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

Que ce soit dans le domaine de la recherche ou en clinique, l’évaluation des amplitudes de mouvement est une étape très importante qui nécessite l’utilisation de systèmes de mesure de bonnes qualités métrologiques. En clinique, le goniomètre universel reste l’instrument le plus utilisé pour évaluer l’amplitude articulaire de mouvement (AAM) de l’épaule malgré le fait qu’il ne dispose pas d’une bonne validité de critère et sa fidélité (intra et inter-évaluateurs) est modérée voire faible comme le montre certaines études. L’autre instrument très utilisé en clinique est l’inclinomètre qui donne de meilleurs résultats de fidélités intra et inter-évaluateurs que le goniomètre, mais n’est pas adapté pour évaluer certains mouvements de l’épaule. L’utilisation de méthodes empiriques comme l’estimation visuelle d’AAM ne repose sur aucune base scientifique pour donner des mesures d’angle fiables et précises. Les méthodes de mesure les plus précises ne se retrouvent malheureusement que dans les laboratoires de recherche. Il faut dire que le contexte clinique n’est pas adapté pour recevoir de tels dispositifs très onéreux, complexes d’utilisation et nécessitant beaucoup de temps de manipulation. Les recherches sur l’amélioration des systèmes de mesure déjà existants ou sur la création de nouvelles méthodes de mesure d’AAM sont plus que jamais d’actualité. Ce mémoire entre dans ce contexte de mise en œuvre de nouveaux systèmes de mesure de hautes précisions, simples d’utilisation et d’une grande accessibilité. La nouvelle méthode que nous avons présentée se base sur des photographies numériques de patrons de points. L’objectif premier de l’étude était de déterminer la validité de critère de la méthode photo par rapport à une mesure étalon. Les résultats ont démontré que cette nouvelle méthode photo possède une bonne validité de critère, comparable à celle obtenue avec une centrale inertielle et bien mieux que celle d’une application inclinomètre. À la lumière de ces résultats, la méthode photo pourrait très bien être un substitut aux centrales inertielles dans la mesure d’AAM, car ces dernières restent onéreuses et complexes d’utilisation. L’objectif de la deuxième phase de l’étude était de déterminer la fidélité de la mesure de la méthode de photographie numérique de patrons de points et de l’inclinomètre numérique en conditions cliniques auprès de patients atteints de tendinopathie de la coiffe des rotateurs. Suite à l’analyse des résultats, il apparaît que la méthode photo possède une bonne fidélité qui lui permet de bien évaluer les amplitudes de mouvement au niveau de l’épaule. L’inclinomètre quant à lui semble donner de bons résultats de fidélité que pour certains mouvements de l’épaule (abduction et flexion). Bien que la nouvelle méthode basée sur la photographie de patrons de points ait démontré une bonne validité de critère et une bonne fidélité, son devenir et sa place dans le domaine de l’évaluation de l’AAM repose sur l’accueil qui lui sera réservé par les cliniciens et les chercheurs.

