La presence d’inhomogénéite de matière le long de la ligne de visée d’une source lumineuseprovoque la déviation des rayons lumineux : c’est l’effet de lentille gravitationnelle. Dans cette thèse, nous etudions l’effet de lentille gravitationnelle qui affecte les supernovae détectées par le Supernova Legacy Survey et induit une dispersion supplémentaire dans leur distribution en magnitude observée. Cet effet est mis en évidence par la mesure d’une corrélation positive entre : d’une part, le résidu au diagramme de Hubble c’est-à -dire à l’ajustement de la dépendance en redshift de la magnitude de la supernova ; d’autre part, la magnification calculée en modélisant les halos galactiques présents le long de la ligne de visée. Une corrélation positive est estimée, en utilisant les données à cinq ans du Supernova Legacy Survey. Le résultat obtenu est compatible avec les résultats précédemments obtenus sur un lot de supernovae plus restreint. / The presence of mass inhomogeneities along the line of sight of propagation of light fromdistant objects can induce deflection in the flight path of the photon. This phenomenon is called as gravitational lensing. Lensing can have both distortion (shear) and isotropic magnification effects on the source. We studied the effect of lensing magnification on supernova (SN) Ia in this thesis. Presence of lensing would introduce a source of contamination to the brightness distribution of the source (SN Ia in our case). Thus it also enables one to compute the lensing effect indirectly from the Hubble diagram (i.e. from the residual to the Hubble diagram). In this thesis we computed the correlation between these two effects : the Hubble residual and the computed lensing magnification for the SN by the line of sight foreground dark matter haloes. A detection of positive correlation between these two would signify the positivity of lensing signal detection. The data sample is the spectroscopic SNe Ia sample from the five years full SNLS data and the Hubble resiudals are those of the preliminary cosmology analysis performed on SNLS5 data. We obtain a signal of _ = 0.177 at 2.51_. This result is consistent with the previous SNLS three years data lensing analysis results.

Cette thèse propose deux applications originales du contrôle de la température dans des microsystèmes, abordant des problématiques d'hydrodynamique et de matière molle.Dans une première partie, nous nous intéressons au contrôle du drainage de mousses 2D en confinement micrométrique par effet Marangoni. Pour ce faire, nous appliquons un gradient de température constant à une mousse bidimensionnelle confinée dans une cellule de Hele-Shaw, et observons que l'effet thermocapillaire induit génère un écoulement surfacique capable de contre-balancer le drainage gravitaire naturel. L'équation de conservation de la masse permet de définir des temps caractéristiques inhérents à chacun de ces effets, aboutissant au contrôle du drainage dans notre système modèle.Dans une seconde partie, nous développons une méthode polyvalente pour la microfluidique digitale, basée sur l'effet thermomécanique. Cet effet consiste à chauffer localement un matériau déformable (i.e. du PDMS), dont la dilatation est mise à profit pour réaliser toutes les opérations élémentaires de microfluidique digitale, telles que la génération de gouttes, leur mise en mouvement, piégeage, stockage, tri, brisure ... notre méthode étant opérationnelle pour des gouttes d'eau dans l'huile ou d'huile dans l'eau. / This thesis offers two original applications involving temperature control in microsystems, dealing with hydrodynamics and soft matter. The first part focuses on the drainage control of 2D microfoams by Marangoni effect. To this end, we apply a constant temperature gradient throughout a 2D foam confined in a Hele-Shaw cell, and observe that the induced thermocapillary stress is strong enough to counterbalance and even overcome the natural effect of gravity drainage. The mass conservation in the cell leads to the definition of characteristic drainage times inherent to each effect at play, paving the way to the accurate control of the drainage dynamics in our model system.In a second part, we develop a versatile technology for digital microfluidics, based on thermomechanical effect. This effect consists in locally heating a deformable material (i.e. PDMS), which dilation is used to perform all the elementary operations encountered in digital microfluidics, such as droplet generation, motion, storage, sorting, splitting ... our technology being effective for both oil-in-water and water-in-oil droplets.

