Le phloème est un tissu complexe composé de plusieurs types cellulaires, dont les cellules compagnes et les tubes criblés. Il permet le transport et l'allocation à longue distance de nombreux métabolites et de macromolécules. Il existe dans les tubes criblés des structures très spécifiques dont la fonction est inconnue. Par exemple le rôle des protéines phloémiennes PP2 (Phloem Protein 2) qui ont été de longue date décrite dans les tubes criblés, reste à définir. Les protéines PP2 présentent une activité de lectine et d'interaction avec des protéines de sève phloémienne, suggérant un rôle dans le transport de macromolécules dans le phloème.Nous avons étudié la fonction de deux membres de la famille, PP2-A1 et PP2-A2, chez l'espèce modèle Arabidopsis thaliana. Plusieurs approches ont été mises en œuvre pour étudier ces protéines ; une approche cytologique, la recherche de partenaire protéiques et la création de lignées dérégulées pour l'expression des gènes PP2. L'étude de la localisation de PP2-A1 avec des étiquettes fluorescentes dérivées de la GFP a été réalisée par microscopie confocale, dans les cellules compagnes et dans les tubes criblés ; elle a montré que cette protéine présente une localisation nucléo- cytoplasmique dans les cellules compagnes tandis qu'elle forme des agrégats fixés dans les tubes criblés. Ceci suggère que PP2-A1 est ancrée dans les tubes criblés, à la membrane plasmique ou à certains organites. Des résultats similaires ont été obtenus pour PP2-A2. Sur la base de cette première étude, nous permettant d'identifier in vivo avec précision les cellules compagnes et les tubes criblés, et en utilisant plusieurs marqueurs subcellulaires fluorescents de référence, nous avons réalisé une cartographie subcellulaire fine des cellules compagnes et des tubes criblés in vivo. Cette approche a permis de décrire in vivo l'organisation subcellulaire de ces cellules. Elle a révélé la présence de nombreux organites présents à la périphérie des tubes criblés et de nature énigmatique, suggérant une activité importante dans ces cellules, en accord avec des données récentes de protéome des tubes criblés. L'étude de lignées surexprimant des versions étiquetées de PP2-A1 et PP2-A2 nous a permis de mettre en évidence un phénotype altéré avec des plantes qui présentent un retard de floraison et une biomasse plus importante. Ces observations suggèrent que PP2-A1 et PP2-A2 pourraient avoir un rôle dans la signalisation à longue distance. Ces travaux, qui illustrent la complexité des cellules du phloème, apportent ainsi des éléments nouveaux sur les voies de signalisation à longue distance utilisées par les végétaux pour coordonner leur croissance et leur développement.

Les batteries, et en particulier les batteries lithium-ion (Li-ion), sont devenues des vecteurs de stockage de l'énergie particulièrement adaptés à l'avènement des très nombreuses applications portables (téléphones ou ordinateurs). Dans le but d'améliorer et de rendre plus sûrs ces vecteurs, il est impératif de pouvoir comprendre et caractériser de la manière la plus précise les matériaux les constituant et les interfaces les séparant. Pour cela, l'utilisation d'outils puissants et adaptés est essentielle, notamment depuis l'apparition de matériaux ayant une architecture à l'échelle nanométrique. Ainsi, l'utilisation de la Microscopie Electronique en Transmission (MET) est particulièrement prometteuse, pour sa capacité à analyser les propriétés morphologiques, structurales ou chimiques à cette échelle. Fort de ce constat, nous avons tenté de réaliser la première observation in situ dans un MET d'une batterie en cours de cyclage électrochimique. La première partie de ce manuscrit est dédiée à la présentation de la stratégie utilisée. En effet, les nombreuses difficultés liées à la fois à l'environnement du MET et à la nature même d'une batterie, nous ont forcé à faire des choix basés sur l'analyse de l'état de l'art, principalement en termes de matériaux, de technologies et d'équipements expérimentaux. Ainsi, ce projet est basé sur l'étude d'une microbatterie Li-ion tout solide. Le deuxième chapitre est lui consacré au procédé de fabrication par ablation laser de ces microbatteries tout solide, avec notamment la synthèse et la caractérisation de chacun des matériaux actifs constitutifs. La troisième partie décrit les solutions envisagées pour lever certaines des incertitudes qui avaient été identifiées. Nous avons ainsi réussi la première observation ex situ par MET d'une "nanobatteries" obtenue par découpe d'une microbatterie à l'aide d'un faisceau d'ions focalisés (FIB) dans un MEB à double faisceaux. Les analyses par MET entre des coupes de batteries après dépôt et ayant subi un cyclage électrochimique ont permis de mettre en évidence, pour la première fois, de nombreux dommages ou des mécanismes de détérioration des interfaces. Les premiers essais, et notamment la configuration utilisée, n'ayant pas permis de réaliser les premiers tests de cyclage in situ dans un MET, plusieurs modifications ont dû être opérées, qui sont présentées dans le dernier chapitre. Ce nouveau design a permis d'expérimenter un cyclage in situ sur des "nanobatteries" et de mettre en lumière les derniers challenges à relever.

