Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La modélisation du transport cytosquelettique contribue d'une part à la compréhension de phénomènes biologiques complexes associés à des fonctionnalités cellulaires vitales.D'autre part, cette approche adresse de nouvelles réflexions en physique fondamentale du transport dirigé d'un gaz de particules, en interactions de volume exclu, et hors équilibre thermodynamique.L'étude proposée est basée sur le modèle Totally Asymmetric Simple Exclusion Process (TASEP), traité en champ moyen, et dont les résultats sont comparés à des simulations de type Monte Carlo.En considérant que le transport sur l'ensemble du réseau cytosquelettique peut être régulé aux jonctions, on se focalise sur des motifs architecturaux simples, autour d'une jonction, à laquelle on s'intéresse à la régulation du transport par des effets cinétiques et topologiques.Ainsi, on construit une méthodologie de calcul analytique et numérique, motivée par des configurations de transport observées expérimentalement.L'analyse des caractéristiques cinétiques et topologiques aux croisements des filaments du cytosquelette, pour des situations de transport pourtant très différentes, conduit à formuler les mêmes modèles génériques.Notre travail apporte également un éclairage sur l'effet des moyennes sur les protofilaments au croisement de deux microtubules, qui est inhérent aux limites de résolution de l'imagerie expérimentale actuelle.La double approche, analytique et numérique, sur des modèles génériques ouvre de nombreuses perspectives, nous disposons notamment de tous les outils pour aborder le transport à un croisement plus réaliste de deux microtubules, en prenant en compte la connectivité à la jonction des treize protofilaments typiques, et la cinétique particulière des protéines motrices sur chacun d'eux. / Cytoskeletal transport modeling contributes to the understanding of complex biological phenomena that are associated to vital cell functions.In addition, this approach addresses new questions in fundamental physics related to the transport of a gas of particles, interacting by excluded volume, and out of equilibrium transport.The study is based on the Totally Asymmetric Simple Exclusion Process (TASEP) model, treated in a mean field approach, and the results are compared to Monte Carlo simulations.Considering that the transport on the whole network can be regulated at junctions, we focus on simple patterns with one junction, and we investigate the regulation of transport due to the local kinetics and topology.We build up an analytical and numerical methodology of calculation motivated by experimentally observed structures.The analysis of kinetic and topological characteristics at the crossings of filaments, even in very distinct situations, can lead to the same generic models.Our work also provides insights into the effects of averaging on protofilaments at crossing microtubules, as it is inherent to current imaging experiments.The double approach, analytical and numerical, on generic models, opens many prospects.Notably, we have at our disposal the tools to investigate transport through a more realistic crossing of two typical microtubules with thirteen protofilaments each, and to deal with the particular kinetics of motor proteins on these filaments.

Les principaux enjeux de la fabrication de pièces en matériaux composites (coût, temps de fabrication, performances,...) sont intimement liés aux moyens de mise en oeuvre, principalement les autoclaves; qui engendrent non seulement des coûts très élevés en termes d'installation et d'entretien, mais limitent également les cadences de production à cause de la longueur des cycles. Afin de réduire cette dépendance, des procédés de fabrication hors autoclave ont été envisagés (Quickstep, Roctool, VARTM, VBO...) entrainant par conséquent des modifications dans la conception des matériaux destinés à ces procédés (cinétique, rhéologie, façon dont sont imprégnées les fibres...). Afin de limiter les changements en termes de procédé de fabrication, de matières premières, de produits d'environnement et de conditions de mise en oeuvre, c'est sur le procédé Vacuum Bag Only que porte cette étude. Plusieurs développement de semi-produits ces dernières années ont permis d'augmenter la robustesse de ce procédé de fabrication, palliant ainsi à cette absence de pression externe durant la cuisson en étuve. Il reste toutefois à démontrer la viabilité de ces produits par rapport à leur mise en oeuvre, à comprendre les mécanismes d'extraction de l'air et à estimer les propriétés mécaniques atteignables par rapport à leur équivalent autoclave. / The main issues concerning composite part manufacturing (cost, manufacturing time, mechanical performances, etc.) are closely linked to the means of curing, mainly autoclaves; which do not only generate very high installation and maintenance costs, but also limit production rates because of the length of the cycles. In order to reduce this dependence, non-autoclave manufacturing processes have been envisaged (Quickstep, Roctool, VARTM, VBO ...) therefore leading to modifications in the design of the materials intended for these processes (including kinetics, rheology, fiber impregnation methods). In order to limit the changes in terms of manufacturing process, raw materials, environment products and implementation conditions, this study is based on the Vacuum Bag Only process. Several semi-product developments in recent years have made it possible to increase the robustness of this manufacturing process, thereby overcoming the lack of external pressure during an oven cure. However, the viability of these products in relation to their implementation still needs to be demonstrated, as well as the understanding of the air removal mechanisms and the estimation of the achievable mechanical properties compared to their autoclave counterpart.