Les zones de subduction impliquent le recyclage de la lithosphère océanique dans le manteau convectif pour former une croûte continentale par migration ascendante de la partie fondue du slab. Ce processus à long terme, où la plaque supérieure accumule des contraintes qui sont instantanément libérées sous la forme de séismes, se répète sur un processus cyclique : le cycle sismique de subduction (SEC). Néanmoins, le glissement rapide sur les failles n'est pas le seul processus contribuant à la déformation pendant le SEC. Des processus de glissement asismique sont observés sous la forme de creeping constant et de glissement lent transitoire. Exemple du dernière est le phénomène d'afterslip et les slow slip events (SSE) dont la durée est beaucoup plus longue que les séismes "normaux". De la même importance est l'effet du stress induit par un sésime dans le manteau. Parce qu'il se comporte comme un corps viscoélastique, le manteau détend ce stress au cours d'un processus de déformation lent de longue durée et à grande échelle. Tous ces phénomènes ont un impact sur la déformation de la plaque supérieure et doivent être pris en compte dans l'analyse du budget de glissement sur le SEC afin d'obtenir l'estimation réelle du risque sismique d'une région. En partant de cette prémisse, la principale motivation de ce travail est de contribuer à la détermination de l'état actuel de couplage de l'interface sismique de la zone nord de la subduction chilienne. La majeure partie de cette étude a été menée dans deux directions : l'analyse et l'interprétation des déformations transitoires à court terme (jours, semaines) et à long terme (années) détectées par les stations GPS permanentes déployées au nord du Chili. Premièrement, en recherchant de façon exhaustive les signaux transitoires à court terme dans des séries géodésiques, nous cherchons à contribuer au débat actuel sur la question de savoir si des glissements lents se produisent dans la zone de subduction chilienne ou non. Jusqu'à présent, un seul cas de glissement lent associé à la phase de nucléation d'Iquique 2014 a été rapporté. Nos résultats, obtenus après filtrage et analyse approfondie des séries temporelles consacrées à la réduction de leur bruit inhérent, indiquent l'existence de seulement 3 événements susceptibles de correspondre à de petits épisodes de glissement sismique. Ils se produisent entre 2009 et 2011, avec des durées de quelques semaines et des amplitudes qui ne dépassent pas 4 mm. De plus, l'occurrence de l'épisode de glissement sismique plus important simultané à l'activité du séisme d'Iquique 2014 est confirmée, et l'analyse est poussée plus loin à l'aide d'enregistrements par inclinomètres à longue base. Grâce à cette analyse affinée et à la sensibilité de cet instrument, 4 événements de glissement lent dist incts peuvent être identifiés dans la plus grande région de glissement lent révélée par les données GPS, survenant au cours des 3 mois précédant le choc principal avec des magnitudes comprises entre Mw 5,8 et 6,2. Enfin, une analyse à long terme a été effectuée afin d'identifier les changements mineurs mais significatifs des tendances sur de longues périodes. Les données disponibles indiquent une diminution à long terme de la déformation de la plaque supérieure après le séisme de profondeur moyenne de Tarapaca 2005 (Mw 7.7). Nous testons l'effet viscoélastique de l'asthénosphère sur la déformation de surface déclenchée par une rupture profonde (~ 100 km). Pour cela, nous construisons un modèle 3D viscoélastique réaliste d'éléments finis viscoélastiques et avons essayé les rhéologies viscoélastiques de Maxwell et Burgers. Nous trouvons une très bonne correspondance entre le signal postsismique observé associé à cet événement et la déformation postsismique modélisée en utilisant une rhéologie de Burgers avec une viscosité long terme de 1.9e+18 Pa s, contestant l'hypothèse d'une diminution du couplage interséismique conduisant finalement à le mégathrust d'Iquique. / Subduction zones involve the recycling of oceanic lithosphere in the convective mantle to form continental crust by upward migration of the melted part of the slab. In this long-term process, the upper plate accumulate stresses that are instantaneously released in the form of earthquakes, repeating over a cyclic process: the subduction earthquake cycle (SEC). Nevertheless, fast slip on faults is not the only process contributing to the deformation during the SEC. For instance, the low frequency process of aseismic slip is observed in the form of steady fault creeping and transient slow slip. Examples of the latest are the phenomenon of afterslip, and slow slip earthquakes (SSEs) with much longer durations than ''normal'' earthquakes. Of the same importance is the effect of stress induced by an earthquake in the mantle. Because it behaves like a viscoelastic body, the mantle will relax this stress during a slow, long-lasting (up to