Le matériau composite agrégataire énergétique étudié a un comportement viscoélastique endommageable sensible à la pression de confinement et à la température. Ces travaux concernent la modélisation de l'anisotropie induite par endommagement avec deux objectifs principaux. Dans un premier temps, le caractère anisotrope de l'endommagement est mis en évidence expérimentalement. Des essais alternant tension et compression permettant d'observer l'effet unilatéral d'endommagement. Ensuite, un modèle de comportement est développé pour le matériau d'étude. Des modèles pertinents sont tout d'abord comparés. Le modèle le plus approprié est ensuite amélioré par l'ajout de mécanismes d'endommagement, d'effectivité du dommage et d'un mécanisme de plasticité. Les données expérimentales sont utilisées pour identifier les paramètres du modèle. Ce dernier a été ensuite implémenté dans un logiciel de calcul aux éléments finis (Abaqus / standard) sous la forme d'une procédure Fortran (UMAT). Différents types de chargements sont simulés et confrontés aux résultats expérimentaux. / An explosive aggregate material exhibits a visco-elastic behaviour with damage, internal friction and sensitivity to the confining pressure and temperature. This thesis focuses on the anisotropic elastic damage with unilateral effect. The first aim of this study is to highlight experimentally the anisotropic nature of the damage. Then, a new model is proposed for the studied material. This is achieved using a comparison of some relevant models in order to select the most appropriate among them. The selected model is then improved by adding unilateral effect mechanisms and plasticity. Experimental data is used to characterize the material behaviour and to determine the parameters of improved model. This model has been implemented in the finite element software (Abaqus / Standard) using Fortran procedure (UMAT) and then tested for different loads and compared with experimental results.

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Ce travail de thèse s’inscrit dans l’étude des matériaux moléculaires photo-commutables. L’objectif est le contrôle réversible et persistant des propriétés physiques de la matière par application d’un stimulus externe, tel qu’une excitation optique. Le travail de thèse est constitué de deux parties principales. La première partie traite de la photo-isomérisation des ligands NO dans les complexes de ruthénium di-nitrosyle. Une démarche expérimentale systématique a été effectuée sur trois complexes. La spectroscopie infrarouge et la diffraction des rayons-X ont été utilisées conjointement à basse température. De multiples isomères de liaison photo-induits (PLI) ont été détectés. Il a été montré qu’il est possible de photo-commuter chacun des deux ligands nitrosyles indépendamment. De plus, une double photo-isomérisation a été caractérisée. La deuxième partie présente le développement et la mise en œuvre d’une expérience de diffraction des rayons-X résolue en temps en laboratoire. Le dispositif est un diffractomètre prototype avec un détecteur à pixel hybride XPAD, permettant des mesures à l’échelle de la milliseconde. Un système pompe-sonde est couplé au diffractomètre permettant une excitation périodique de l’échantillon et une caractérisation in-situ de la photo-commutation. Cette expérience a été validée par la mesure de l’état métastable MSII du complexe nitrosyle Na2[Fe(CN)5NO].2H2O, d’une durée de vie de 12 ms à 150 K / This work is part of the study of photo-switchable molecular materials. The objective is the reversible and persistent control of the physical properties of matter by the application of an external stimulus, such as optical excitation. The thesis work consists of two main parts. The first part deals with the photoisomerization of NO ligands in ruthenium di-nitrosyl complexes. A systematic experimental approach was performed on three complexes. Infrared spectroscopy and X-ray diffraction were used together at low temperature. Multiple photoinduced linkage isomers (PLI) were detected. It has been shown that it is possible to photo-switch each of the two nitrosyl ligands independently. In addition, a double photoisomerization was characterized. The second part presents the development and implementation of an in-house time-resolved X-ray diffraction experiment. The device is a prototype diffractometer with a XPAD hybrid pixel detector, allowing measurements on a millisecond time-scale. A pump-probe system is coupled to the diffractometer allowing periodic excitation of the sample and an in-situ characterization of the photo-switching. This experiment was validated by measuring the metastable state MSII of the nitrosyl complex Na2[Fe(CN)5NO].2H2O, with a lifetime of 12 ms at 150 K

