The world’s appetite for energy is producing growing quantities of CO2, a pollutant that contributes to the warming of the planet and which currently cannot be removed or stored in any significant way. Other natural reserves are also being devoured at alarming rates and current assessments suggest that we will need to identify alternative sources in the near future. With the aid of materials chemistry it should be possible to create a world in which energy use needs not be limited and where usable energy can be produced and stored wherever it is needed, where we can minimize and remediate emissions as new consumer products are created, whilst healing the planet and preventing further disruptive and harmful depletion of valuable mineral assets. In achieving these aims, the creation of new and very importantly greener industries and new sustainable pathways are crucial. In all of the aforementioned applications, new materials based on carbon, ideally produced via inexpensive, low energy consumption methods, using renewable resources as precursors, with flexible morphologies, pore structures and functionalities, are increasingly viewed as ideal candidates to fulfill these goals. The resulting materials should be a feasible solution for the efficient storage of energy and gases. At the end of life, such materials ideally must act to improve soil quality and to act as potential CO2 storage sinks. This is exactly the subject of this habilitation thesis: an alternative technology to produce carbon materials from biomass in water using low carbonisation temperatures and self-generated pressures. This technology is called hydrothermal carbonisation. It has been developed during the past five years by a group of young and talented researchers working under the supervision of Dr. Titirici at the Max-Planck Institute of Colloids and Interfaces and it is now a well-recognised methodology to produce carbon materials with important application in our daily lives. These applications include electrodes for portable electronic devices, filters for water purification, catalysts for the production of important chemicals as well as drug delivery systems and sensors. / Der stets wachsende globale Energiebedarf führt zu immer weiter zunehmenden Emissionen von Kohlenstoffdioxid, einem umweltschädlichen Gas, das als eines der Hauptprobleme im weltweiten Klimawandel darstellt. Bislang ist es jedoch nicht möglich, dieses Kohlenstoffdioxid in sinnvoller Weise zu verwerten oder einzulagern. Zudem existieren weitere Probleme in der globalen Energieversorgung, da viele natürlich vorkommende Rohstoffe sehr schnell ausgebeutet werden, so dass in naher Zukunft dringend alternative Energiequellen gefunden werden müssen, um den aktuellen Problemen zu begegnen. Der Wissenschaftszweig der Materialchemie zielt in diesem Zusammenhang darauf ab, dazu beizutragen, die bestehende Energieinfrastruktur nachhaltig zu verändern. Dabei stehen verschiedene Aspekte im Vordergrund: Energie sollte in allen gewünschten Mengen jederzeit verfügbar und auch speicherbar sein. Zudem sollte ihre Erzeugung ohne umweltschädliche Abfallprodukte ablaufen. Tiefgreifende Eingriffe in die Umwelt, v.a. durch den übermäßigen Abbau von Rohstoffen, sollte nicht mehr erforderlich sein. Auf diese Weise können die Folgen des bisherigen Klimawandels eingedämmt werden und neue Schäden an der Umwelt vermieden werden. Neue, grüne Industrie- und Energieprozesse schützen hier also nachhaltig den Planeten. Bei der Forschung an nachhaltigen Formen der Energieversorgung beschäftigen sich Materialchemiker in mannigfaltiger Weise mit Kohlenstoffmaterialien. Diese sollten idealerweise kostengünstig und ohne hohen Energiebedarf produziert werden können. Am vielversprechendsten sind Materialien, die eine flexibel gestaltbare Morphologie besitzen, d.h. die besondere strukturelle Eigenschaften besitzen, wie z.B. Porosität oder chemisch veränderte und damit funktionale Oberflächen. Idealerweise sollten solche neu entwickelten Materialien nicht nur als Speicher von Energie oder Energieträgern dienen, sondern auch nach ihrer Lebensdauer als funktionales Material zur Verbesserung der Bodenqualität eingesetzt werden können und dort noch weiter als potentielle Senke für Kohlenstoffdioxid dienen können. Die zuvor beschriebenen Themen und Probleme stellen den Gegenstand der vorliegenden Habilitationsschrift dar: die Entwicklung einer alternativen Methode zur Herstellung von Kohlenstoffmaterialien aus Biomasse in Wasser bei geringen Temperaturen. Dabei handelt es sich um die sogenannte hydrothermale Karbonisierung, die in den letzten fünf Jahren von einer Gruppe junger, talentierter Wissenschaftler unter der Anleitung von Frau Dr. Titirici am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung erarbeitet und weiterentwickelt wurde zu einer heutzutage anerkannten und verbreiteten Methode. Zudem wurden die über diesen Weg gewonnenen Materialien erfolgreich in zahlreichen, für den Alltag wichtigen Anwendungen eingesetzt, so z.B. als Elektroden in tragbaren elektronischen Geräten, als Filtermaterialien für die Aufreinigung kontaminierten Wassers, als Katalysatoren für wichtige chemische Reaktionen, als Trägermaterial für Arzneimittel und als Sensoren.

