Les eaux modales Subantarctiques (SAMW) sont formées dans la profonde couche de mélange au nord du front Subantarctique (SAF) dans l'Océan Austral. Elles influencent le climat à des échelles décennales et inter-annuelles et jouent un rôle fondamental dans la ventilation de la thermocline de l'Océan Austral. Nous étudions la formation des SAMW en nous fondant sur les récents flotteurs profilants ARGO et sur les dériveurs de surface GDP. Ces jeux de données fournissent une très bonne couverture spatio-temporelle des processus à l'oeuvre dans les couches supérieures de l'Océan Austral. Depuis le lancement du programme international ARGO, le nombre de profils hydrographiques a augmenté de façon considérable dans l'Océan Austral. Une analyse de ces données a montré que les flux air-mer et les flux d'Ekman sont les forçages dominants dans la formation des SAMW. Nous avons trouvé une transition rapide, autour de 70°E, des couches de mélange peu profondes en amont vers des couches de mélange très profondes en aval. Cette transition est associée à un changement de signe de la diffusion tourbillonnaire horizontale dans les couches de surface, et à l'extension méridionale de l'ACC lorsqu'il passe autour du plateau de Kerguelen. Ces effets sont directement liés à la bathymétrie et laissent place à une région de formation des SAMW au Sud-Ouest de l'Australie.<br /><br />La formation des SAMW est intimement liée à la dynamique océanique Australe et à la position des principaux fronts polaires. Une deuxième étude concerne la circulation de l'ACC et la variabilité frontale. Dans cette étude, nous avons tiré parti de la complémentarité des données in situ et altimétriques afin de suivre l'évolution des deux principaux fronts de l'ACC pendant la période 1993-2005. Nous avons comparé leurs mouvements avec les deux principaux modes de variabilité atmosphérique de l'Hémisphère Sud, le mode annulaire Austral (SAM) et l'Oscillation Australe El-Niño (ENSO). La position moyenne des fronts est déterminée avant tout par les fonds océaniques. Cependant, nous avons trouvé que dans les régions à fond plat, les fronts forment de grands méandres dus à l'activité tourbillonnaire et aux forçages atmosphériques.<br /><br />En parallèle, nous avons développé une nouvelle estimation de la distribution circumpolaire de la diffusion dans l'Océan Austral. La diffusion n'a presque jamais été étudiée à partir de données in situ dans cet océan. Nous avons calculé une estimation du coefficient de diffusion tourbillonnaire à partir d'une analyse statistique de dix années de trajectoires de dériveurs de surface. Nous avons cartographié ce coefficient dans l'Océan Austral, puis nous l'avons paramétré à partir de données altimétriques pour pouvoir en étudier l'évolution inter-annuelle et en faciliter l'utilisation dans le futur. Cette étude montre que l'Océan Austral est fortement diffusif au nord de l'ACC, et particulièrement près des courants de bord Ouest, c'est à dire dans la Rétroflexion des Aiguilles, dans la région du plateau de Campbell, et dans le courant de Brésil-Malouines. <br /><br />Ces résultats nous ont menés à une analyse circumpolaire de la formation des SAMW, et à une meilleure conception du lien entre la dynamique océanique Australe et la formation des SAMW. La croissance constante des données hydrologiques du programme ARGO dans l'Océan Austral nous a également permis de mieux représenter la répartition des régions de formation des SAMW. Nous avons trouvé que la diffusion tourbillonnaire joue un rôle majeur dans les budgets de chaleur locaux. Au Sud des courants de bord Ouest, et au nord du SAF, la diffusion tourbillonnaire apporte de la chaleur, équilibrant et même dominant les refroidissements hivernaux dus aux flux d'Ekman et aux flux air-mer. Elle réduit en particulier la déstabilisation de la couche de mélange au nord du SAF dans l'Ouest du bassin Indien, en aval de la Rétroflexion des Aiguilles, et dans l'Ouest du bassin Pacifique, en aval du Plateau de Campbell.