L'ionosphère du côté nuit de Mars reste encore à ce jour une zone mystérieuse et peu connue de l'environnement Martien. Les déplétions d'électrons suprathermiques sont des structures spécifiques à cette région, observées jusqu'à présent par trois satellites : Mars Global Surveyor (MGS), Mars EXpress (MEX) et Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN). Leur étude permet aussi bien l'observation de la structure et de la dynamique de l'ionosphère du côté nuit que celle de l'atmosphère neutre, de la topologie magnétique martienne, ainsi que l'étude de l'échappement atmosphérique de Mars. Des structures aussi différentes que les cornets magnétiques, les couches de courants ou encore le terminateur ultra-violet peuvent être examinées à travers les déplétions d'électrons suprathermiques, de par les mécanismes à l'origine de leur présence du côté nuit de Mars. Le but principal de ma thèse a été de tirer parties des trois jeux de données offerts par les satellites MGS, MEX et MAVEN pour mieux comprendre les mécanismes à l'origine des déplétions d'électrons suprathermiques observées du côté nuit ainsi que leur impact sur la structure et la dynamique de l'ionosphère du côté nuit. Dans cette optique, trois critères simples adaptés à chaque mission ont été développés pour identifier les déplétions d'électrons suprathermiques dans une base de données allant de 1999 à 2017. Une étude statistique a révélé la présence d'une région de transition autour de 170 km d'altitude séparant la région collisionnelle dans laquelle les déplétions d'électrons suprathermiques sont directement dues à l'absorption des électrons par le CO_2 atmosphérique, et la région non-collisionnelle dans laquelle elles sont principalement dues aux boucles fermées de champs magnétique d'origine crustale. La compréhension de ces mécanismes m'a permis d'estimer la localisation du terminateur ultra-violet. Celui-ci est situé en moyenne ~120 km au-dessus du terminateur optique. Cette altitude varie entre le côté soir et le côté matin, et une variation saisonnière est prédite par les modèles atmosphériques. / The nightside ionosphere of Mars still remains an unfamiliar and mysterious place. Nightside suprathermal electron depletions are specific features of this region which have been observed at Mars by three spacecraft to date: Mars Global Surveyor (MGS), Mars EXpress (MEX) and the Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) mission. Their study enables the observation of the nightside ionosphere structure and dynamics as well as the underlying neutral atmosphere, the specific Martian magnetic topology, and possible conduits for atmospheric escape. Structures as different as magnetic cusps, current sheets or the UV terminator can be investigated through suprathermal electron depletions, due to the processes leading to their observation on the nightside of Mars. The main goal of my PhD has been to use the complementarity of the three missions MGS, MEX, and MAVEN to understand the different mechanisms at the origin of suprathermal electron depletions and their implication on the structure and the dynamics of the nightside ionosphere. In this context, three simple criteria adapted to each mission have been implemented to identify suprathermal electron depletions from 1999 to 2017. A statistical study reveals a transition region near 170 km altitude separating the collisional region where suprathermal electron depletions are directly due to electron absorption by atmospheric CO_2 and the collisionless region where they are mainly due to electron exclusion by closed crustal magnetic field loops. Understanding of these phenomena enables me to estimate the location of the UV terminator. It appears to be located ~120 km above the optical terminator, though this location is different between the dawn and dusk terminator and is expected to vary throughout the different Martian seasons.