Le risque d'épuisement de ressources naturelles fossiles à partir desquelles nombres d'oléfines sont fabriqués, a permis le développement de nouveaux matériaux polymères, 100% renouvelables dénommés biopolymères. L'acide poly lactique est sans doute le plus prometteur d'entre eux. D'origine naturelle, ce polyester est synthétisé à partir d'aliments riches en amidon tels que le maïs, la betterave ou la pomme de terre. Son caractère biodégradable lui offre un large éventail d'applications dans les domaines aussi variés et divers que la médecine, le bâtiment, l'industrie automobile, le biomédicale ou encore le textile habillement. Ce travail consiste à étudier la structure et la texture de l'isomère mixte (PDLA) et de déterminer l'incidence de sa morphologie sur les propriétés mécaniques et tinctoriales requises pour des applications textiles. Nous avons par des méthodes spectrales, caractérisé le polymère afin d'en déterminer entre autre, la composition massique, et la stéréorégularité, paramètres très importants ayant une forte influence sur les propriétés mécaniques du polymère, notamment la stabilité thermique ou la résistance à l'hydrolyse. Nos expériences menées sur la stabilité thermique du polymère révèlent que le polymère est susceptible de s'hydrolyser sous l'action combinée de l'eau, de la température et du pH, entraînant ainsi une diminution de la masse moléculaire, donc, une perte de propriétés mécaniques de la fibre.Le PLA est également un polymère qui supporte mal la teinture, et seuls les colorants dispersés sont susceptibles de teinte cette fibre sous certaines conditions. L'étude de la cinétique de fixation de trois colorants dispersés sur la fibre de PLA à permis d'établir une relation entre la structure du colorant et ses propriétés tinctoriales.

Mémoire (M.Sc.T)-- Université du Québec à Chicoutimi 1986. / "Mémoire présenté en vue de l'obtention du diplôme de M.Sc.A. (sciences de la terre)" CaQCU Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Th. univ.--Géol.--Rennes 1, 1991. / Bibliogr. p. 159-173. Résumé en français.

Les réseaux bidimensionnels de nanofils (NFs) d’oxyde de zinc (ZnO) aléatoirement orientés, ou nanonets (pour « nanowire networks »), constituent des nanostructures innovantes et prometteuses pour de nombreuses applications. L’objectif de cette thèse est de développer des nanonets de ZnO en vue d’applications à la détection de molécules biologiques ou gazeuses, en particulier de l’ADN, ceci selon une procédure bas coût et industrialisable. Dans ce but, il est essentiel de bien maitriser les différentes étapes d’élaboration qui sont : (i) le dépôt de couches minces de germination de ZnO sur des substrats de silicium par voie sol-gel, (ii) la croissance de NFs de ZnO sur ces couches de germination par synthèse hydrothermale, et (iii) l’assemblage par filtration sous vide de ces NFs en nanonets de ZnO. Des études approfondies de chacun de ces procédés ont donc été menées. Ces travaux ont permis d’élaborer des couches minces, des NFs et des nanonets de ZnO reproductibles et homogènes dont les propriétés morphologiques sont précisément contrôlées sur une large gamme. Deux protocoles de biofonctionnalisation des nanonets avec de l’ADN ont ensuite été développés et ont abouti à des résultats encourageants mais restant à optimiser. Les nanonets ont également été intégrés au sein de dispositifs fonctionnels et les premières caractérisations électriques ont fourni des résultats prometteurs. A terme, ce travail ouvre la voie à l’intégration collective de NFs de ZnO qui permettrait la réalisation d’une nouvelle génération de capteurs (de biomolécules, de gaz…) à la fois portables, rapides et très sensibles. / Two-dimensional randomly oriented zinc oxide (ZnO) nanowire (NW) networks, or nanonets, represent innovative and promising nanostructures for numerous applications. The objective of this thesis is to develop ZnO nanonets for the detection of biological or gaseous molecules, in particular DNA, by using a low cost and scalable procedure. To this end, it is essential to control the different elaboration steps which are: (i) the deposition of ZnO seed layer films on silicon substrates by sol-gel approach, (ii) the growth of ZnO NWs on these seed layer films by hydrothermal synthesis, and (iii) the assembly of these NWs into ZnO nanonets by vacuum filtration. In-depth studies of each of these processes were thus carried out. This work enabled to elaborate reproducible and homogenous ZnO thin films, NWs and nanonets whose morphological properties are precisely controlled over a wide range. Two DNA biofunctionnalization protocols were then developed for the nanonets and led to encouraging results which need however to be further optimized. The nanonets were also integrated into functional devices and the first electrical characterizations provided promising results. In the longer term, this work opens the way to the collective integration of ZnO NWs which would enable the development of a new generation of portable, fast and ultra-sensitive (bio- or gas-) sensors.