Notre travail de thèse s'intéresse au courant de la dynamique concurrentielle et à l'étude de la rivalité entre entreprises. Il propose d'approfondir ces travaux et notamment la concurrence multimarchés (appelée aussi compétition multipoints) dans les secteurs en cours de libéralisation (industries de réseaux). En effet les comportements concurrentiels durant les processus de libéralisation restent aujourd'hui encore mal connus.<br />Pour conduire cette recherche, nous avons choisi d'étudier une série de cas d'entreprises (EDF, Electrabel, Endesa, Enel, Gaz de France, Poweo, Direct Energie...), actives sur le marché français de l'électricité actuellement en cours de libéralisation (1996 – 2006). Cette recherche qualitative conduite par études de cas longitudinales, s'inscrit dans le cadre d'une convention CIFRE (entre le Ministère de la Recherche & la société Electrabel France) incluant une implication forte dans la vie de l'entreprise et du secteur.<br /><br />Grâce à l'utilisation des séquences stratégiques multidimensionnelles, nous avons identifié deux périodes stratégiques, caractérisées pour la première, par une logique d'affrontement puis la seconde par une logique de retenue mutuelle. Nous défendons l'idée qu'après une première phase d'apprentissage des règles d'un nouveau marché libéralisé (affrontement, diversification, internationalisation), les opérateurs ont rapidement et collectivement repositionné leurs priorités sur une stratégie européenne focalisée sur la convergence gaz – électricité. La mise en place d'une compétition multimarchés a entraîné l'apparition d'une retenue mutuelle, particulièrement profitable pour les grands acteurs. La conduite d'une stratégie intégrée (marché & hors marché) ressort comme une variable importante dans la conduite et la légitimation de ces comportements.

Les systèmes quantiques d'interactions répétées sont des modèles à la fois simples et flexibles qui apparaîssent de façon naturelle dans plusieurs domaines, dont notamment l'optique quantique et la théorie des bruits quantiques. Dans cette thèse, on s'est intéressé à leur étude perturbative. On a généralisé un théorème dû a Attal et Joye [Attal and Joye, Weak Coupling and Continuous Limits for Repeated Quantum Interactions, J. Stat. Phys., 126, (2007)] sur l'existence de limite de van Hove pour ces systèmes au cadre des algèbres de von Neumann quelconques. Ensuite, on a montré que si le système de référence est de dimension fini, alors l'existence d'un état asymptotique unique pour la limite de van Hove implique la convergence vers un état asymptotique périodique unique pour le système de référence, pourvu que le paramètre de perturbation soit suffisamment petit. De plus, le terme d'ordre zéro du développement en puissances du paramètre de perturbation de cet état asymptotique périodique coïncide avec l'état asymptotique de la limite de van Hove, sauf pour la différence d'échelle temporelle qui doit être prise en compte (donnant lieu à la periodicité). Ce résultat est important pour la justification physique de l'utilisation du formalisme thermodynamique dans le régime de couplage faible développé dans [Lebowitz and Spohn, Irreversible thermodynamics for quantum systems weakly coupled to thermal reservoirs, Adv. Chem. Phys. 38 (1978)].