L’imagerie par résonance magnétique pondérée en diffusion est une modalité unique sensible aux mouvements microscopiques des molécules d’eau dans les tissus biologiques. Il est possible d’utiliser les caractéristiques de ce mouvement pour inférer la structure macroscopique des faisceaux de la matière blanche du cerveau. La technique, appelée tractographie, est devenue l’outil de choix pour étudier cette structure de façon non invasive. Par exemple, la tractographie est utilisée en planification neurochirurgicale et pour le suivi du développement de maladies neurodégénératives.Dans cette thèse, nous exposons certains des biais introduits lors de reconstructions par tractographie, et des méthodes sont proposées pour les réduire. D’abord, nous utilisons des connaissances anatomiques a priori pour orienter la reconstruction. Ainsi, nous montrons que l’information anatomique sur la nature des tissus permet d'estimer des faisceaux anatomiquement plausibles et de réduire les biais dans l’estimation de structures complexes de la matière blanche. Ensuite, nous utilisons des connnaissances microstructurelles a priori dans la reconstruction, afin de permettre à la tractographie de suivre le mouvement des molécules d’eau non seulement le long des faisceaux, mais aussi dans des milieux microstructurels spécifiques. La tractographie peut ainsi distinguer différents faisceaux, réduire les erreurs de reconstruction et permettre l’étude de la microstructure le long de la matière blanche. Somme toute, nous montrons que l’utilisation de connaissances anatomiques et microstructurelles a priori, en tractographie, augmente l’exactitude des reconstructions de la matière blanche du cerveau. / Diffusion-weighted magnetic resonance imaging is a unique imaging modality sensitive to the microscopic movement of water molecules in biological tissues. By characterizing the movement of water molecules, it is possible to infer the macroscopic neuronal pathways of the brain. The technique, so-called tractography, had become the tool of choice to study non-invasively the human brain's white matter in vivo. For instance, it has been used in neurosurgical intervention planning and in neurodegenerative diseases monitoring. In this thesis, we report biases from current tractography reconstruction and suggest methods to reduce them. We first use anatomical priors, derived from a high resolution T1-weighted image, to guide tractography. We show that knowledge of the nature of biological tissue helps tractography to reconstruct anatomically valid neuronal pathways, and reduces biases in the estimation of complex white matter regions. We then use microstructural priors, derived from the state-of-the-art diffusionweighted magnetic resonance imaging protocol, in the tractography reconstruction process. This allows tractography to follow the movement of water molecules not only along neuronal pathways, but also in a microstructurally specific environment. Thus, the tractography distinguishes more accurately neuronal pathways and reduces reconstruction errors. Moreover, it provides the mean to study white matter microstructure characteristics along neuronal pathways. Altogether, we show that anatomical and microstructural priors used during the tractography process improve brain’s white matter reconstruction.