Une nouvelle voie de synthèse de carburants à partir de biomasse a été récemment proposée : la transformation directe du sorbitol (sucre hydrogéné d'origine lignocellulosique) en alcanes légers (six atomes de carbone au maximum) en phase aqueuse par catalyse hétérogène bifonctionnelle métal/acide, suivant la réaction : C6O6H14 + 6 H2 → C6H14 + 6 H2O (déshydratation/hydrogénation du sorbitol en hexane). L'enjeu de la thèse est d'identifier des systèmes catalytiques bifonctionnels stables, actifs et sélectifs pour les hydrocarbures à 5 ou 6 atomes de carbone, valorisables dans le pool essence.Les premiers systèmes étudiés sont des catalyseurs à base de platine et de ruthénium supportés sur silice-alumine. Ces catalyseurs ne sont pas stables en milieu hydrothermal et catalysent des réactions indésirables de rupture C-C : la décarbonylation dans le cas du platine (conduisant au CO2) et l'hydrogénolyse ou la méthanation dans le cas du ruthénium. C'est pourquoi de nouveaux systèmes catalytiques ont été préparés par des mélanges mécaniques de catalyseurs métalliques (Pt, Pd, Ir) déposés sur zircone et d'oxydes tungstés (ZrO2-WOx, Al2O3-WOx, TiO2-WOx). Ces systèmes catalytiques présentent une stabilité en phase aqueuse meilleure que pour les catalyseurs à base de silice-alumine. Les sélectivités varient en fonction de la nature de l'oxyde et de la nature du métal utilisés. En particulier, Un nouveau système catalytique, Pt/ZrO2 + TiO2-WOx, (brevet 12/01.546) s'est révélé actif et très sélectif pour les composés en C6. Enfin, les mécanismes réactionnels mis en jeu pour la réaction de transformation du sorbitol ont été discutés en s'appuyant sur des tests de réactivité modèle. / A new way of biofuels synthesis was recently proposed: the direct transformation of sorbitol (ex-lignocellulose hydrogenated sugar) into light hydrocarbons (maximum six carbon atoms) in aqueous phase by metal/acid bifunctional heterogeneous catalysis, following the reaction : C6O6H14 + 6 H2 → C6H14 + 6 H2O (dehydration/hydrogenation of sorbitol into hexane). The aim of the PhD work is to identify stable and active bifunctional catalytic systems with selectivity to 5-6 carbon atoms hydrocarbons, which can be further upgraded into gasoline. The first studied systems are platinum and ruthenium catalysts supported on silica-alumina. These catalysts are not stable in hydrothermal medium and catalyse undesired C-C cleavage reactions such as decarbonylation for platinum (leading to CO2) and hydrogenolysis or methanation for ruthenium. That is why new catalytic systems have been prepared by mechanical mixing of metallic catalysts (Pt, Pd, Ir) supported on zirconia and tungstated oxides (ZrO2-WOx, Al2O3-WOx, TiO2-WOx). These catalytic systems present an improved hydrothermal stability compared to the silica-alumina based catalysts. Various selectivities are obtained depending on the oxide and metal natures. Particularly, A new catalytic system, Pt/ZrO2 + TiO2-WOx, (patent 12/01.546), was found to be active and very selective to C6 compounds. Finally, the reaction mechanisms involved in the sorbitol transformation reaction have been discussed, referring to model reactivity tests.