Ce travail avait pour objectif de proposer des modèles statistiques pour données longitudinales, hétérogènes et multivariées afin de décrire l'évolution cognitive chez les personnes âgés et son association avec la démence. La cognition étant une quantité non-observée mesurée par des tests psychométriques quantitatifs non Gaussiens, nous avons proposé un modèle nonlinéaire à processus latent dans lequel, l'évolution cognitive représentée par le processus latent est décrite par un modèle linéaire mixte incluant des variables explicatives et un processus Brownien. Les tests psychométriques et le processus latent sont liés par des transformations nonlinéaires estimées prenant en compte des effets différents des variables explicatives. Outre décrire les propriétés métrologiques des tests et faire des recommandations sur le test à utiliser suivant la population étudiée, nous avons pu distinguer l'effet de variables explicatives sur l'évolution cognitive latente de leur effet propre sur les tests. Nous avons ensuite étendu cette approche pour prendre en compte l'hétérogénéité de l'évolution cognitive associée à la survenue d'une démence par deux modèles conjoints à classes latentes. En étudiant d'abord la probabilité de démence en fin de suivi conjointement au déclin cognitif, nous avons mis en évidence deux profils d'évolution représentant le processus de vieillissement normal et le processus de vieillissement pathologique. Puis, en étudiant le risque de démence conjointement au déclin cognitif en fonction de l'âge, nous avons montré 5 formes de déclin cognitifs suivant l'âge associés à des risques différents de démence. Ces deux modèles conjoints nous ont aussi permis de proposer des outils de détection de démence calculés à partir de n'importe quelle information cognitive. Chacun des trois modèles proposés a été évalué par le biais d'études de simulation, puis appliqué sur les données de la cohorte PAQUID et enfin, plusieurs méthodes ont été proposées pour évaluer l'adéquation aux données.

L'objectif de cette thèse est d'analyser l'impact des vagues sur la circulation océanique. La partie vagues est séparée du courant moyen et les deux sont décrites différemment. Divers aspects sont abordés. Dans la première partie, la dérive en surface est analysée à l'aide un modèle à 1 dimension, avec l'utilisation d'une paramétrisation du mélange lié au déferlement des vagues. Il apparaît que la dérive de Stokes des vagues domine la dérive d'Ekman en surface. Cette description apparaît cohérente avec les ordres de grandeurs des observations de dissipation d'énergie cinétique turbulente, de courants eulériens et de dérives lagrangiennes. Cependant, plusieurs aspects de cette description, l'effet Stokes-Coriolis par exemple, n'ont pas encore été validés par des observations. Une deuxième partie aborde l'impact des vagues sur le mélange et en particulier sur la profondeur de la couche de mélange. La profondeur de la couche de mélange diurne apparaît très sensible à l'état de mer. Une réanalyse de vagues est utilisée pour évaluer l'ordre de grandeur des paramètres importants pour ce mélange, ainsi que la distribution de ces paramètres à l'échelle globale. Enfin, la séparation des vagues et du courant est étudiée en zone côtière, aux abords de la zone de déferlement, et est comparée aux autres descriptions de la dynamique de la zone littorale et de ses abords immédiats. En particulier, l'impact de la non-linéarité des vagues sur les transports lagrangiens est évaluée.

Le but de cette étude est de construire un modèle permettant de représenter le phénomène de mélange entre deux fluides de viscosités très différentes dans un mélangeur interne, typiquement un plastifiant froid et un polymère fondu chaud. Les expériences ont été menées avec deux systèmes (ε-caprolactone/polycarbonate et N-butylbenzenesufonamide/polyamide 6.6) sous des conditions opératoires différentes : variation de la quantité en plastifiant, de la vitesse des rotors et de la température de consigne. Ce modèle se base sur une vision simplifiée de l'écoulement et sur trois bilans : un de matière, un d'énergie et un de quantité de mouvement. Pour le bilan de matière, nous considérons à la fois l'action mécanique des rotors en mouvement et l'aspect diffusif. Le bilan d'énergie est nécessaire car il existe une différence de température importante entre les deux composés qui se mélangent. Enfin, le bilan de quantité de mouvement permet de représenter les profils de vitesse et de simuler l'évolution du couple (qui est une grandeur expérimentale) en considérant que la viscosité dépend de la concentration en plastifiant et de la température. Une étude de sensibilité paramétrique a été menée pour mesurer l'influence des paramètres sur les grandeurs physiques modélisées. Les résultats des modélisations sont en accord avec les expériences menées.