decades) and large-scale (up to thousands of km) deformation process. All these phenomena impact the upper plate deformation and have to be considered in slip budget analysis over the SEC in order to obtain the real estimation of the seismic hazard of a region. Following this premise, the principal motivation of this work is to contr ibute to the determination of the actual locking state of the north seismic gap of the Chilean subduction zone. The main part of this study was conducted along two directions: analyzing and interpreting both short-term (days, weeks) and long-term (several years) transient deformations detected by permanent GPS stations deployed in north Chile. First, with an exhaustive search for short-term transient signals in 15-years long geodetic time series, we aim at contributing to the current debate of whether slow slip events do occur in the Chilean subduction zone or not. Up to now, only a single and debated case of slow slip associated to the nucleation phase of Iquique 2014 has been reported. Our results, obtained after thorough filtering and analysis of the times series devoted to reduce their inherent noise, indicate the existence of only 3 events that are likely to correspond to small episodes of aseismic slip. They occur between 2009 and 2011, with durations of few weeks and amplitudes that do not exceed 4 mm. Additionally, the occurrence of the larger aseismic slip episode simultaneous to the foreshock activity of Iquique 2014 earthquake is confirmed, and the analysis is pushed further with the help of long-base tiltmeter records. Thanks to this refined analysis and to the sensitivity of this instrument, 4 distinct slow slip events can be identified in the larger region of slow slip revealed by GPS data, occurring during the 3 months previous to the mainshock with magnitudes ranging between Mw 5.8 and 6.2. Finally, a longterm analysis of the same cGPS time series was conducted in order to identify small but significant changes of trends over long durations. Available data indicate a long-term decrease of the upper plate deformation after the intermediate depth earthquake of Tarapaca 2005 (Mw 7.7). We test the viscoelastic effect of the asthenosphere on surface deformation triggered by deep failure (~ 100 km depth). For this, we build a realistic 3D viscoelastic finite element model and tried Maxwell and Burgers viscoelastic rheologies. We find a very good correspondence between the observed postseismic signal associated to this event and the modeled postseismic deformation using a Burgers rheology with a long-term viscosity of 1.9e+18 Pa s, challenging the hypothesis of a decrease of interseismic coupling eventually leading to the megathrust failure of Iquique.

La redistribution des masses d'eau à la surface des continents génère une déformation de la croûte terrestre mesurable par les instruments géodésiques actuels. Cette observation peut être interprétée de deux manières, suivant le point de vue porté à ce couplage entre hydrologie et géodésie. Pour les géodésiens, cette contribution hydrologique est considérée comme un bruit de surface qui masque les signaux ténus d'origine interne et d'intérêt géodynamique. Pour les hydrologues, les instruments géodésiques sont sensibles aux variations de masse d'eau au sein d'une unité hydrologique et permettraient d'apporter des informations complémentaires pour le suivi du bilan hydrologique et ainsi de mieux comprendre les processus de redistribution d'eau. Ce travail prend le parti de considérer ces deux points de vue pour traiter le couplage entre hydrologie et géodésie. La méthodologie retenue est basée sur le principe de modélisation physique qui permet à ce que chaque discipline puisse profiter des informations fournies par l'autre. Trois points sont à traiter en particulier : i) appréhender les différents processus de déformation mécanique forcés par l'hydrologie, ii) mesurer ou modéliser la quantité d'eau stockée dans l'unité hydrologique représentative de l'échelle spatiale de sensibilité de l'instrument géodésique considéré. Cette étape est primordiale puisque la qualité du forçage hydrologique dépend du réalisme des processus de redistribution, iii) distribuer spatialement cette lame d'eau. Le gravimètre supraconducteur de l'observatoire de Strasbourg et les inclinomètres hydrostatiques longue-base de Sainte-Croix-aux-Mines, instruments géodésiques parmi les plus sensibles, serviront de données test pour valider les outils de modélisation présentés dans ce travail. Le bon accord entre les modélisations et les observations permet de valider la méthodologie adoptée, mais montre également une limite importante : l'ensemble des signaux environnementaux, corrélés, se mélangent dans les données géodésiques. Ainsi, une modélisation de l'ensemble des déformations induites par l'environnement est une étape préalable à l'utilisation des instruments géodésiques comme outils pour l'hydrologie.