L’amélioration de la qualité de l’air est un enjeu majeur pour la santé et l’environnement. Le challenge pour les fabricants de convertisseurs catalytiques pour la dépollution automobile est d’optimiser leur formulation pour répondre aux normes réglementant les émissions polluantes se durcissant, tout en rentabilisant l’utilisation de métaux précieux dont les ressources s’épuisent. Dans cette thèse, un nouveau support catalytique MgAl2O4 méso-poreux a été synthétisé par atomisation d’un sol aqueux contenant un copolymère tri-blocs. Les nano-cristallites de MgAl2O4 en contact quasi-ponctuel permettent d’atteindre des taux de dispersion de la phase active Pt-Pd supérieurs à ceux d’un catalyseur d’oxydation Diesel commercialisé, pris comme référence par la société Renault. La phase active d’un catalyseur 2,5%m.PtPd(3:2)[450°C]/MgAl2O4[900°C] présente une stabilité hydrothermale similaire à celle ce dernier grâce aux ancrages chimiques (croissance épitaxiale, solutions solides) et mécaniques (marches atomiques, pores). Bien que la totalité des métaux précieux ne soit pas accessible (insertion, encapsulation) pour l’oxydation du CO, des HC et de NO, les performances catalytiques atteintes par ce catalyseur au cours de vieillissements hydrothermaux sont comparables à celle d’un DOC de référence. La conversion des HC est similaire à celle du DOC de référence et dépendante de la concentration locale des sites actifs. La conversion du CO est légèrement pénalisée car les particules sont de trop petite taille et à l’état oxydé. Enfin, ce catalyseur ne réduit pas les NOx, en revanche il assure une oxydation plus importante de NO en NO2 après vieillissement hydrothermal que le DOC de référence, ainsi que le stockage de NO2. Cela représente un avantage majeur pour le bon fonctionnement du filtre à particules situé en aval du DOC. / The improvement of air quality is a major issue for the health and the environment. The challenge for the manufacturers of catalytic converters for automotive depollution is to optimize their formulation to meet the standards regulating the polluting emissions hardening, while making a profitable use of the precious metals whose resources are becoming exhausted. In this thesis, a new, mesoporous, MgAl2O4, catalytic support was synthesized by atomization of an aqueous sol containing a tri-block copolymer. The MgAl2O4 nanocristallites in point contact enable to reach higher dispersion rates of the Pt-Pd active phase than those of a commercialized DOC taken as reference by Renault. The active phase of the 2,5%m.PtPd(3:2)[450°C]/MgAl2O4[900°C] catalyst presents similar hydrothermal stability to that of the reference DOC thanks to chemical anchoring (epitaxial growth, solid solutions) and mechanical anchoring (atomic steps, pores). Although the totality of the precious metal content is not accessible (insertion, encapsulation) for CO, HC and NO oxidation, the catalytic performances reached by this catalyst during hydrothermal aging are comparable with that of the reference DOC. The conversion of the HC is similar to that of the reference DOC and depends on the local concentration of the active sites. The CO conversion rate is slightly penalized since the particles are too smalls and in an oxidized state. Lastly, this catalyst does not reduce NOx but ensures a more important oxidation of NO in NO2 after a hydrothermal aging than the reference DOC and also the storage of NO2 which have a positive impact on the proper functioning of the downstream diesel particulate filter.