Des progrès importants ont été faits dans la compréhension de la technique de réflectivité de neutrons polarisés avec analyse de polarisation à la fois sur le plan théorique (effets d'énergie Zeeman) et expérimental (polarisation des faisceaux). Nous avons montré que la modélisation des expériences de réflectivité et leur simulation numérique permet de se dispenser de mesurer systématiquement l'ensemble des courbes de réflectivité pour chaque condition de champ et de température. Pour un système de bicouches magnétiques, il a été possible d'obtenir des informations magnétiques résolues en profondeur en fonction du champ magnétique appliqué grâce à quelques points expérimentaux de l'espace réciproque. Cette technique permet de réduire considérablement les temps d'expérience. Dans des systèmes de couches simples de nickel, nous avons montré qu'il est possible d'induire des inhomogénéités de rotation de l'aimantation lorsque ces systèmes sont soumis à des contraintes de déformation. Ces effets sont liés à des gradients de constante magnéto-élastique (ME). Dans des systèmes de tricouches à constante ME modulée nous avons pu induire des gradients de rotation d'aimantation importants. Une nouvelle technique magnéto-optique de mesure de la direction de l'aimantation dans des films minces sans rotation du champ magnétique extérieur appliqué a été démontrée. Le champ d'utilisation de la réflectivité de neutrons a été étendu au domaine non spéculaire. Il a été possible de rendre compte quantitativement de la diffusion hors spéculaire sur des systèmes 2D modèles de réseaux lithographiés. Cette nouvelle technique permettra à moyen terme de déterminer quantitativement l'aimantation de structures magnétiques avec une résolution non seulement en profondeur mais aussi latéralement dans le plan des couches magnétiques.

Les lustres sont un type de céramiques produites dans le bassin méditerranéen entre le VIIIe et le XVIe siècle. Les potiers de cette époque ont mis au point un procédé permettant d'obtenir à la surface de la céramique une structure à base de nanoparticules de métaux nobles (cuivre et/ou argent). Cette structure est à l'origine des propriétés colorimétriques exceptionnelles des lustres. En effet, la couleur de ces objets change lorsque l'angle d'observation change. Le travail de recherche présenté dans cet ouvrage avait pour but d'une part de caractériser les effets optiques observés et d'autre part de modéliser ces effets. <br /><br />Parmi les phénomènes entrant en jeu, on retrouve des effets d'absorption plasmon, des effets d'interférences et des effets de diffusion. Par ailleurs, des effets d'interférences en dehors de la direction spéculaire ont été mis en évidence. Le travail de modélisation a consisté à développer la simulation de ces effets d'interférence hors spéculaire puis à intégrer dans un même modèle les effets listés précédemment ayant la particularité d'intervenir à des échelles différentes et d'être décrits par des modèles spécifiques. Les spectres obtenus avec le modèle ainsi développé reproduisent les effets de couleur observés.<br /><br />Enfin, le travail de caractérisation effectué sur plus de 200 échantillons provenant de toutes les époques et des principaux centres de production a permis pour la première fois d'obtenir une vue globale de l'ensemble de la production de céramiques lustrées et de mettre en avant des pistes de réflexion sur l'évolution de la technique et le savoir faire des potiers de l'époque.

Ma thèse développe essentiellement la phénoménologie d'une forme particulière de relaxation pour le non équilibre ; d'abord dans le cas du plasma magnétisé, où il est identifié en un sens précis un point critique, autour duquel la relaxation est intermittente, puis dans un cadre plus général. Est reconsidéré la résonance entre ondes de Langmuir et particules : "l'amortissement Landau" n'est pas de nature cinétique, pour la simple raison que le champ est moyen. La preuve est apportée par le calcul des susceptibilités. Etablir cette preuve nécessite de recourir à l'hypothèse de linéarité thermodynamique, or l'instabilité est du type Rayleigh, qui développe une turbulence loin de l'équilibre. Il s'avère que dans une description de type Van der Waals, la définition de l'énergie libre est compromise par des coefficients fluctuants : des cycles s'effectuent entre les régions sur-critique et métastable. Par extrapolation de la théorie de Landau, ou avec l'argument d'une orbite de renormalisation chaotique,à cause de la présence d'un champ extérieur, intrinsèque et non nul, on détermine les exposants critiques. Ils sont notoirement différentes de ceux que livrent la théorie statique ou même la théorie dynamique critique. En particulier, z=1. Dans le régime stationnaire, l'hypothèse d'invariance d'échelle permet d'associer une généralisation de la relation de fluctuation-dissipation. Il y a l'amorce de la détermination, assez universelle, des distributions non maxwelliennes.