Des études pionnières ont montré que la composition isotopique de l’azote de matières organiques terrestres (δ15Norg) est corrélée à des paramètres climatiques tels que les précipitations et la température. Appliqué à la matière organique ancienne, ce concept a permis récemment de reconstituer des cycles humides/secs à la transition Paléocène-Eocène (56 Ma). Dans la continuité de ces travaux, cette thèse vise à tester le δ15Norg comme marqueur paléoclimatique sur des coupes couvrant d’autres périodes géologiques, marquées par des changements climatiques importants : la coupe de Taskomirsay (Pliensbachien-Toarcien, ~183 Ma), la coupe de Faddeevsky (Paléogène, probablement Eocène inférieur, 53-50 Ma) et une carotte du Bassin de Rennes (Eocène-Oligocène, ~34 Ma). Parallèlement une expérience de diagenèse sur des bois actuels a été menée en laboratoire pour mieux comprendre les effets de la diagenèse sur le δ15Norg. L’expérience de diagenèse suggère que la diagenèse précoce homogénéise les valeurs de δ15N pour conduire finalement à une valeur moyenne, intégrant les différentes composantes d’un environnement. Les résultats indiquent un changement non-linéaire et rapide qui suggère qu’il s’effectue quasiment de manière instantanée à l’échelle géologique. Néanmoins, les grands changements environnementaux affectant toutes les composantes d’un écosystème pourraient être potentiellement enregistrés par le δ15Norg. Les données paléoclimatiques inférées des isotopes de l’azote organiques sur les coupes étudiées ont été confrontées à d’autres caractéristiques géochimiques des sédiments étudiés (analyses élémentaires du carbone et de l’azote, Rock-Eval, biomarqueurs moléculaires, rapport des isotopes stables du carbone et la composition isotopique en hydrogène de certains biomarqueurs moléculaires), afin (i) de déterminer les sources de la matière organique et son état de préservation, et (ii) d’obtenir un éventail informations paléoenvironnementales/paléoclimatiques sur les coupes. Le réchauffement climatique documenté au Toarcien inférieur (Taskomirsay) par d’autres méthodes n’a pas eu d’impact sur le δ15Norg, qui suggère plutôt une humidité importante et quasiment constante, en accord avec la palynologie et la géochimie moléculaire. Les résultats obtenus sur la coupe principale du Paléogène (Faddeevsky) sont plus contrastés d’un point de vue paléoclimatique avec une réponse du δ15Norg différentielle entre la base et le sommet de la coupe. A la transition Eocène-Oligocène (Bassin de Rennes), le δ15Norg enregistre une baisse importante de l’humidité, en accord avec l’analyse des minéraux argileux. La baisse concomitante des températures à cette transition n’a probablement pas eu d’effet sur le δ15Norg. Le δ15Norg semble donc être principalement influencée par la disponibilité en eau. Les limites méthodologiques et analytiques du δ15Norg sont également discutées. Il apparaît notamment que les échantillons très riches en matière organique (>40%) ne sont pas adaptés au protocole préparation des échantillons qui est actuellement utilisé. Pour les matières organiques pré-quaternaires, l’analyse directe du δ15Norg sur les kérogènes pourrait constituer une alternative intéressante. A terme, le δ15Norg, associé à d’autres outils de reconstruction paléoenvironnementale, pourrait servir à préciser les modifications du cycle de l’azote – principalement via la disponibilité en eau et en nutriments – dans les paléoécosystèmes terrestres. / Nitrogen isotopes of modern and terrettrial organic matter (δ15Norg) has been related to precipitations and temperatures. These observations were recently applied to reconstruct humid/dry cycles at the Paleocene-Eocene transition (56 Ma). Following this work, this thesis aims to test the δ15Norg as a paleoclimatic marker on field sections encompassing other geological periods, characterized by contrasted climates: the Taskomirsay section (Pliensbachian-Toarcian, ~183 My), the Faddeevsky section (Paleogene, probably Early Eocene in age, 53-50 My) and a drill core from the Rennes Basin (Eocene-Oligocene, ~34 My). In addition, modern wood were incubated to evaluate the effects of early diagenesis on δ15Norg with a paleoenvironmental perspective. The incubation of modern wood suggests that early diagenesis homogenizes δ15N values leading to an average value integrating the different components of an environment. Results showed fast and non-linear effects of early diagenesis on organic matter, suggesting almost instantaneous changes at the geological scale. Thus, major environmental changes affecting all components of an ecosystem may be potentially recorded by the δ15Norg. Paleoclimatic data inferred from the organic nitrogen isotopes of the study sediments were compared to other geochemical features of the latter (carbon and nitrogen elemental analyses, Rock-Eval, molecular biomarkers, carbon and nitrogen isotopes, hydrogen isotopes measured on specific-compound), in order to (i) characterize sources of the organic matter and its preservation state, and (ii) get other paleoenvironmental markers. Global warming recorded in the Early Toarcian (Taskomirsay) had no impact on the δ15Norg that suggests high and almost constant humidity. This is consistent with palynological and molecular data. Results in Faddeevsky (Paleogene) are more difficult to interpret in terms of climate changes, with a contrasted response of the δ15Norg between the base and the top of the section. At the Eocene-Oligocene transition, δ15Norg values, in agreement with clay minerals changes, recorded a significant drop in humidity. In addition, the concomitant drop in temperatures, associated with this transition, probably had no effect on the δ15Norg values. All those results highlight water availability as a first climatic control on δ15Norg values. Methodological and analytical limitations of the δ15Norg are also discussed. It is concluded that OM-rich samples (> 40%) are most probably not suitable for the protocol of preparation, which is currently used. Alternatively, direct measurements of δ15Norg values for organic pre-quaternary sediments are suggested, by analyzing kerogens of the samples. Eventually, the δ15Norg, combined with other paleoenvironmental markers, could be used to evaluate the modifications of the nitrogen cycle – mainly via water and nutrients availability – in terrestrial paleoecosystems.