Dans le domaine des cristaux piézoélectriques, le quartz est l'un des plus employés dans l'industrie électroniques pour des applications comme oscillateurs ou dans le domaine temps-fréquence. Le quartz-alpha SiO2 montre une décroissance de ses propriétés au-delà de 250°C, une transition de phase alpha-beta à 573°C et un faible coefficient de couplage électromécanique k autour de 8%. Bien que ses propriétés d'optique non-linéaire soient bien connues, son faible coefficient chi2 ne lui permet pas d'être utilisé dans des dispositifs doubleurs de fréquence. L'objectif de cette étude est d'augmenter la distorsion structurale et la polarisabilité de ce matériau en substituant une partie des atomes de silicium par des atomes plus volumineux tels que le germanium ou d'autres éléments. Afin de faire croitre des cristaux de taille centimétrique, la technique hydrothermale a été employée dans des autoclaves hautes pressions. Des cristaux de quartz-alpha de type Si(1-x)GexO2 ont été réalisés sur des germes de quartz-alpha SiO2 (001). Des cristaux volumineux avec différentes teneurs en germanium ont été obtenus puis analysés par spectroscopie infrarouge et par EPMA. Les propriétés piézoélectriques et d'optique non-linéaire ont été mesurées sur ces cristaux montrant une augmentation des propriétés physiques. Puis des croissances cristallines avec des atomes plus volumineux que le germanium ont été réalisées afin d'en augmenter davantage les propriétés physiques. Des substitutions par les éléments suivants ont été entreprises : Mn, V, Ti, et Sn / In the field of piezoelectric crystals, quartz is one of the widely used materials in industry for electronic device application as oscillators for the time-frequency domain. alpha-Quartz SiO2 shows a decrease of its piezoelectric properties above 250°C, an alpha-quartz to beta-quartz phase transition at 573°C and a low electromechanical coupling factor of about 8%. Although its nonlinear optics properties are well known, its low chi2 coefficient prevent it to be used in frequency doubling devices. The goal of this study is to increase the structural distortion and the polarizability of this material by substituting part of the silicon atoms with larger atoms such as germanium or other elements. In order to grow centimeter-size single crystals we use hydrothermal methods in high-pressure autoclaves. Crystal growth of mixed alpha-quartz Si(1-x)GexO2 crystals was successfully performed on pure alpha-quartz SiO2 (001) seeds. Large crystals with different germanium content were obtained and analyzed by infrared spectroscopy and EPMA. Piezoelectric and nonlinear optical properties were measured on these crystals, which exhibit a improved physical properties. Then crystal growths with larger elements than germanium were performed in order to further improve their physical properties. Substitution by the following elements: Mn, V, Ti and Sn were investigated.

Les roches volcanogéniques de la Mine de Seival appartiennent à la Formation Hilário du Bassin de Camaquã, d’âge Néoprotérozoique. Cette zone contient six mines inactives avec diverses zones de prospection du cuivre et de l’argent. Les minéralisations semblent associées à un contrôle structural en régime cassant. La compréhension des transformations chimiques liées à l’hydrothermalisme et associées aux paléo-contraintes est assez méconnue dans la région. L'étude présentée fut basée sur l'obtention de mesures structurales pour comprendre les contraintes et leur cinématique dans la région, associée aux transformations chimiques des minéraux des phases magmatiques et hydrothermales de haute et basse températures. Fractures et les minéralisations montrent une direction principale N40-60°E/70-88°NW souvent associées à des veines de calcite. Les structures profondes de direction NW-SE et NE-SW étaient liées aux filons volcaniques, aux circulations de fluides hydrothermaux et aux minéralisations associées. Une modélisation thermodynamique utilisant les différentes phases minérales (magmatiques et hydrothermales) a permis d’estimer les températures de haute (tardi-magmatique) et basse (altération hydrothermale). L’albitisation (650 à 250°C) s’est produite en association avec une chloritisation (312 à 120°C). La déstabilisation des sulfures primaires (pyrite et chalcopyrite) dans les sulfures riches en cuivre (bornite-chalcocite) était associée à des interstratifiés de chlorite/smectite à des températures d'environ 250 à 50°C. Ces mêmes interstratifiés chlorite/smectite indiquent des zones riches en cuivre. Les événements plus tardifs (<150°C) souvent associés à la précipitation de barytine ont été étudiés par la chimie et les concentrations en Éléments Terres Rares de cette dernière. Cette étude montre que la source du baryum