Ce travail expérimental analyse le mélange de deux fluides miscibles associé à un écoulement induit par gravité dans la géométrie confinée d'un tube incliné. L'étude de la vitesse du front en fonction des paramètres de contrôle (contraste de densité entre les fluides \Delta\rho/\rho <

Le relief Alpin modifie de manière importante la circulation de l'atmosphère. Grâce à l'étude de différentes configurations, en période hivernale et estivale, et différentes régions des Alpes, ce travail expose comment se réalisent le mélange et le transport des polluants gazeux et particulaires depuis leurs sources d'émissions jusque dans la troposphère libre. Grâce à des résultats d'observation réalisés dans le Y grenoblois ces dernières années et des simulations numériques provenant d'une chaîne de modèles eulériens, ce travail explicite les mécanismes mis en jeu dans un cas de pollution photochimique estivale et un cas de pollution hivernale par les particules fines et par le benzène. Après la validation des modèles en utilisant des données expérimentales des campagnes POVA, GRENOPHOT 99 et ESCOMPTE, la chaîne de modèles est utilisée pour simuler deux périodes très polluées dans la région de Grenoble : la canicule d'août 2003 et un long épisode d'inversion thermique en février 2005. Après coup, les incertitudes sur les résultats du modèle sont calculées. En appliquant la chaîne de modèles sur un événement très particulier faisant intervenir de l'ozone provenant de la stratosphère on montre comment les différentes échelles de temps et d'espace de l'atmosphère sont intimement couplées dans le relief complexe des Alpes.

Cette thèse porte sur l'étude d'un effet laser produit dans une couche mince polymère dopé avec un colorant. La résonance de l'émission stimulée est créée par une modulation longitudinale temporaire du gain induit dans le milieu actif. Cet effet de contre réaction répartie (distributed feedback (DFB) en anglais) possède des propriétés intéressantes quant à la sélectivité spectrale et à la durée temporelle de l'émission générée. En effet, le réseau de Bragg permet d'induire une amplification réciproque des ondes contrapropagatives résonantes. De plus la cavité existe uniquement pendant un intervalle de temps de l'ordre de la durée d'excitation.<br />A partir des études théoriques et expérimentales effectuées sur les lasers à gain distribué semi-conducteurs, la théorie des modes couplés est appliquée aux paramètres internes caractéristiques du matériau utilisé. Expérimentalement, le laser DFB est obtenu au moyen du dispositif interférométrique de Lloyd. Il permet de vérifier l'effet de seuil du laser et l'intervalle d'accordabilité dans la courbe de gain par variation de l'interfrange. L'origine du couplage du réseau de Bragg avec le champ laser émis est analysée selon la structure modale du laser. Par ailleurs, l'importance des propriétés de guide d'onde sur les modes transverses est traitée indépendamment des notions de couplage. Une configuration de couche déterminée a permis d'observer différents modes laser accordables. La comparaison des résultats expérimentaux et des simulations dans le cadre de la théorie linéaire de la propagation guidée permet de confirmer le caractère transverse de cette émission. Enfin, l'étude du comportement temporel du réseau induit en régime de contre réaction répartie est effectuée à partir d'une technique de mélange à quatre ondes dégénérées en fréquence. Elle a permis de fixer statistiquement le maximum du délai séparant l'excitation de l'émission du laser.

Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la Chaire Industrielle Bioplastiques, financé par MINES ParisTech et cinq entreprises partenaires : Arkema, L'Oréal, Nestlé, PSA Peugeot-Citroën et Schneider Electric, qui vise à développer de nouveaux matériaux biosourcés durables. L'objectif global de la thèse est de trouver de nouvelles propriétés à une ancienne famille de plastiques biosourcés - les esters de cellulose - en les mélangeant avec une polyoléfine. Nous avons débuté l'étude par une étape de screening qui nous a permis de caractériser l'ester de cellulose retenu (acétobutyrate de cellulose ou CAB) et de définir l'objectif de la thèse : améliorer la résistance au choc du CAB en y ajoutant une phase polyoléfinique finement dispersée. Le CAB est, en effet, particulièrement fragile : sa résilience est inférieure à 2 kJ/m² lors d'un choc Charpy entaillé. Pour diminuer la taille de nodules de la phase dispersée et la distance qui les sépare, deux approches ont été utilisés. Premièrement, plusieurs mélanges de CAB et de polyéthylènes (PE) de densités différentes ont été préparés par mélangeur interne. Des compatibilisants maléisés ont été utilisés pour diminuer la tension interfaciale entre les phases. Les tailles des nodules, mesurées par microscopie électronique à balayage se sont classées suivant les rapports de viscosité et d'élasticité (PE/CAB), mesurés par rhéométrie dynamique. La résilience de ces mélanges a été augmentée par rapport au CAB mais n'a pas dépassé 6 kJ/m². Dans la seconde approche, des polyoléfines fonctionnalisées (maléisées) ont été utilisées comme unique phase dispersée. La fonctionnalité accrue a permis d'améliorer l'adhésion interfaciale. La taille des nodules et leur espacement ont été considérablement réduits. Les mélanges sélectionnés ont été préparés par extrusion bi-vis et les éprouvettes de résistance au choc ont été préparées par injection. Pour quelques formulations, une longueur moyenne de ligaments de matrice (séparant deux nodules voisins) particulièrement petite (0,1 µm) a permis d'atteindre la transition fragile-ductile du matériau et une résilience supérieure à 60 kJ/m².