Les météorites carbonées sont les objets les plus primitifs du système solaire. Ils contiennent jusqu'à 4 % de carbone, principalement présent sous forme de matière organique insoluble (MOI). Celle-ci contient des informations essentielles sur les processus d’organo-synthèse qui se déroulent dans le système solaire, qui sont jusqu'ici mal compris. Un modèle statistique a été récemment proposé pour la structure moléculaire de la MOI ainsi qu'une voie de synthèse possible pour le squelette hydrocarboné de cette macromolécule (Derenne et Robert, 2010). Le premier objectif de ce travail était de tester expérimentalement cette voie avec un plasma organique comme source de radicaux CHx. Ce dispositif a permis la formation de matière organique soluble et insoluble. La MOI a été analysée par les mêmes techniques que celles utilisées précédemment pour la MOI chondritique, révélant de nombreuses similitudes entre les deux matériaux et validant le mécanisme proposé. En outre, des analyses NanoSIMS ont révélé, à une résolution spatiale sub-micrométrique, de grandes variations isotopiques qui sont du même ordre de grandeur que celles observées dans la MOI chondritique. Ensuite, la source des hétéroatomes (N et O) dans la MOI a été expérimentalement étudiée en ajoutant des précurseurs contenant des heteroelements aux radicaux hydrocarbonés. En ce qui concerne l'azote, deux types de précurseurs ont été considérés : l’hexylamine comme source d'hydrures et l'azote moléculaire N2. Bien que les deux précurseurs conduisent à l'incorporation d'azote dans la MOI, les hydrures d'azote semblent être plus pertinents, d’après la nature des fonctions azotées formées. Deux types d'expériences ont été effectuées afin d'étudier la source potentielle d'oxygène dans la MOI chondritique. Elles ont été conçues pour tester les deux principaux scénarios proposés pour rendre compte de la présence d’oxygène dans la MOI chondritique : soit l’altération aqueuse sur le corps parent ou l’incorporation d’oxygène pendant l’organo- synthèse dans la nébuleuse solaire primitive. Lors de l’expérience simulant l'altération aqueuse, la composition chimique de la matière organique soluble et insoluble est en accord avec ce qui est observé dans la matière organique des météorites. En revanche, aucun élément en faveur de l'incorporation directe d’oxygène par des radicaux OH n’a pu être apporté. / Carbonaceous meteorites are the most primitive objects of the solar system. They contain up to 4% of carbon, mainly occurring as insoluble organic matter (IOM). This IOM contains key information about the organo-synthesis processes taking place in the Solar System, which are so far poorly understood. A statistical model was recently proposed for the IOM molecular structure along with a possible synthesis pathway for its hydrocarbon backbone (Derenne and Robert, 2010).The first aim of this work was to test experimentally this pathway using an organic plasma as a source of CHx radicals. This device allowed the formation of both soluble and insoluble OM. The IOM was analyzed through the same techniques as those previously used for the chondritic IOM, revealing numerous similarities between both materials and thus supporting the proposed pathway. Moreover, NanoSIMS analyses revealed large isotopic variations at a sub-micrometric spatial resolution that are commensurable with those observed in chondritic IOM.Then, the source of heteroatoms (N and O) into the IOM was experimentally investigated through the addition of heteroelement-containing precursors to the hydrocarbonaceous radicals. As for nitrogen, two types of precursors were considered: hexylamine as a source of nitrogen hydrides and N2. Although both precursors led to nitrogen incorporation in the IOM, nitrogen hydrides seem to be more relevant based on the nitrogen speciation. Two types of experiments were performed to investigate the potential source of oxygen in the chondritic IOM. They were designed to address the two main scenarios proposed in the literature to account for the origin of the oxygen in the chondritic IOM: either aqueous alteration on the asteroidal parent body or O incorporation during the organo-synthesis in the primitive solar nebula. When the aqueous alteration is mimicked, the chemical composition of the SOM and IOM makes this pathway a reasonable source of the chondrite oxygen moieties. In contrast, no evidence for direct incorporation of O from OH radicals could be brought.