est liée au processus d'albitisation puis à l’oxydation des sulfures lors de circulation l'eau météoriques. / As rochas vulcanogênicas da Mina do Seival pertencem à Formação Hilário da Bacia do Camaquã, de idade Neoproterozoica. Esta área possui seis minas inativas e diversas zonas com prospectos de cobre e prata. As mineralizações foram associadas ao controle estrutural em regime rúptil. O entendimento das transformações químicas relacionadas ao hidrotermalismo e associadas ao paleostresse é pouco conhecida na região. O estudo apresentado foi baseado na obtenção de medidas estruturais para entender os esforços e sua cinemática na região, associadas às transformações químicas dos minerais das fases magmática e hidrotermal de alta e baixa temperaturas. Fraturas e mineralizações tem uma direção principal N40–60°E/70–88°NW associadas a veios de calcita. As estruturas profundas de direção NW-SE e NE-SW foram relacionadas aos filões vulcânicos, a circulação de fluidos e as mineralizações associadas. Uma modelagem termodinâmica utilizando diferentes fases minerais (magmática e hidrotermal) permitiu estimar as altas (tardi–magmática) e baixas (alteração hidrotermal) temperaturas. A albitização (650 a 250°C) ocorreu associada à cloritização (312 a 120°C). A desestabilização dos sulfetos primários (pirita e calcopirita) em sulfetos ricos em cobre (bornita–calcocita) foi associada aos interestratificados de clorita/esmectita com temperaturas em torno de ~250 a 50°C. Esses interestratificados de clorita/esmectita indica zonas ricas em cobre. Os eventos posteriores (<150°C) frequentemente associados à precipitação de barita foram estudados através da química mineral e concentrações de Elementos Terras Raras. Este estudo mostrou que a fonte de bário está relacionada ao processo de albitização e posterior desestabilização de sulfetos durante a circulação de água meteórica.

Cette thèse présente une étude détaillée de la composition des fluides de haute température du champ hydrothermal de Lucky Strike (37°N, dorsale médio atlantique) s'appuyant sur 3 campagnes d'échantillonnage réalisées dans le cadre de l'observatoire fond de mer EMSO-Açores. Ce champ hydrothermal s'est développé autour d'un lac de lave fossile bordé au Nord-Ouest, Nord Est et Sud Est par des cônes volcaniques plus anciens. En 2013, la découverte du site hydrothermal de Capelinhos à l'Est, et présentant des compositions de fluides inédites à Lucky Strike (concentration faible en Cl et forte en Fe et Mn), nous permet de proposer un nouveau modèle de circulation hydrothermale basé sur l'application de géothermobaromètres (Si ; Si-Cl ; Fe-Mn) chimiques sur 13 évents hydrothermaux. Nous avons défini 5 groupes de sites selon leur chlorinité et leur position par rapport au lac de lave. Les fluides de Capelinhos, dominés par la phase vapeur, sont rapidement extraits de la zone de séparation de phase (estimée à 2600 m sous le plancher océanique). Les fluides à proximité du lac de lave, avec des chlorinités variables, suggèrent un rééquilibrage à des pressions et températures plus faibles qu'à Capelinhos, cohérent avec des processus de refroidissement conductif et/ou d'entrainement de saumures prenant place lors de la remontée des fluides jusqu'à la base de la couche 2A. La fluctuation de la chlorinité témoigne de la variabilité du temps de résidence du fluide dans la zone de remontée, et ses relations avec les caractéristiques physiques de la croûte océanique. Nous avons évalué la variabilité temporelle de la composition des fluides collectés au cours des campagnes effectuées entre 2009 et 2015. Deux échelles de temps sont mises en évidence. (1) l'échelle de l'échantillonnage, i.e. de l'heure, répond à des phénomènes de subsurface, et révèle qu'un fluide hydrothermal refroidi conductivement (T<150°C) est stocké dans la roche poreuse entourant le site de décharge. (2) l'échelle de temps pluri-annuelle montre une fluctuation des conditions de P et T apparentes de la zone de séparation de phase et du degré d'altération du substratum dans la zone de réaction. Les variations intersites du rapport Ca/Na (indicateur du degré d'albitisation) sont dues à la séparation de phase, à l'exception des sites du Sud-Est du lac de lave qui indiquent un degré d'altération plus élevé. La concentration en Li et sa composition isotopique indiquent que le basalte du substratum est relativement frais avec des rapports W/R proches de 1 pour tous les groupes, avec des d7Li du fluide identiques au substratum. Pour le Sr nous calculons des rapports W/R plus élevés, autour de 7-8, qui sont dus au Sr de l'eau de mer initiale qui est partiellement stocké et à la formation de minéraux secondaires(l'albite et l'anhydrite) lors des interactions eau-roche dans le faciès schiste vert. La