Les phénomènes d'adsorption interviennent de façon déterminante dans de nombreuses réactions hétérogènes comme les réactions de décomposition ou les réactions électrochimiques aux électrodes. Leur étude systématique aux plans expérimental et théorique est donc à ce titre amplement justifiée, par surcroît, certains solides ont, grâce à leurs propriétés spécifiques d'adsorption, des champs d'application divers (notamment en pétrochimie) : Ce sont en particulier les corps zéolithiques utilisés comme catalyseurs, supports de catalyseurs, ou tamis moléculaires. Il n'est donc pas étonnant que les résultats expérimentaux soient nombreux en ce domaine, cependant l'étude de leur comportement en présence de mélanges gazeux pose des difficultés expérimentales réelles ce qui a nettement limité le nombre des résultats obtenus à ce jour, les recherches théoriques ont souvent donné lieu à l'extension de modèles déjà appliqués avec succès à d'autres solides mais rarement l'aspect spécifique de la structure zéolithique (cavités régulières) a été prise en compte. Le but de ce travail est donc double : D'une part, l'élaboration d'un modèle thermodynamique adapté au cas particulier de l'adsorption de gaz purs ou de leur mélange sur une zéolithe, d'autre part, la mise au point d'une méthode expérimentale permettant l'étude des équilibres d'adsorption d'un mélange gazeux sur un solide. La première partie de ce mémoire comprendra une brève mise à jour bibliographique en particulier la description des différentes théories interprétant les isothermes d'adsorption d'un gaz pur et de mélange gazeux sur un solide. La deuxième partie sera consacrée à la description d'une nouvelle méthode thermodynamique, générale par son formalisme, permettant l'étude quantitative de l'équilibre entre la phase adsorbée et la phase gazeuse. Les deux cas extrêmes, adsorption localisée ou délocalisée dans les cavités, seront étudiés ainsi que les lois correspondantes de répartitions des cavités en fonction de leur taux de remplissage. L'extension au cas d'un mélange gazeux sera effectuée à la fin de cette partie. Dans la troisième partie, nous décrirons l'appareillage utilisé et la mise au point expérimentale de l'étude de l'adsorption d'un mélange gazeux sur un solide. Les deux derniers chapitres de cette partie seront consacrés aux résultats expérimentaux et aux interprétations théoriques portant sur les systèmes : Dioxyde de carbone ou éthane sur les zéolithes 4 A et 13X ainsi que le mélange gazeux éthane-dioxyde de carbone sur la zéolithe 4 A.

Le procédé de fabrication de mélanges (PM) consiste à déterminer les proportions optimales à mélanger d'un ensemble de composants de façon que le produit obtenu satisfasse un ensemble de spécifications sur leurs propriétés. Deux caractéristiques importantes du problème de mélange sont les bornes dures sur les propriétés du mélange et l'incertitude répandue dans le procédé. Dans ce travail, on propose une méthode pour la production de mélanges robustes en temps réel qui minimise le coût de la recette et la sur-qualité du mélange. La méthode est basée sur les techniques de l'Optimisation Robuste et sur l'hypothèse que les lois des mélange sont linéaires. On exploite les polytopes sous-jacents pour mesurer, visualiser et caractériser l'infaisabilité du PM et on analyse la modification des bornes sur les composants pour guider le procédé vers le ''meilleur'' mélange robuste. On propose un ensemble d'indicateurs et de visualisations en vue d'offrir une aide à la décision.