La dynamique des matières en suspension joue un rôle primordial au sein de la zone côtière en étant le principal vecteur de matière particulaire depuis les sources (rivières) vers les puits (marges continentales, canyons sous-marins, océan profond). Le suivi de cette dynamique, notamment pendant les évènements de crues des fleuves et des tempêtes, est primordial afin d’estimer les budgets sédimentaires des marges continentales, de suivre l’évolution des habitats benthiques et de déterminer le rôle de cette dynamique dans le transport de contaminants. Cette thèse a pour objet l’étude des impacts de tels évènements sur la dynamique des particules en suspension au sein du Golfe du Lion (Méditerranée). Une approche multiplateforme, couplant les différentes plateformes de mesures existantes (campagne en mer, glider, satellite, mouillage, bouée côtière) et basée sur la mesure de la turbidité en terme quantitatif et qualitatif a été adoptée. Les résultats ont permis de décrire 1) la dynamique des néphéloïdes en fonction des forçages (vents, vagues, courants) durant des évènements de crue du Rhône et de tempête marine, 2) la variabilité spatiale et temporelle de l’assemblage particulaire lors de ces mêmes évènements par une caractérisation in situ et 3) de montrer le rôle des plateformes autonomes du type gliders dans le suivi de la dynamique des matières en suspension en zone côtière. / Coastal suspended particulate matter dynamics play a main role in the fate of land-derived material from the source (rivers) to sink (continental margins, submarine canyons, deep sea). The monitoring of this dynamic, especially during flooding and storm conditions, is decisive to understand factors impacting sedimentary budgets of continental margins, health of benthic habitats and spread of contaminants. The aim of this PhD is to study the impacts of such events on the suspended particles dynamics over the shelf of the Gulf of Lions (NW Mediteranean). A multi-platform approach, combining existing observation platforms (survey, glider, satellite, mooring and coastal buoy) and based on the measurement of the turbidity was adopted. Results enabled to describe 1) the impacts of forcings (winds, waves, currents) on the dynamics of nepheloid layers during flooding and storm conditions, 2) the variability of the particle assemblage during such events through an in situ characterization and 3) the role of gliders in the monitoring of suspended particles dynamics within the coastal zone.