Les géomètres de la section Survey de l'Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire (CERN) utilisent le nivellement hydrostatique HLS pour effectuer des alignements verticaux précis. Le HLS atteint des précisions micrométriques, ce qui lui permet d'être utilisé pour les expériences à but de physique fondamentale comme le Large Hadron Collider (LHC). HLS mesure certes des déformations qui ont pour conséquence de désaligner tout accélérateur de particules lié au sol, mais il mesure également d'autres phénomènes aux caractéristiques bien particulières. Parmi ces phénomènes mesurés, les marées terrestres représentent une part très largement majoritaire du signal. Leur effet sur les mesures HLS est périodique et engendre une inclinaison longue base qui n'aboutit pas au désalignement relatif des aimants constitutifs d'un accélérateur. Les objectifs de ce doctorat sont de pouvoir prédire les effets ne perturbant pas l'alignement relatif d'un accélérateur de particules et ainsi corriger les mesures HLS de ces signaux. En effet, les tolérances planimétrique et altimétrique à respecter dans le domaine des accélérateurs de particules sont de plus en plus serrées. Par exemple, le Compact Linear Collider (CLIC), aujourd'hui à l'étude de faisabilité, nécessite une précision d'alignement à 3σ de 10 μm dans une fenêtre glissante de 200 m selon les directions transversale et verticale. Le HLS est candidat pour assurer cet alignement vertical mais l'amplitude de marée est d'environ +/-20 μm à 200 m, rendant nécessaire la prise en compte de ce phénomène longue base pour que l'instrumentation réponde aux besoins du CLIC. Ce doctorat est inspiré des travaux déjà réalisés sur les inclinomètres longue base et décrit les effets mesurés par HLS afin de classer ces phénomènes selon qu'ils désalignent ou non un accélérateur de particules. Enfin, les outils et modèles pour prédire les effets maitrisables sont utilisés pour anticiper les différents signaux mesurés par les HLS installés au CERN.

Le suivi de la déformation de la croûte terrestre durant la phase intersismique pour la recherche des transitoires nécessite des instruments précis capables d'opérer pour de très longues durées. Le projet ANR-LINES a visé le développement de trois nouveaux instruments : un sismomètre mono-axial, un inclinomètre hydrostatique à longue base et un inclinomètre de forage pendulaire. Ces trois instruments profitent d'un capteur interférométrique de déplacement à longues fibres optiques du type Fabry-Pérot Extrinsèque (EFFPI). Leurs architectures mécaniques et l'utilisation de longues fibres permettent à ces instruments géophysiques nouvellement fabriqués d'atteindre les objectifs fixés.Le premier objectif de cette étude est de proposer des méthodes adaptées à l'estimation de la phase du chemin optique dans les cavités Fabry-Pérot. Une modulation du courant de la diode laser, suivie par une démodulation homodyne du signal d'interférence et un filtre de Kalman permettent de déterminer la phase en temps réel. Les résultats sont convaincants pour des mesures de courtes durées mais exigent des solutions complémentaires pour se prémunir des effets de la variation des phénomènes environnementaux.Le capteur EFFPI intégré dans l'inclinomètre de forage LINES lui offre l'opportunité d'établir une mesure différentielle de l'oscillation de la masselotte pendulée grâce à trois cavités Fabry-Pérot. Le sismomètre LINES utilise lui aussi le capteur de déplacement EFFPI pour la mesure du déplacement de sa bobine. Une description de l'architecture mécanique de ces instruments et une analyse des phénomènes détectés (mouvements lents, marées, séismes, microséismes . . . ) font partie de cette thèse. / Monitoring crustal deformation during the interseismic phase when searching for earth transients requires precise instruments able to operate for very long periods. The ANR-LINES project aimed to develop three new instruments: a single-axis seismometer, a hydrostatic long base tiltmeter and a borehole pendulum tiltmeter. These three instruments benefit of an extrinsic Fabry-Pérot interferometer (EFFPI) with long optic fibers for displacement detections. Their mechanical architectures and their disposal of long fibers help these newly manufactured geophysical instruments complete their goals.The first objective of this study is to propose appropriate methods for estimating the phase of the optical path in the Fabry-Pérot cavities. A modulation of the laser diode current, followed by a homodyne demodulation of the interference signal and a Kalman filter, allow determining the phase in real time. The results are convincing while taking short periods measurements but require additional solutions for protection against environmental phenomena variations. The EFFPI sensor integrated in the LINES borehole tiltmeter gives it the opportunity to establish a differential measurement of the bob's oscillation thanks to three Fabry-Perot cavities. The LINES seismometer also uses the EFFPI displacement sensor to measure its coil's displacement. A description of the two instruments' mechanical structures and an analysis of the detected phenomena (slow movements, tides, earthquakes, microseisms . . . ) are part of this thesis.Keywords: Laser interferometry, wavelength modulation, synchronous homodyne demodulation, ellipse fitting, Kalman filter, temperature compensation, borehole tiltmeter, simple pendulum, differential measurements, slow drift, seismicobservations, seismometer.

