Le tassement des sols est l'un des principaux processus de dégradation des sols en Europe. Il est principalement dû à la mécanisation des activités agricoles et forestières qui se traduit par des passages d’engins de plus en plus lourds, très souvent en conditions climatiques défavorables. La directive cadre pour la protection des sols en préparation envisage de demander aux Etats membres de l’Union Européenne de recenser les zones les plus sensibles au tassement en vue d’appliquer des mesures de prévention ou de réhabilitation. Le but de notre étude est de développer une méthode d’estimation des risques de tassement des sols et de l’appliquer à l’échelle de la France métropolitaine. La sensibilité des sols au tassement dépend du type de sol et augmente avec la teneur en eau. L’intensité du tassement dépend de la charge appliquée à la surface du sol. L’estimation des risques de tassement repose sur la fréquence d’occurrence d’une teneur en eau critique qui engendre une intensité de tassement pénalisant le fonctionnement des sols et des cultures. Elle fait appel à deux modèles : le modèle de culture STICS pour le calcul de l’évolution journalière de la teneur en eau des sols, le modèle de déformation COMPSOIL pour le calcul des teneurs en eau critiques en fonction des engins utilisés. Ces deux modèles sont appliqués sur la Base de Données Géographique des Sols de France au 1/1 000 000ème. Une amélioration du paramétrage du module hydrique de STICS adapté à cette base de données est proposée. Les risques de tassement des sols sont estimés pour trois périodes d’intervention au cours d’une culture de blé d’hiver ou de maïs : le semis, la fertilisation azotée et la récolte, en fonction de scénarios climatiques actuels et futurs. Plusieurs critères de définition d’un sol tassé et d’un risque de tassement ont été utilisés. La cartographie des risques de tassement (1) s’avère très sensible au choix de ces critères, (2) résulte de la combinaison des trois facteurs : type de sol, climat et système de culture, sans facteur prédominant. La méthodologie proposée, basée sur l’utilisation de modèles de fonctionnement hydromécanique, est bien adaptée à l’estimation des risques de tassement des horizons de surface des sols cultivés. Une caractérisation plus précise des propriétés mécaniques des sols français est à envisager pour réduire les incertitudes sur la cartographie des risques. / Soil compaction is one of the major processes of soil degradation in Europe. Compaction is mainly due to the mechanization ofagricultural and forest activities which involve use of increasingly heavy machines, even when the weather conditions may beunfavourable. The European Union Directive for soil protection in preparation will require for the Member States to zone soilcompaction risk for determining priority areas for soil prevention or soil improvement. In this context, the aim of this study is tobuild a methodology to soil compaction risk at national scale. The susceptibility of soil to compaction increases with the soil watercontent. The soil compaction risks are deduced from frequency of appearance of critical water content which implies systematiccompaction. Soil water content is estimated with the crop model STICS for 30 years on the whole French soils. Before simulations,we must (1) estimate critical water content as a function of soil and applied stress; (2) parameterize the hydraulic module of STICSso that it is adapted to the whole French soils; (3) parameterize the mechanical functioning of French soils. The results are mappedwith the Soil geographical data base of France at 1/1 000 000. The compaction risks are thus estimated for three periods of farmingoperation during winter wheat and maize cultivation: soil conditioning/sowing, nitrogenous fertilising and harvest for present andfuture climates. These three operations are characterized by the applied stress and the climatic conditions. Several criteria definingcompacted soil and compaction risk were used. Maps of soil compaction risk appeared sensitive to these criteria and also showed that compaction risk is resulting from the interaction of three factors: soil types, climate and farming systems without any dominating.The proposed methodology based on use of hydraulic and mechanical models is well adapted to the estimation of compaction risk for cultivated topsoil. But, mechanical properties for French soils must be characterised more precisely in future to limit uncertainties in the mapping of soil compaction risk.