L'objectif de ce travail était d'étudier les trois fonctions d'une colonne airlift sous dépression qui sont le pompage, les transferts gaz-liquide et l'extraction de matières particulaires par moussage-écumage. Le champ d'application ciblé concernait principalement le traitement des eaux aquacoles incluant l'extraction et la concentration de microalgues naturelles ou de culture. Chacune des fonctions a été étudiée séparément afin d'évaluer les capacités de l'airlift dans différentes conditions. L'étude de la fonction pompage a montré l'importance de la nature de l'eau, du type de diffuseur d'air, du débit gazeux injecté et du niveau de dépression appliqué. En eau douce, une forte coalescence des bulles est observée. Elle a pour conséquence une rétention gazeuse plus faible qu'en eau de mer. Le débit d'eau fourni par la colonne apparaît ainsi supérieur en eau douce (30 à 35 m3.h-1 contre seulement 10 à 20 m3.h-1 en eau de mer pour 5 m3.h-1 d'air injecté). A l'inverse, la hauteur de refoulement disponible est plus élevée en eau de mer (jusqu'à 0.8 m) qu'en eau douce (0.6 m maximum). Pour des circuits d'aquaculture où la perte de charge est faible, l'airlift est un système de pompage économique qui permet de réduire d'environ 40 % la consommation d'énergie par rapport à celle de pompes centrifuges. La colonne airlift présente également des capacités de transferts de matière comparables à celles de systèmes conventionnels. Les valeurs de KLa calculées pour la désorption du CO2 et comprises entre 0.002 et 0.01 s-1, sont environ quatre fois inférieures à celles obtenues pour le transfert d'oxygène par aération dans des conditions comparables. Les efficacités de transfert sont comprises entre 0.02 et 0.023 Kg.KW.h-1 pour le CO2 et entre 1.52 et 1.8 Kg.KW.h-1 pour l'O2. Les vitesses de transfert dépendent significativement du débit d'air, de la température, de la taille moyenne des bulles et de la présence d'aliments dans le bassin d'élevage. Elles sont peu affectées par la salinité, le niveau de dépression, la longueur du tube interne d'échange et le débit d'eau. Enfin, les capacités de séparation par moussage-écumage évoluent de façon positive quand le débit d'air et la taille des bulles sont réduits. L'efficacité globale d'extraction diminue avec l'augmentation de la concentration des produits extraits qui peut atteindre 130 fois la concentration initiale. La colonne à dépression apparaît ainsi comme un système multifonctionnel performant, même si l'efficacité maximale, pour chacune des fonctions, correspond à des conditions opératoires différentes. Ce procédé ouvre des perspectives de développement intéressantes dans des secteurs variés (de l'aquaculture au traitement des eaux industrielles). / The aim of this work was to study the three functions of a vacuum airlift, which are water pumping, mass transfer and foam fractionation. The investigations mainly focused on the treatment of fish culture water and on phytoplancton harvesting. Each function was studied separately, in order to assess the performance of the vacuum airlift with specific operating conditions. By studying the airlift pump, the effects of water and diffuser types, air injection conditions and depression level were shown. In fresh water, bubble coalescence was observed, which reduced gas holdup compared to sea water. Consequently, the water flow of the vacuum airlift appeared higher in fresh water than in sea water (30 to 35 m3.h-1 against 10 to 20 m3.h-1) for the same air flow rate (5 m3.h-1). Conversely, the available lift height was higher in sea water (up to 0.8 m) than in fresh water (0.6 m maximum). For low head aquaculture systems, the vacuum airlift may be an economical pumping system which allows a 40 % energy saving compared to centrifugal pumps. The vacuum airlift had a mass transfer efficiency similar to other gas transfer systems. The KLa values calculated for CO2 desorption ranged between 0.002 and 0.01 s-1. They were four times lower than those obtained for oxygen transfer in similar conditions. Mass transfer efficiencies ranged between 0.02 and 0.023 Kg.KW.h-1 for CO2 and between 1.52 and 1.8 Kg.KW.h-1 for O2. Mass transfer velocities significantly depended on air flow rate, water temperature, average bubble size and the presence of feed in the rearing tank. They are weakly depending on salinity, depression level, inner tube length or water flow. At last, foam fractionation increased when air flow and bubble size were reduced. The extraction efficiency decreased when the concentration of the extracted product increased (maximal concentration factor around130). The vacuum airlift appeared to be as a high-performance multifunctional system, even if the maximal efficiency for each of the functions corresponds to different operating conditions. This process could be used in a large scope of fields ranging from aquaculture to industrial water treatment.