Un des enjeux de la volcanologie réside dans la compréhension du fonctionnement du système de stockage et de transferts magmatiques associés aux éruptions. Au Piton de La Fournaise, cette étude est ici abordée par une analyse croisée des déformations, couplée à des modélisations numériques, et aux données géochimiques de la période 1998-2007. Au sein de cette activité, nous définissons, depuis 2000, un caractère cyclique ; chaque cycle est défini par une séquence d'éruptions sommitales et latérales terminées par une éruption distale à océanite. Ces éruptions successives sont caractérisées par des dykes s'initiant à des niveaux de plus en plus profonds et des laves de plus en plus primitives. Ces cycles durant lesquels l'inflation du cône est continue, pourraient témoigner d'une réalimentation continue du système de stockage superficiel. Ces résultats permettront dans le futur une meilleure prédiction de la localisation des éruptions, selon leur position dans un cycle d'activité.

Le suivi de la déformation de la croûte terrestre durant la phase intersismique pour la recherche des transitoires nécessite des instruments précis capables d'opérer pour de très longues durées. Le projet ANR-LINES a visé le développement de trois nouveaux instruments : un sismomètre mono-axial, un inclinomètre hydrostatique à longue base et un inclinomètre de forage pendulaire. Ces trois instruments profitent d'un capteur interférométrique de déplacement à longues fibres optiques du type Fabry-Pérot Extrinsèque (EFFPI). Leurs architectures mécaniques et l'utilisation de longues fibres permettent à ces instruments géophysiques nouvellement fabriqués d'atteindre les objectifs fixés. Le premier objectif de cette étude est de proposer des méthodes adaptées à l'estimation de la phase du chemin optique dans les cavités Fabry-Pérot. Une modulation du courant de la diode laser, suivie par une démodulation homodyne du signal d'interférence et un filtre de Kalman permettent de déterminer la phase en temps réel. Les résultats sont convaincants pour des mesures de courtes durées mais exigent des solutions complémentaires pour se prémunir des effets de la variation des phénomènes environnementaux. Le capteur EFFPI intégré dans l'inclinomètre de forage LINES lui offre l'opportunité d'établir une mesure différentielle de l'oscillation de la masselotte pendulée grâce à trois cavités Fabry-Pérot. Le sismomètre LINES utilise lui aussi le capteur de déplacement EFFPI pour la mesure du déplacement de sa bobine. Une description de l'architecture mécanique de ces instruments et une analyse des phénomènes détectés (mouvements lents, marées, séismes, microséismes . . . ) font partie de cette thèse.