Le travail presente dans cette these porte sur differents aspects des processus dynamiques sur reseaux.<br />Nous commencerons par une introduction a la science des reseaux complexes.<br />Le premier sujet aborde dans cette these est la<br />caracterisation theorique des processus d'exploration des reseaux complexes, comme ce utilisee dans les processus<br />reels de cartographie d'Internet et appellee ``traceroute''.<br />Nous proposerons un modele theorique d'exploration par traceroute, et sa analyse en champ moyen, qui permet une<br />meilleure comprehension de la relation entre les proprietes topologiques du reseau original et celles du reseau echantillonne'.<br />Cette etude illustre la possibilite d'utiliser des processus<br />dynamiques pour characteriser certaines proprietes inconnues de reseaux reels.<br />Une deuxieme partie de la these est consacree' a l'etude des reseaux ponderes et de leurs relations avec les proprietes fonctionelles des reseaux.<br />Nous examinerons le role joue par les poids en determinant la robustesse fonctionelle du systeme. Nous considererons notamment le cas du reseau aerien.<br />Bien d'autres resultats peuvent etre generalises aux reseaux ponderes, comme<br />l'etude des processus de propagation, dont nous proposerons une analyse tres generale sous la forme d'une theorie de percolation.<br />La derniere partie de la these est consacree a l'etude du Naming Game, un modele de communication entre individus, qui a des applications interessantes dans le domaine de l'intelligence<br />artificielle et de la robotique.<br />Nous montrerons que les phenomenes dynamiques decrits par le modele dependent<br />beaucoup de la topologie des interactions.

L'objectif de cette thèse est la compréhension théorique des phénomènes d'adsorption dans les aérogels de silice. En dépit de leur très haute porosité, les aérogels modifient profondément les propriétés du fluide adsorbé. Le caractère hors d'équilibre du système se traduit par la présence d'hystérésis dans les isothermes d'adsorption. Plusieurs groupes expérimentaux ont mis en évidence l'influence remarquable de la température et de la porosité sur la morphologie des boucles d'hystérésis. Ni l'approche traditionnelle des phénomènes de condensation capillaire dans les solides mésoporeux ni les propriétés d'équilibre du modèle d'Ising en champ aléatoire (RFIM) ne permettent d'expliquer ces observations.<br /><br />Notre modélisation prend pleinement en compte le caractère désordonné et hors d'équilibre du système fluide-aérogel. Le fluide est représenté par un gaz sur réseau et l'aérogel est décrit de manière réaliste à l'aide d'un algorithme d'agrégation de "clusters" limitée par diffusion (DLCA). Le caractère "coarse-grained" de notre description permet d'étudier les phénomènes collectifs se produisant à une échelle supérieure à celle des cavités de l'aérogel. Le modèle est traité dans le cadre d'une théorie de champ moyen local, qui définit un paysage de grand potentiel. On peut négliger les processus activés, comme le suggèrent les expériences, et le système-modèle évolue dès lors dans ce paysage selon une dynamique de température nulle, ne changeant de configuration que lorsqu'un paramètre extérieur (potentiel chimique) est modifié. <br /><br />Cette modélisation nous permet d'élucider la nature des phénomènes d'adsorption. Le désordre imposé par l'aérogel induit, pour une température assez basse, un paysage de grand potentiel complexe, caractérisé par un grand nombre d'états métastables. Le système y évolue par une succession d'avalanches, qui sont des événements irréversibles de condensation (ou d'évaporation) en général microscopiques. Cette dynamique d'avalanche dans un paysage complexe est à l'origine de l'hystérésis. La forme des boucles d'hystérésis dépend du mécanisme à l'oeuvre, mécanismes qui diffèrent à l'adsorption et à la désorption, et changent avec la porosité et la température. On observe en particulier des transitions de phase hors d'équilibre identiques à celles qui existent dans le RFIM à température nulle. A l'adsorption, l'isotherme est soit discontinue soit continue selon qu'il existe une avalanche de taille macroscopique ou des avalanches seulement microscopiques ; ces deux régimes sont séparées par une ligne critique correspondant à la transition d'avalanche. A la désorption, trois mécanismes distincts sont mis en évidence : le premier est la cavitation, les deux autres sont des transitions qui mettent en jeu l'interface entre le fluide adsorbé et le réservoir de gaz : transition de percolation d'invasion et transition de dépiégeage. Nous montrons que de manière générale, il est difficile d'établir un lien direct entre la structure de l'aérogel et les caractéristiques des isothermes. <br /><br />Dans la dernière partie de ce travail, nous étudions le rapport entre métastabilité et hystérésis en considérant le cas du RFIM sur réseau de Bethe à température nulle. Par des calculs analytiques, nous établissons un lien entre la boucle d'hystérésis et la répartition des états métastables dans le plan champ magnétique-aimantation.