Cette thèse s'intègre dans un programme de modélisation du cancer. Une étape clé du développement de cette maladie est la formation de métastases secondaires: des cellules cancéreuses échappées d'une tumeur primaire interagissent avec l'endothélium vasculaire via des mécanismes biologiques spécifiques, s'arrêtent et s'étalent sur la paroi du vaisseau sanguin, puis la traversent pour coloniser les tissus sous-jacents. Pour mieux cerner un des aspects de ce phénomène, nous avons testé l'effet d'un écoulement croissant sur l'étalement de cellules cancéreuses adhérentes à une paroi en géométrie confinée. Nous avons estimé expérimentalement et prédit de façon théorique la contrainte de cisaillement critique marquant la transition entre l'étalement et la rétraction de la cellule. Nous avons ensuite mis en évidence la relocalisation vers l'avant de la cellule des zones d'adhésion et de l'actine polymérisée lorsque la contrainte de cisaillement à la paroi avoisine la contrainte critique.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Dynamique des fluides : Toulouse, INPT : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 53 réf.

Th. doct.-ing.--Méc.--Toulouse--I.N.P., 1983. N°: 275.

Cette thèse est dédiée à l'étude d'ondes non linéaires dans des écoulements en rotation. Dans une première partie, je me suis intéressé aux ondes de Rossby apparaissant par instabilités de thermoconvection dans une coquille sphérique en rotation représentant un modèle simplifié de noyau planétaire tellurique, et ce pour deux types de forçage: un chauffage interne correspondant à une activité radioactive du noyau et un chauffage différentiel lié à la différence de température entre les frontières interne et externe. Selon le théorème de Proudman-Taylor, l'écoulement possède une faible dépendance en la coordonnée axiale à cause de la rotation rapide. Cela permet de simplifier les modèles 3D en des modèles quasi géostrophiques 2D reposant sur une intégration axiale. Cette thèse présente la première comparaison systématique entre modèles 2D et 3D (Simitev, U-Glasgow) concernant des ondes de Rossby faiblement non linéaires. En 2D l'équation de Landau régissant l'amplitude de l'onde critique est calculée; l'amplitude de la convection et celle des écoulements zonaux ainsi prédites se comparent assez bien aux résultats 3D. L'existence d'une bifurcation sous-critique est établie à très bas nombre d'Ekman en chauffage interne et en chauffage différentiel, à condition dans ce dernier cas que le nombre de Prandtl soit petit. La seconde partie est une étude expérimentale de l'écoulement d'eau et de ses premières instabilités dans un canal annulaire creusé dans un plateau éventuellement en rotation surmonté d'un couvercle tournant. Trois cas sont étudiés: le cisaillement pur correspondant à la rotation du couvercle seul, la corotation rapide et la contrarotation pure. Le seuil d'instabilité détecté par mesures globales (visualisations par caméra vidéo) et locales par Vélocimétrie Laser Doppler se caractérise par des ondes spiralées. Dans le cas de la contrarotation pure, des structures localisées dans l'espace-temps peuvent coexister avec les ondes. Une comparaison est effectuée avec des calculs numériques (Serre, CNRS-Marseille). Un accord relativement bon est obtenu pour l'écoulement de base (vitesse azimutale) et la première instabilité (nombre de Reynolds, nombre d'onde et fréquence angulaire critiques) / A first part is devoted to the study of the Rossby waves that appear in a rotating spherical shell representing the core of a terrestrial planet by thermal instabilities for two heating types. Internal heating is driven by radioactive sources and differential heating is driven by a difference of temperature between the internal and external frontiers. According to the Proudman-Taylor theorem, the flow depends only weakly on the axial coordinate because of the high rotation rate. Thus the 3D models can be simplified into quasi-geostrophic 2D models \textit{via} an axial integration. I present the first systematic comparison between 2D and 3D models (Simitev, U-Glasgow) for weakly nonlinear Rossby waves. In 2D the Landau equation that controls the amplitude of the critical wave is calculated. Predicted convection' amplitude and zonal flows agree rather well with the 3D results. The existence of a subcritical bifurcation is established at very low Ekman numbers with internal and differential heating; in this latter case, the Prandtl number also has to be small for the bifurcation to be subcritical. The second part is an experimental study of water flows and its first instabilities in an annular channel digged in a plate which may rotate, and which is sheared by a rotating lid. Three cases are studied: a pure shear where only the lid turns, a rapid corotation and a pure contrarotation. The onset of instability is studied with global measurements (using a video camera) and local ones (Laser Doppler Anemometry) and is characterized by spiralling waves. In the case of contrarotation, patterns localized in space and time may coexist with the waves. The comparison of these results with numerical ones (Serre, CNRS-Marseille) is done and shows a rather good agreement for the basic azimutal flow and the first instability (critical Reynolds number, wavenumber and angular frequency)