La propriété d’être réversiblement commutable de certaines protéines fluorescenteshomologues à la GFP ouvre un vaste champ d’applications possibles: notamment le biostockagede données à haute densité et la microscopie à super résolution. Parmi ces protéines,on trouve plusieurs variantes de la GFP, notamment la protéine jaune YFP, et des protéinesfluorescentes issues d'espèces marines Anthozoaires, comme Dronpa ou Padron. Plusieursétudes structurales indiquent que ces protéines fluorescentes photochromiques commutent parisomérisation et protonation couplées du chromophore. Cependant, la synchronisation entreces deux événements, le détail des mécanismes de photo-commutation, et le rôle de ladynamique conformationelle restent incomplètement compris. Par l'utilisation combinée de lacristallographie cinétique et de la spectroscopie optique in cristallo à basse température, nousavons comparé le comportement des protéines YFP, Dronpa et IrisFP, et nous avons étudié endétail le mécanisme photo-physique de commutation chez la protéine Padron. Contrairement àDronpa et IrisFP, la photo-commutation d’YFP est plus efficace à basse température qu’àtempérature ambiante. Nos résultats suggèrent que le mécanisme de commutation d’YFPn'implique pas de changement conformationel majeur, mais plutôt une protonation photoinduitedu chromophore ne nécessitant pas d'isomérisation. Au contraire, les études réaliséessur la protéine Padron nous ont permis de montrer que, dans ce cas, l’isomérisation duchromophore peut se produire indépendamment de sa protonation, et, étonnamment, àtempérature cryogénique. De plus, deux états intermédiaires ont pu être caractérisés au coursdu processus de photo-commutation. La protéine Padron a permis de mettre à jour le premiermarqueur codable génétiquement qui soit efficacement photo-commutable à températurecryogénique. / The property to be reversible switchable of some homologues fluorescents protein ofGFP open a large field for possible applications: such as, high-density data bio-storage andsuper-resolution microscopy. Between these proteins, we find several variants of GFP, such asyellow fluorescent protein, YFP, and fluorescents protein from marine Anthozoary species, asDronpa or Padron. Several structural studies suggest that these fluorescent proteins switch viaisomerization coupled with the protonation of the chromophore. However, thesynchronization between these processes, the detail about the photo-switching mechanism,and the role of conformational dynamics remains unclear. In combination of the kineticcrystallography and the optic spectroscopy in cristallo at low temperature, we have comparedthe YFP behavior, Dronpa and IrisFP, and we have studied in detail the photo-physicmechanism of Padron switching. In contrast to Dronpa and IrisFP, the YFP photoswitching ismore efficient at low temperature than at room temperature. Our results suggest that theYFPswitching is not associated to large structural rearrangements, but mostly a photo-inducedprotonation of the chromophore without isomerization. On the contrary, the studies done withPadron allowed us to show, in this case, the chromophore isomerization can be producedindependently of the protonation, at cryo-temperatures. Moreover, two intermediate stateswere revealed in the photo-pathway. Padron fluorescent protein allows to advance the firstgenetically inserted dye, being photo-switchable at cryogenic temperature

Depuis les séismes dévastateurs de 1999 d’Izmit et de Duzce, la partie immergée de la Faille Nord Anatolienne (FNA)en Mer de Marmara fait l’objet d’une intense surveillance. Malgré cela, la micro-sismicité demeure mal connue. Par ailleurs, alors que la connexion avec le système pétrolier du Bassin de Thrace est établie, le rôle du gaz sur la sismicité n’a pas été identifié.Dans ce travail, nous avons analysé des données d’OBS (Ocean Bottom Seismometers) acquises dans la partie ouest de la Mer de Marmara (en avril-juillet 2011 et septembre-novembre 2014), à partir de méthodes non-linéaires –NonLinLocet d’un modèle 3D de vitesses. Une grande partie de la sismicité se produit à des profondeurs inférieures à 6 km environ : le long de failles secondaires, héritées de l’histoire complexe de la FNA ; ou dans des couches de sédiments superficiels (< 1 km) riches en gaz. Cette sismicité superficielle semble être associée à des processus liés au gaz, déclenchés par les séismes profonds de magnitude M1 > 4.5 qui se produisent régulièrement le long de la MMF.Par ailleurs, 2 familles de signaux de courte durée (<1s), dits ≪ SDE ≫ (pour Short Duration Event) apparaissent sur les enregistrements : 1) les SDE se produisant à raison de quelques dizaines de SDE/jour, en réponse à des causes locales (i.e. bioturbation, activité biologique, micro-bullage de fond de mer, mouvements à l’interface eau/sédiment), etc ; 2) lesSDE se produisant par ≪paquets≫, dont certains sont enregistrés sur les 4 composantes (y compris l’hydrophone) et apparaissent de manière périodique, toutes les 1.8 s environ, en réponse à diverses causes qui restent à déterminer (parmi lesquelles : les mammifères marins ; l’activité humaine ; la sismicité ; le dégazage ; les ≪trémors≫ sismiques ; etc). / Since the devastating earthquakes of 1999, east of Istanbul, the submerged section of the North Anatolian Fault (NAF), in the Sea of Marmara (SoM) has been intensively monitored, mainly using land stations. Still, the micro-seismicity remains poorly understood. In addition, although the connection of the SoM with the hydrocarbon gas system from the Thrace Basin is now well established, along with the presence of widespread gas within the sedimentary layers, the role of gas on seismicity is still not recognized.Here, we have analyzed Ocean Bottom Seismometer (OBS) data from two deployments (April-July 2011 and September-November 2014) in the western SoM. Based on a high-resolution, 3D-velocity model, and on non-linear methods (NonLinLoc), our location results show that a large part of the micro-seismicity occurs at shallow depths (< 6 a 8 km): along secondary faults, inherited from the complex history of the North-Anatolian shear zone; or within the uppermost (< 1 km), gas-rich, sediment layers. Part of this ultra-shallow seismicity is likely triggered by the deep earthquakes of intermediate magnitude (Ml > 4.5) that frequently occur along the western segments of the MMF.In addition, OBSs also record at least two families of short duration (<1 sec) events (SDEs): 1) “background SDEs” occurring on a permanent, at a rate of a few tens of SDEs/day, resulting from many possible, local causes, e. g.: degassing from the seafloor, biological activity near the seabed, bioturbation, etc; 2) “swarmed SDEs”, among which some are recorded also on the hydrophone, and characterized by a periodicity of ~ 1.8 seconds. The causes of these SDEs still remain to be determined (among which: anthropogenic causes, marine mammals, gas emissions, regional seismicity, tremors from the MMF, etc).

Le sujet de cette thèse consiste à incorporer une couronne de polymère hydrophile à la surface de particules de latex par amorçage et croissance en utilisant la polymérisation radicalaire contrôlée par transfert d’atome induite par les métaux. Les particules de latex, obtenues par, polymérisation radicalaire en émulsion ont été fonctionnalisées avec un « inimère », monomère comportant une fonction halogénée capable de jouer le rôle d’amorceur dans l’étape de greffage. Cette étape de greffage a ensuite été effectuée en présence de CuBr2, PMDETA et d’un métal à valence zéro tel que le cuivre, àtempérature ambiante à partir de latex non post-purifiés (présence de tensio-actif et d’amorceur résiduels et à taux de solide élevés). Au cours du processus, l(incorporation de l’inimère et de la couronne hydrophile a été vérifée par ToF-SIMS (time-of-light secondary ion mass spectrometry), par FTIR et par l’étude des propriétés colloïdales des latex greffés. / The incorporation of a hydrophilic polymer shell at the surface of latex particles was studied using a “grafting from” approach based on aqueous metal-mediated radical polymerization. Latexes were synthesized via classical emulsion polymerization and functionalized at their surface by a comonomer bearing a Br-funcitonal group (the so-called inimer), which played the role of the initiator in the grafting reaction. Conditions under which the grafting could be performed at 25°C, using a real latex (no elimination of the surfactant anf the radical initiator), in the presence of CuBr2, N,N,N’,N’’,N’’-pentamethyldiethylenetriamine (PMDTA) and zero valent metal, in particulary Cu(0), were indentified. The success of the functionalization and grafting steps was evaluated by ToF-SIMS (time-of-light secoondary iom mass spectromtry), by FTIR and by the final properties of the so-formed core-shell particles.

