induite par excitation brève (quelques cycles) et de forte amplitude (ordre du MPa). Les bulles, créés par la dépression acoustique, sont transitoires (dissolution). Les propriétés des tissus biologiques en terme de nucléation de bulles sont peu connues. Elles sont accessibles acoustiquement, car la formation d'une bulle engendre l'apparition d'un nouveau diffuseur, détectable activement (échographie). De plus, chaque évènement de cavitation conduit à une émission acoustique, enregistrable en écoute passive. Ce travail de thèse utilise l'imagerie ultrasonore ultrarapide (acquisition simultanée à forte cadence sur un réseau de transducteurs) afin de détecter et étudier les évènements de cavitation. D'une part, la nucléation de bulles isolées et leur détection passive à travers le crâne permettent, via le retournement temporel, d'optimiser la focalisation adaptative pour une thérapie ultrasonore non invasive du cerveau. D'autre part, la formation de bulles dans les tissus biologiques diffusants (muscle) et leur dissolution sont détectées avec une grande sensibilité en combinant détection passive et active. Des expérimentations in vivo sur encéphale de mouton, et in vitro sur sang animal montrent de plus le caractère aléatoire de la nucléation dans les tissus biologiques, et le recourt à des pressions négatives fortes (< -12MPa) pour observer son occurrence in vivo.

Fecal shedding of SARS-CoV-2 leads to a renaissance of wastewater-based epidemiology (WBE) as additional tool to follow epidemiological trends in the catchment of treatment plants. As alternative to the most commonly used composite samples in surveillance programs, passive sampling is increasingly studied. However, the many sorbent materials in different reports hamper the comparison of results and a standardization of the approach is necessary. Here, we compared different cost-effective sorption materials (cheesecloths, gauze swabs, electronegative filters, glass wool, and tampons) in torpedo-style housings with composite samples. Despite a remarkable variability of the concentration of SARS-CoV-2-specific gene copies, analysis of parallel-deposited passive samplers in the sewer demonstrated highest rate of positive samples and highest number of copies by using cheesecloths. Using this sorption material, monitoring of wastewater of three small catchments in the City of Dresden resulted in a rate of positive samples of 50% in comparison with composite samples (98%). During the investigation period, incidence of reported cases of SARS-CoV-2 in the catchments ranged between 16 and 170 per 100,000 persons and showed no correlation with the measured concentrations of E gene in wastewater. In contrast, constantly higher numbers of gene copies in passive vs. composite samples were found for human adenovirus and crAssphage indicating strong differences of efficacy of methods concerning the species investigated. Influenza virus A and B were sporadically detected allowing no comparison of results. The study contributes to the further understanding of possibilities and limits of passive sampling approaches in WBE.