Des résultats récents ont montré que les podzols équatoriaux stockent d’importantes quantités de carbone dans leurs horizons Bh profonds. Cette constatation amène deux questions principales : (1) comment et à quel rythme se sont formés ces sols (2) dans quelle mesure le changement climatique pourrait induire une production par ces sols de carbone atmosphérique susceptible d’impacter le système climatique mondial.Dans ce contexte, nous avons réalisé un modèle qui permet de contraindre les flux de carbone à la fois par les stocks observés et leur âge 14C. En situation suffisamment simplifiée, nous avons établi une relation formelle entre l’évolution des stocks et l’âge 14C de celui-ci. Appliqué aux podzols amazoniens, notre modèle a apporté des résultats nouveaux et inattendus. Il a permis de montrer que ce sont les horizons de surface des aires podzolisées les plus hydromorphes qui sont les plus gros contributeurs de MOD transférée vers le réseau hydrographique et la mer. On observe que la formation des Bh n’est possible qu’en envisageant deux compartiments, rapide et lent. Une estimation basse de leur temps de formation permet de différencier des podzols relativement jeunes (temps de formation de l’ordre de 15 103 - 25 103 ans), développés sur des sédiments Holocènes relativement récents, et des podzols âgés (temps de formation de l’ordre de 180 103 - 290 103 ans), développés sur des sédiments plus anciens. Le taux d’accumulation du carbone dans les podzols étudiés varie de 0,54 à 3,17 gC m-2 an-1, ce qui correspond à une séquestration de carbone de l’ordre de 3 1011 gC an-1, faibles à l’échelle annuelle, mais significative aux échelles géologiques.Les expérimentations de percolation en colonne nous ont permis de montrer la réactivité du Bh et la présence, malgré des rapports C/N très élevés (63 en moyenne), d’une activité bactérienne significative qui modifie la nature de la MOD qui le traverse. Cette dernière a la capacité de transporter Al et Fe sous forme de complexes organo-métalliques, complexes susceptibles de migrer à travers des matériaux très kaolinitiques. Ces résultats participent à la compréhension des transferts de MOD d’origine pédologique dans les nappes profondes.Dans l’hypothèse de l’apparition d’un climat à saisons contrastées, nous avons pu montrer qu’une durée sans pluie de 90 jours après disparition de la nappe perchée ne permettrait pas d’atteindre le point d’entrée d’air par assèchement des horizons superficiels. Néanmoins, dans l’hypothèse d’une entrée d’air, l’extrapolation des taux de minéralisation mesurés expérimentalement en conditions oxiques aboutit à une production de C atmosphérique de l’ordre de 2,0 1014 g de CO2 par an, ce qui peut impliquer une rétroaction positive du système climatique mondial. / Recent results have shown that equatorial podzols store large amounts of carbon in their deep Bh horizons. This leads to two main questions: (1) how and at what kinetics these soils were formed, (2) how climate change could induce atmospheric carbon production that could impact the global climate system.In this context, we have developed a model that allows to constrain carbon fluxes both by the observed C stocks and their 14C age. In a sufficiently simplified situation, we have established a formal relationship between the C stock evolution and its 14C age. Applied to Amazonian podzols, our model has brought new and unexpected results. It has been shown that the surface horizons of the most hydromorphic podzolized areas are the largest contributors of MOD transferred to the hydrographic network then to the sea. It is observed that the formation of Bh is only possible by considering two compartments, fast and slow. The estimate of their formation time (low estimate) allowed to differentiate between relatively young podzols (formation time 15 – 25 ky) developed on relatively recent Holocene sediments and old podzols (formation 180 – 290 ky) developed on older sediments. The carbon accumulation rate in the studied podzols ranges from 0.54 to 3.17 gC m-2 y-1, which corresponds to a carbon sequestration around 3 1011 gC an-1, which is significant at the geological scales.Column percolation experiments allowed us to show the reactivity of the Bh material and the presence, despite very high C/N ratios (63 on average), of a significant bacterial activity which modifies the nature of the MOD which percolates through it. This MOD has the capacity to transport Al and Fe in the form of complex organometallic complexes capable of migrating through very kaolinitic materials. These results contribute to the understanding of the transfers of pedologically formed MOD in the deep aquifers.Under the hypothesis of the appearance of a climate with contrasting seasons, we have been able to show that a 90-day period without rain after the disappearance of the perched water-table would not allow to reach the point of entry of air by drying of superficial horizons. Nevertheless, assuming an air entry, the extrapolation of the experimentally measured mineralization rates under oxic conditions results in a production of atmospheric C around 2.0 1014 g of CO2 per year, which may involve a positive feedback from the global climate system.