Les géomètres de la section Survey de l’Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire (CERN) utilisent le nivellement hydrostatique HLS pour effectuer des alignements verticaux précis. Le HLS atteint des précisions micrométriques, ce qui lui permet d’être utilisé pour les expériences à but de physique fondamentale comme le Large Hadron Collider (LHC). HLS mesure certes des déformations qui ont pour conséquence de désaligner tout accélérateur de particules lié au sol, mais il mesure également d’autres phénomènes aux caractéristiques bien particulières. Parmi ces phénomènes mesurés, les marées terrestres représentent une part très largement majoritaire du signal. Leur effet sur les mesures HLS est périodique et engendre une inclinaison longue base qui n’aboutit pas au désalignement relatif des aimants constitutifs d’un accélérateur. Les objectifs de ce doctorat sont de pouvoir prédire les effets ne perturbant pas l’alignement relatif d’un accélérateur de particules et ainsi corriger les mesures HLS de ces signaux. En effet, les tolérances planimétrique et altimétrique à respecter dans le domaine des accélérateurs de particules sont de plus en plus serrées. Par exemple, le Compact Linear Collider (CLIC), aujourd’hui à l’étude de faisabilité, nécessite une précision d’alignement à 3σ de 10 μm dans une fenêtre glissante de 200 m selon les directions transversale et verticale. Le HLS est candidat pour assurer cet alignement vertical mais l’amplitude de marée est d’environ +/-20 μm à 200 m, rendant nécessaire la prise en compte de ce phénomène longue base pour que l’instrumentation réponde aux besoins du CLIC. Ce doctorat est inspiré des travaux déjà réalisés sur les inclinomètres longue base et décrit les effets mesurés par HLS afin de classer ces phénomènes selon qu’ils désalignent ou non un accélérateur de particules. Enfin, les outils et modèles pour prédire les effets maitrisables sont utilisés pour anticiper les différents signaux mesurés par les HLS installés au CERN. / The surveyors of the Large Scale Metrology section of the European Organization for Nuclear Research (CERN) use hydrostatic levelling systems (HLS) to perform precise vertical alignment measurements. The HLS achieves micrometer accuracy, which allows it to be used for the fundamental physics experiments such as the Large Hadron Collider (LHC). An HLS measures the deformations that lead to the misalignment of any particle accelerator linked to the ground, but it also measures other phenomena with very particular characteristics. Among these measured phenomena Earth tides form the main part of the signal. Their effect on HLS measurements is periodic and produces a long baseline tilt that does not lead to a relative misalignment of the magnets that constitute the accelerator.The objectives of this doctoral research are to be able to predict the effects which do not disturb the relative alignment of a particle accelerator and to remove these signals from the HLS measurements. Indeed, the horizontal and vertical positioning tolerances to be respected in the realm of particle accelerators are becoming tighter and tighter. For example, the Compact Linear Collider (CLIC), currently the object of a feasibility study, requires a 3σ alignment accuracy of 10 μm in a sliding window of 200 m, in both the transverse and vertical directions. The HLS is a candidate for measuring the vertical alignment but the amplitude of the tidal effect is approximately +/-20 μm over200 m, making it necessary to take into account this long baseline phenomenon for the instrument to meet the CLIC requirements.This doctoral thesis is inspired by previous work on the long baseline tiltmeters and describes the effects measured by HLS in order to classify the measured phenomena according to whether they could produce a misalignment of a particle accelerator or not. Finally, the tools and models to predict those effects that are well understood are used to anticipate the different signals measured by HLS installed at CERN.

Nous avons développé, et évalué en détail, un nouveau prototype d'inclinomètre longue base à niveaux hydrostatiques appelé " wth2o ". Ce système, aux principes particulièrement simples grâce à l'absence de pièces mécaniques mobiles, présente une grande fiabilité et une excellente stabilité (dérive linéaire de 0.05 µrad par mois). Sa haute résolution jusque dans la gamme des ondes sismiques longues périodes (où, par exemple, la résolution est meilleure que 0.001 masec, soit 5. 10-12 rad), et son niveau de bruit très bas, ont permis d'obtenir des résultats d'analyses harmoniques de marées terrestres (5 ans d'enregistrements) en excellent accord avec les modèles, et dont les écarts quadratiques moyens sont les plus bas de toutes les mesures inclinométriques réalisées au Laboratoire de Géodynamique de Walferdange (Luxembourg). A titre d'exemple, l'amplitude de l'onde M2 est déterminée avec une incertitude de seulement 0.003 masec, tandis que sa phase est déterminée avec un EQM de 0.028°, ce qui correspond à une incertitude de seulement 3.3 secondes. Cet instrument permit également d'observer des phénomènes rarement mesurés avec ce type d'appareil, tel les modes sphéroïdaux et toroïdaux les plus graves des oscillations libres de la Terre excitées par le séisme du Dénali (Mw 7.9) en novembre 2002, ou les passages successifs des ondes