Les lits de séchage de boues plantés de roseaux (LSPR) existent en France depuis le début des années 1990. Ceux-ci ont principalement été développés pour le traitement de boues issues de station boues activées en aération prolongée. Cependant, ce procédé est trop souvent associé à des problèmes de dysfonctionnements liés à des dimensionnements et des gestions mal maîtrisés. En effet, les installations souvent composées de 4 lits souffrent de performances insuffisantes avec une siccité qui avoisine seulement 15 % contre 30, voire 35 % au Danemark où la technique est largement répandue. Une meilleure connaissance des divers mécanismes en jeux contribuerait sans conteste à accroître les potentialités de cette filière. En outre, avec la mise en place croissante de SPANC, l'augmentation future du flux de matières de vidange à traiter nous a également amené à transposer ce procédé vers ce type de produit. Pour cela le suivi de 16 pilotes de 2 m² en phase de démarrage et d'une installation de taille réelle de type « boues activées en aération prolongée » (13 000 EH, 8 lits de 470m² en fonctionnement depuis 4 ans) a permis d'étudier l'influence de différentes qualités de boues (boues activées épaissies ou non, matières de vidange), de la charge organique, et de la fréquence d'alimentation sur les performances de déshydratation et de minéralisation. Après un an et demi de phase de démarrage, ce travail de thèse se focalise sur le fonctionnement au nominale du système. Les expérimentations menées sur les pilotes ont permis d'identifier les limites du système, et ainsi émettre des préconisations de dimensionnement et de gestion pour chacun des deux types de boue étudiés. Parallèlement, des expériences menées en laboratoire ont permis de d'étudier plus finement les phénomènes en cause. Notamment en répondant aux questions relatives à l'influence de la qualité de la boue. De plus, une étude mécaniste a également été menée pour identifier l'influence du drainage et de l'évapotranspiration des roseaux sur la déshydratation des boues. Enfin, les processus impliqués dans la stabilisation des boues ont également été étudiés. / Sludge drying reed beds exist in France since the early 1990s and have been mainly developed for activated sludge treatment. Nevertheless, these systems often operate badly due to unadapted design and management strategy. The usual design for these facilities consists of 4 beds each being alternately fed during a week. Performances are low with a dryness around only 15% against 30 or 35% in Denmark where this technology is widespread. A better knowledge of the mechanisms will indisputably increase the potentiality of this process. Besides, taking into account the obligation of regulatory control of on-site wastewater treatment, communities are now facing larger volumes of septage. Therefore, one of the main idea of this study is to also use drying reed beds for septage treatment. Thus, 16 pilots of 2m² each and a full–scale plant (13 000 p.e., 8 beds of 470m² in operation for 4 years) have been monitored to study the influence of the sludge quality (activated sludge thickened or not, septage and a mixture of both), the sludge loading rate, and the load frequency on the dewatering and mineralization efficiencies. After one and a half year of commissioning period, this thesis focuses on the nominal operating conditions. Experiments carried out on pilots allow the limits of the system to be identifying. Hence, design and management recommendations for both types of sludge studied can be established. Meanwhile, laboratory experiments have aimed at evaluating more precisely the phenomena involved in the system. We first consider the influence of the sludge quality on its treatment ability on sludge drying reed beds. In addition, a mechanistic study was also conducted to identify the influence of drainage and reeds evapotranspiration on the sludge dewatering. Finally, the processes involved in the sludge stabilization were also investigated.

Face au développement actuel des nanotechnologies, l'étude et la caractérisation des propriétés thermiques des couches minces et des nanomatériaux devient nécessaire pour le développement et la qualité des nouvelles technologies. Notre système expérimental a été conçu et mis en oeuvre dans le but d'étudier les différents phénomènes qui régissent l'interaction matière/laser nanoseconde en temps réel. Ce système est composé de deux méthodes optiques complémentaires : la réflectivité résolue en temps RRT et la pyrométrie infrarouge rapide PIR. Nous avons montré dans un premier temps la possibilité d'étudier en temps réel les modifications de l'état de surface d'une couche mince métallique déposée sur un substrat isolant, le phénomène de photoluminescence ainsi que la cinétique de fusion/resolidification et celle de l'ablation. De plus, nous présenterons une méthode originale afin de déterminer les propriétés thermiques (la capacité calorifique volumique et la conductivité thermique) des surfaces nanostructurées. L'analyse nécessite une préparation de l'échantillon ainsi que l'utilisation d'un modèle théorique éprouvé que l'on ajuste avec un algorithme d'optimisation sur nos relevés expérimentaux. / The recent development of nanotechnology has made the study and the characterisation of thermal properties of thin films and nanomaterials very important for the development and the quality of new technologies. Our experimental setup is designed and built in order to study different phenomena, in real time, that arise while the interaction of a laser with materials at the nanosecond scale. This system is composed of two complementary optical diagnostics, the time resolved reflectivity and the fast infrared pyrometry. First, we have shown the ability to study in real time the surface structural changes in the case of a thin metal layer deposited on an insulating substrate, the phenomenon of photoluminescence and the kinetics of melting/resolidification and also the ablation. In addition, we present a novel method in order to determine the thermal properties (volumetric heat capacity and thermal conductivity) of nanostructured surfaces. The analysis is based on the use of a proven theoretical model that is adjusted with an optimisation algorithm on our experimental measurements.