Le sujet de cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude de la matière active. Ces systèmes sont composés de "particules actives" capables de s'organiser spontanément (transition de phase), et de manière autonome (sans application d'un champs extérieur), créant ainsi des dynamiques complexes comme les transition de phase dynamiques, synchronisation, instabilités etc...De nombreuses études tendent à montrer le rôle important des interactions entre particules active dans l'émergence de ces dynamiques. Nous avons abordé ces questions à travers l'étude d'une suspension de micro-algues Chlamydomonas reinhardtii. Il s'agit d'un système modèle de micro-nageur couramment utilisé pour l'étude des suspensions actives. Nous avons notamment étudié un phénomène de migration spontanée de la suspension, permettant de concentrer des micro-algues grâce à une source de lumière. Puis nous avons étudié le processus de dispersion d'un amas concentré de micro-algues. Nous avons notamment mis en évidence le rôle des interactions hydrodynamiques entre micro-algues dans cette dynamique de dispersion. / The subject of this thesis is part of the study of the active matter. These systems are composed of "active particles" capable of organizing themselves spontaneously (phase transition), and autonomously (without application of an external field), thus creating complex dynamics such as dynamical phase transition, synchronization, instabilities etc ...Numerous studies tend to show the important role of interactions between active particles in the emergence of these dynamics. We have addressed these issues through the study of a suspension of microalgae Chlamydomonas reinhardtii. It is a model system of micro-swimmer commonly used for the study of active suspensions. We studied in particular a phenomenon of spontaneous migration of the suspension, allowing to concentrate micro-algae thanks to a light source. We then studied the dispersal process of a concentrated bloom of microalgae. In particular, we have highlighted the role of hydrodynamic interactions between micro-algae in this dispersion dynamics.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Dynamique des fluides : Toulouse, INPT : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 203 réf.

On calcule les amplifications d’énergie optimales de structures quasi longitudinales dans le sillage d’un corps épais axisymétrique à culot droit et dans une couche de mélange parallèle. Les amplifications d'énergie sont seulement modérées dans le sillage du corps axisymétrique tandis qu'elles sont grandes dans la couche de mélange. Les amplifications maximales augmentent avec le nombre de Reynolds et lorsque le nombre d’onde transverse (azimutal) décroît. Les structures amplifiées optimalement sont des stries longitudinales. Lorsqu’elles sont forcées à amplitudes finies, les stries optimales réduisent considérablement l’instationnarité du sillage du corps épais axisymétrique. Pour des nombres de Reynolds modérés, l’instationnarité du sillage peut être complètement supprimée si le forçage optimal est combiné avec un soufflage au culot uniforme. Dans le cas de la couche de mélange 2D, le taux de croissance maximal de l'instabilité de KelvinHelmholtz et le ratio de vitesse critique d'apparition de l'instabilité absolue peuvent être soit réduits soit augmentés en fonction des symétries des stries forcées. Dans ce cas, on montre que la déformation non linéaire moyenne doit être incluse dans l'analyse de sensibilité de l'instabilité et que cela n'influe pas sur la dépendance quadratique par rapport à l'amplitude des stries. / Optimal energy amplifications of quasi-streamwise structures are computed in the wake of a bluntbased axisymmetric bluff body and in a parallel mixing layer. Only moderate energy amplifications are observed in the wake of the axisymmetric body while they are large in the mixing layer. The maximum amplifications increase with the Reynolds number and with decreasing spanwise (azimuthal) wavenumbers. The optimally amplified structures are streamwise streaks. When forced with finite amplitudes, optimal streaks greatly reduce the unsteadiness in the wake of the axisymmetric bluff body. At moderate Reynolds numbers the wake unsteadiness can be completely suppressed if the optimal forcing is combined with uniform base bleed. In the case of the 2D mixing layer, the maximum growth rate of the Kelvin-Helmholtz instability and the critical velocity ratio for the onset of the absolute instability can be either reduced or increased depending on the symmetries of the forced streaks. It is shown that in this case the nonlinear mean flow distortion must be included in the sensitivity analysis of the instability and that this inclusion preserves the quadratic dependence on the streaks amplitude.