de Love jusqu'à G7, correspondant à 3 révolutions de ces ondes de surface autour du globe. Il fut également possible de séparer pour la première fois dans une analyse harmonique de marée terrestre inclinométrique, les constituants des groupes ter- et quater-diurnes. Ces très petites ondes enregistrées sont vraisemblablement liées aux ondes de marées océaniques propres aux eaux peu profondes présentes en Mer du Nord. Les modèles théoriques détaillés de cet appareil (comprenant des composantes relatives à l'amortissement produit par l'écoulement des fluides entre les électrodes des capteurs capacitifs) ont permis de dériver les solutions des équations du mouvement en composante inclinométrique et accélérométrique. De ces solutions furent tirées les formes théoriques des fonctions de transfert de l'appareil. Ces fonctions de transferts furent comparées avec succès aux mesures expérimentales de la réponse en fréquence. Grâce aux formes analytiques des fonctions de transfert en composante inclinométrique et accélérométrique qui sont données dans le présent travail, il est possible de calculer les caractéristiques géométriques optimales pour la construction d'un prototype devant répondre aux besoins particuliers d'une nouvelle application. Une étude originale des effets de ménisques (déformations de l'interface des fluides au contact de la paroi solide des pots) a montré que, s'ils n'ont pas d'influence sur les mesures en mode différentiel, ils peuvent par contre introduire des erreurs de plusieurs pour-cent sur l'estimation de la sensibilité par déplacement d'une quantité de liquide supposée connue. Cette erreur, ne dépendant que des propriétés physico-chimiques des fluides et matériaux en contacts, provient des variations de volumes de liquide contenu dans les ménisques lors des mouvements des interfaces. Si ces mouvements sont effectués lors des étalonnages sans que la ligne de contact ne se déplace, ces erreurs [en %] seront indépendantes du volume déplacé. Ces erreurs ne sont pas particulières à notre instrument mais peuvent affecter les étalonnages réalisés de la sorte pour tout inclinomètre à niveaux hydrostatiques, quel que soit le principe de mesure de l'instrument (mesures différentielles de pression, positionnement de flotteurs etc…). / We developed and evaluated a new prototype of long base water-tube tiltmeter named "wth2o". This system, particularly simple by the absence of moving parts, showed a great reliability and a fairly high stability (linear drift rate of 0.05 µrad/month). We analyzed a 5 years-long data set of Earth tides measurements performed in the Underground Laboratory for Geodynamics in Walferdange (Luxemburg). Its high resolution up to the long-period seismic band (where for instance the resolution is better than 0.001 masec, or 5. 10-12 rad) and its very low noise rate enabled us to obtain results in excellent accordance with the models, with the lowest root mean squares among all the results obtained with other tiltmeters in Walferdange. For instance, the amplitude of the M2 wave is estimated with a RMS as small as 0.003 masec and its phase is determined with an uncertainty below 0.028°, which represents 3.3 seconds only. With the "wth2o" we have also observed some events rarely measured with a water-tube, such as the gravest toroidal and spheroidal modes of the Earth free oscillations excited by the Mw 7.9 Denali earthquake or the successive passages of Love waves (up to G7) circling the globe. For the first time in an analysis of tilt Earth tide measurements, it was possible to separate the small constituents of the ter- and quater-diurnal band. The presence of these very small waves is most likely due to the effects of the shallow-water tides known to be remarkable in the North Sea. Theoretical models of this instrument (taking into account the damping produced by the liquids' flow between the plates of the capacitive sensors) allowed to obtain the solutions of the equations of motion for tilt as well as for acceleration. From these solutions we were able to produce very accurate theoretical transfer functions, as confirmed by the successful comparison with observed frequency responses. Thanks to the analytical tilt and acceleration transfer functions given in the present document it is possible to calculate the best geometrical characteristics for the construction of a new prototype having to respond to specific requirements of a new application. A new extended study of the menisci effects (deformations of the interface of the fluids in contact with the solid wall of the end vessels) showed that they do not influence the differential measurements but they could introduce errors of a few percents in the calibration factor when this factor is evaluated by the displacement of a "known" volume of liquid. This error depends only on the physical and chemical properties of the fluids and solids put in contact. It is due to the variation of volume of liquid trapped in the menisci while the interface is moving up- or downwards. If these interface movements are made without displacing the contact line, the errors [in %] will remain the same whatever the displaced volume of liquid could be. These errors can not only affect our results but can also be found in the calibration procedure of any kind of water-tube (central differential pressure, float positioned etc…).