faible teneur en métaux des fluides situés autour du lac de lave est probablement due à un piégeage en subsurface, équivalent à ~65% du Fe mobilisé dans la zone de réaction (basé sur les teneurs des fluides de Capelinhos). La variabilité de chlorinité des fluides de Lucky Strike offre l'opportunité d'étudier le comportement des terres rares à l'échelle d'un site hydrothermal. Ainsi, nous montrons l'effet de la séparation de phase sur les terres rares légères et lourdes ainsi que le lien entre l'Eu et le cycle géochimique du Sr. Les terres rares dissoutes dans le panache hydrothermal montrent une perte au cours du mélange ainsi que des phénomènes de redissolution visible via la signature isotopique en Nd. Cette modification des compositions isotopiques en Nd de l'eau de mer profonde est similaire au " boundary exchange " observé aux interfaces océan-plateforme continentale. Au vue de la répartition des champs hydrothermaux sur les dorsales océaniques, ce phénomène pourrait avoir un impact sur le bilan océanique du Nd et donner lieu à un phénomène de " ridge exchange ". / This thesis present a detailed study of the composition of high temperature fluid from the Lucky Strike hydrothermal field (37°N, Mid Ocean Ridge) collected during three sampling campaigns within the framework of the deep sea observatory EMSO-Azores. The hydrothermal field has developped around a fossil lava lake framed by three ancient volcanic cones. In 2013, the discovery of a new active site to the East of the system, and presenting an unprecedented fluid composition at Lucky Strike (low Cl concentration and high Fe and Mn concentration), lead to a new model of hydrothermal circulation based on chemical geothermobarometer (Si; Si-Cl) and geothermometer (Fe-Mn) applied to 13 venting sites. We defined 5 groups of sites based on their chlorinity and location around the lava lake. It appears that vapor-dominated Capelinhos fluids were extracted relatively fast from the phase separation zone (estimated at ~2600mbsf). Nevertheless, fluids in the vicinity of the lava lake, both vapor and brine dominated, display P and T conditions of equilibration lower than for Capelinhos fluids. This highlights on-going equilibration process through conductive cooling and/or brine entrainment in the upflow zone up to the layer 2A of the oceanic crust. Chlorinity variations highlight the varying residence time in the upflow of the fluids between vents which depends on physical characteristics of the crust. We studied the temporal variability of fluid composition collected between 2009 and 2015. Two time scales have been evidenced. The first is the sampling scale, i.e. ~1h, and corresponds to subsurface processes indicating that a hydrothermal fluid, conductively cooled (T<150°C), was stored in the porous substratum close to the discharge. The second is at the scale of the year. It shows fluctuations of P and T conditions in the phase separation and different degree of alteration of the substratum in the reaction zone. Intersites variations of Ca/Na ratios (proxies for albitisation) are related to phase separation expected the South Eastern sites that display a more altered substratum. To avoid this issue, we use Li and Sr isotopes which are not affected phase separation. Li concentration and isotopic composition indicates that basalt substratum is relatively fresh with W/R ratio close to 1 calculated for all groups with d7Li of fluid equivalent to substratum. Sr concentration and isotopic composition suggest higher W/R ratio (~7-8) because of seawater Sr partially removed in the recharge. Moreover, other parameters are at play such as secondary mineral formation (albite, anhydrite) during water rock interaction in the greenschist facies. Because the basalt is relatively fresh, the low metal content in the fluid around the lava lake is due to storage, in the subsurface, of approximately ~60-70% of Fe that is mobilized in the reaction zone compared to Fe-Mn rich Capelinhos fluids. Furthermore, the Cl variability from the fluids at Lucky Strike brings a unique opportunity to study the REE distribution from the reaction zone to the discharge into the deep ocean. We show that the LREE are preferentially concentrated into the brine phase. Furthermore, the Eu is linked to the Sr geochemical cycle. Dissolved REE from buoyant plume fluids highlight a scavenging effect. The Nd isotopic compositions indicate redissolution process. This Nd isotopes modification of the deep seawater is similar to the process of "boundary exchange" that occurs at the ocean/continents interface. Considering the global distribution of submarine hydrothermalism, the Nd modification at the ridge could have an impact on the global Nd cycle in the oceans and act as a "ridge exchange".