Une galaxie est un système complexe au sens où, autant des phénomènes se produisant à l'échelle du milieu interstellaire, comme des explosions de supernovæ ou l'activité d'un trou noir supermassif, que des interactions entre galaxies au sein de groupes ou d'amas, comme l'effeuillage par effet de marée ou par effet de bélier, influencent et conditionnent l'évolution de la galaxie dans son ensemble. Comme les processus œuvrant dans de tels systèmes font intervenir une gamme d'échelle de temps et de distance considérable, allant de l'étoile individuelle aux amas de galaxies tout entier, leur modélisation constitue un immense défi qui ne peut être relevé ni par une approche purement analytique ni par l'entremise de techniques exclusivement numériques.Cette thèse, à l'interface entre modèles semi-analytique et analyse de simulations numériques, se concentre sur l'étude de l'effeuillage des étoiles des galaxies satellites par effet de marée et sur les rétro-actions induites par les supernovæ.Ce manuscrit présente, d'une part, un modèle d'occupation des halos permettant de contraindre la masse d'étoiles perdue par les galaxies satellites depuis leur entrée dans leur groupe ou leur amas ainsi qu'un modèle d'effeuillage impulsif prédisant la masse stellaire arrachée aux satellites. Ce dernier est confronté, par le truchement du modèle d'occupation des halos, aux observations des fonctions de masses des groupes et des amas.Il expose, d'autre part, l'étude des rétro-actions des supernovæ implémenté dans les simulations numériques du projet NIHAO, conduite en séparant en différentes composantes le gaz des simulations et en comptabilisant les échanges entre ces dernières, laquelle a permis de mettre en évidence trois processus distincts par le biais desquels les supernovæ réduisent ou suppriment la formation stellaire.Enfin, il détaille les améliorations techniques et scientifiques apportées au modèle semi-analytique GalICS. / A galaxy is a complex system since as many phenomena take place at the scale of the interstellar medium, such as supernovae explosions or the activity of supermassive black holes, as interactions between galaxies within groups or clusters, such as tidal or ram pressure stripping, affect and condition the evolution of the galaxy itself as a whole. Because the processes acting in such systems involve a considerable range of times and distances, going from individual stars to entire clusters of galaxies, they modelling constitutes an immense challenge that cannot be met neither by a purely analytical approach nor by solely numerical technics.This thesis, being at the interface between semi-analytical models and the analysis of numerical simulations, focuses on the study of star stripping in satellite galaxies by tidal effects and on the supernovae induced feedback.This manuscript presents, on one hand, an halo occupation model that allows to constrain the stellar mass lost by satellite galaxies since they entered their group or their cluster, and a model of impulsive stripping that predicts the stellar mass ripped out of satellites. The latter is compared, through the halo occupation model, to the observed mass functions of groups and clusters.It exposes, on the other hand, the study of the supernovae feedback implemented in the numerical simulations of the NIHAO project, performed separating the simulated gas into different components and counting the exchanges that take place between them. This allowed for the highlighting of three distinct processes through which supernovae reduce or suppress their star formation.