L'obésité et le diabète sont associés à des complications cutanées, en particulier des fonctions dermiques impliquées dans le maintien de la résistance mécanique de la peau. Cependant, les mécanismes par lesquels l'obésité provoque la fragilité du tissu cutané sont peu étudiés. Notre travail consistait à évaluer les effets d'un régime hypercalorique sur la microcirculation cutanée et les conséquences sur le développement de lésions cutanées. Les études ont été réalisées chez des souris C57Bl6/J développant une obésité induite par une alimentation enrichie en graisse et en sucre pendant 2, 4, 12 et 20 semaines. Les propriétés de la microcirculation cutanée sont évaluées par les variations du flux sanguin en réponse : 1) à l'acétylcholine afin de déterminer la vasodilatation endothélium-dépendante, 2) au nitroprussiate de sodium afin de déterminer la vasodilatation endothélium-indépendante, 3) à l'application de la pression locale afin de déterminer la vasodilatation induite par la pression (PIV). Ces études sont complétées par des explorations métaboliques (IPGTT, IPITT), morphologiques, immuno-histologiques et biochimiques pour caractériser les quatre modèles. Enfin, chaque modèle a été testé pour l'incidence d'ulcère de pression par l'application d'une pression unique de 85 mmHg. Dans ce travail de thèse, nous avons mis en évidence de nombreux mécanismes de compensation accompagnant l'évolution de l'obésité et qui permettent de maintenir les fonctions vasculaires intactes et permettent de s'adapter à l'environnement inflammatoire induit par l'alimentation hypercalorique. La PIV est un outil de diagnostic nous permettant d'évaluer l'intégrité de la fonction neurovasculaire et prédire l'incidence de lésions cutanées / Obesity and diabetes are associated to skin pathophysiology, particularly the dermal functions involved in maintaining the skin’s mechanical strength. The underlying mechanisms in pressure ulcer during obesity remain unclear. In this study we evaluated the effects of a hypercaloric diet on the cutaneous microcirculation and its consequences on pressure sores. C59Bl6/J mice were fed a high fat and high sugar diet during 2, 4, 12 and 20 weeks. Microvascular properties were assessed by measuring the skin blood flow variations in response to 1) acetylcholine in order to determine the endothelium-dependent vasodilation, 2) sodium nitroprusside in order to determine the endothelium-independent vasodilation, 3) local pressure application in order to determine the pressure-induced vasodilation (PIV). Each model was characterized for metabolic assessment (IPGTT, IPITT), hisological, immune-histological and biochemical measurements. Finally, each model was tested for pressure ulcer incidence with a 85 mmHg pressure application on skin layers. In this study, we found that obesity is a pathology in constant evolution that is associated with many compensatory mechanisms for maintaining vascular functions and for the adaptation of the skin tissue to an inflammatory environment induced by a hypercaloric diet. PIV has become a useful tool for pressure ulcer prediction

La miniaturisation des pièces est une étape importante pour la progression de la microtechnologie dans plusieurs domaines (connectique, médical, optique, microsystèmes mécaniques). Pour cela, le moulage par microinjection, semble être la solution clé pour la production à grande échelle de micro-composants de polymères. Pour les polymères semi-cristallins, la cristallisation, sous fort taux de cisaillement et sous des vitesses de refroidissement élevées (about 100 K/s), induit des morphologies et des propriétés spécifiques. Elle prend donc une importance considérable dans le processus de microinjection par rapport au moulage par injection classique où les épaisseurs injectées sont généralement supérieures à 1 mm. Ces microstructures ont une grande influence sur les propriétés mécaniques du produit final. La prédiction de ces propriétés à partir de la description de la microstructure est un défi technique et scientifique. Durant cette thèse, deux polymères semi-cristallins ont été microinjectés, le polyéthylène haute densité et le polyamide 12. Les analyses obtenues par la microscopie otiques montrent que les morphologies cristallines