Les matrices d’excitation et d’émission de fluorescence (MEEF) sont utilisées pour caractériser la matière organique naturelle (MON). Afin de mieux exploiter ces informations, un algorithme trilinéaire, PARAFAC, est employé. Après l’élimination des diffusions Rayleigh et Raman et la correction de l’effet d’écran, cette méthode permet de séparer les composants spectraux présents dans les MEEF.Ce travail présente deux études : la qualification et la quantification de la MON selon son origine environnementale et le calcul des constantes de complexation de la MON et du cuivre sous forme ionique.Les composants spectraux et leurs intensités relatives sont calculés par PARAFAC à partir 1146 échantillons regroupés suivant les missions, leur type de milieu, ou le niveau de salinité. Pour étudier ces composants, une nouvelle représentation spectrale est proposée afin de mettre en évidence leur variabilité spectrale. Les résultats montrent que le regroupement d’échantillons d’origine diverse conserve le recouvrement spectral global et les intensités relatives. Sur l’ensemble du domaine spectral, les zones correspondant aux substances humiques sont peu variables, comparées à la zone protéinique.La complexation des métaux par la MON est analysée par une technique combinant quatre outils : l’ajout logarithmique d’ions métalliques, la mesure de MEEF, la méthode PARAFAC et l’algorithme PROSECE. La mesure du quenching de fluorescence ne se limite pas seulement à la modélisation d’une intensité de fluorescence mais à celle de l’intensité relative de chaque composant PARAFAC surpassant ainsi les méthodes utilisées jusqu’à présent. Finalement, l’application de cette technique originale permet de quantifier les propriétés de complexation de la MON à l'aide d'un modèle de complexation utilisant 2 sites de complexation par composant en utilisant la totalité du signal de fluorescence. / Fluorescence excitation and emission matrices (EEM) are used to characterize natural organic matter (NOM). To make best use of this information, PARAFAC, a trilinear algorithm is employed. After removing Rayleigh and Raman scattering and correction of the inner filter effect, this method allows separating the spectral components present in MEEF.This work presents two studies: the characterization and quantification of NOM according to its origin and calculation of environmental complexation constants of NOM towards copper as ionic form.Spectral components and their relative intensities are calculated by PARAFAC from 1146 samples gathered according to the missions, the medium type, or the salinity level. To study these components, a new spectral representation is proposed in order to highlight their spectral variability. The results show that even when samples spectra of various origins are clustered, the overall spectral overlap and the relative intensities remain almost similar. On the whole spectral range, areas corresponding to humic substances are quite variable, compared to the protein zone.Metal complexation by NOM is analyzed by combination of four tools: metal ions logarithmic addition, MEEF measurement, the PARAFAC dissociation method and the PROSECE modelling algorithm. Fluorescence quenching measurement is not only limited to the modelling of fluorescence intensity but also to the relative intensity of each PARAFAC-dissociated component though surpassing the methods used so far. Finally, the application of this improving technique leads to quantify NOM complexation properties using a two-complexing sites complexation model for each PARAFAC-dissociated component by using the whole fluorescence signal.