varient entre les micro- et les macro-pièces. Tandis que la morphologie de ‘peau-cœur' est présente dans les macropièces, les micropièces présentent une morphologie plutôt particulière. Les analyses combinées de diffusion et de diffraction des rayons X (SAXS et WAXS) avec un microfaisceau synchrotron, nous ont permis de déterminer la microstructure induite par le processus de microinjection dans toute l'épaisseur des pièces. Nous avons constaté que la morphologie et les orientations cristallines induites sont très dépendantes des conditions d'injection ou de microinjection. Une diminution de l'épaisseur, de la vitesse et de la température du moule, augmente l'orientation cristalline en limitant la relaxation des chaînes de polymères. / The components miniaturization is an important step in the evolution of micro technology in several domain (connectivity, medical, optical, mechanical, microsystems). For this purpose, the micro-injection molding seems to be the key solution for the large-scale micro-polymer components production.The crystallization of the semi-crystalline polymers under high shear and cooling rates (about 100 K / s), induces specific properties and morphologies, consequently, it takes a substantial importance in the process of micro-injection compared to conventional injection molding where the usually injected thicknesses is over 1 mm. These micro-structures have a great influence on the mechanical propertie of the final product. The prediction of the final product's properties based on the illustration of the micro-structure is a technical and scientific challenge. In this thesis, two semi-crystalline polymers were micro-injected, the high density polyethylene and the polyamide 12. The obtained analyzes with the use of an optical microscope showed that the Morphology of Crystals vary between micro-and macro-pieces. While the morphology of 'peau-cœur' is present in the macro-pieces, the micro-parts have a particular morphology. The combined analysis of diffusion and X-ray diffraction (WAXS and SAXS) along with the synchrotron microbeam, has allowed us to determined the micro-structure induced by the micro-injection process throughout the thickness of the pieces.We have identified that the morphology and the induced crystal's orientation are very dependent on the conditions of injection or micro-injection. The decrease of the thickness,speed and temperature of the mold will increase the crystal orientation by limiting the relaxation of the polymer chains.

La compréhension de l'irradiation à l'échelle du nanomètre dans les systèmes biomoléculaires nécessite l'observation de caractéristiques nouvelles auxquelles les développements techniques actuels nous permettent d'accéder. Ce travail se situe au coeur de la construction du nouveau dispositif DIAM Dispositif d’Irradiation d’Agrégats de Molécules biologiques développé à l’Institut de Physique Nucléaire de Lyon. Le développement d’une source d’agrégats associée à un spectromètre de masse à double focalisation a permis l’obtention des premiers faisceaux d’agrégats moléculaires protonés sélectionnés en masse. De plus, un système de détection innovant a été développé et validé dans des expériences de dissociations d’agrégats d’eau protonés par collision sur un gaz. Les résultats obtenus contribuent à la connaissance de la stabilité et de la structure des petits agrégats d’eau protonés et des agrégats mixtes d’eau et de pyridine protonés / Nanoscale characterization of irradiation in biomolecular systems requires observation of novel features which are now achievable with the recent technical progress. This work is a central part in the development of DIAM which is a new experimental set-up devoted to irradiation of biomolecular clusters at the Institut de Physique Nucléaire de Lyon. The development of the cluster source and of a double focusing mass spectrometer leads to the production of intense beams of mass selected protonated molecular clusters. Combined with this mass selected cluster beams an innovative detection technique is demonstrated in collision induced dissociation experiments. The results contribute to the knowledge of the stability and the structure of the small protonated water clusters and mixed clusters of water and pyridine