Les plasmons de surface (SP) sont des modes du champ électromagnétique confinés à l'interface entre un métal et un diélectrique. De par leur nature hybride, les SP permettent de concentrer et manipuler la lumière à des échelles sub-longueur d'onde. Ces propriétés sans précédent suscitent un grand intérêt, en particulier pour le transport et le traitement de l'information quantique mais aussi pour le contrôle de l'émission spontanée d'émetteurs fluorescents. Les études présentées dans ce manuscrit s'intéressent au couplage de nanostructures plasmoniques avec des nanoparticules luminescentes. L'outil utilisé est un microscope optique en champ proche (SNOM) dans lequel la nano-source de lumière est un nano-objet fluorescent attaché en bout de pointe (sonde active). Cette technique permet à la fois d'augmenter la résolution théorique accessible en SNOM mais aussi de positionner la sonde avec une précision nanométrique et de l'exciter directement grâce à la lumière laser injectée dans la fibre optique. En utilisant uniquement la lumière émise par l'objet, ces pointes ouvrent la voie à des études originales en nano-optique et en plasmonique. Dans ce travail de thèse, deux aspects distincts ont été abordés. D'une part, nous avons étudié les propriétés des plasmons de surface dans le régime de la plasmonique quantique en utilisant pour cela une sonde active fabriquée à base d'un émetteur de photons uniques, le centre NV (nitrogen-vacancy) contenu dans les nano-diamants. Les résultats fondamentaux obtenus sur ce système permettent d'envisager de nombreuses expériences en plasmonique quantique. D'autre part, le travail de développement des sondes actives à base de nanocristaux de YAG (yttrium-aluminum garnet) dopés au cérium a été poursuivi. Ces sondes nous ont permis de démarrer de nouvelles études sur les résonances plasmoniques localisées de particules colloïdales en or.

L'objectif de ces travaux est la synthèse molécules destinées à la formation de fils moléculaires par auto-assemblage. La reconnaissance sélective d'un noyau imidazole par une porphyrine de zinc à anse phénanthroline est utilisée comme outil pour l'assemblage. Plusieurs variations structurales ont été apportées aux blocs d'assemblage de manière à explorer différentes possibilités de contrôle sur la formation des fils moléculaires. Sont présentés dans ce document, les synthèses des molécules, ainsi qu'une partie des études réalisées pour interpréter la nature des assemblages formés à la fois en solution, mais également sur des surfaces. La microscopie à force atomique a mis en évidence des espèces linéaires régulières auto-assemblées dont la formation est assistée par la surface.

Avec les dernières avancées en matière de nanotechnologies, il est devenu possible de concevoir, avec une grande efficacité, de nouveaux dispositifs et systèmes nanométriques. Il en résulte la nécessité de dé- velopper des méthodes de pointe fiables pour la nanomanipulation et la nanocaractérisation. La détection directe par l'homme n'étant pas une option envisageable à cette échelle, les tâches sont habituellement effectuées par un opérateur humain expert à l'aide d'un microscope électronique à balayage équipé de dispositifs micro-nanorobotiques. Toutefois, en raison de l'absence de méthodes efficaces, ces tâches sont toujours difficiles et souvent fastidieuses à réaliser. Grâce à ce travail, nous montrons que ce problème peut être résolu efficacement jusqu'à une certaine mesure en utilisant les informations extraites des images. Le travail porte sur l'utilisation des images électroniques pour développer des méthodes automatiques fiables permettant d'effectuer des tâches de nanomanipulation et nanocaractérisation précises et efficaces. En premier lieu, puisque l'imagerie électronique à balayage est affectée par les instabilités de la colonne électronique, des méthodes fonctionnant en temps réel pour surveiller la qualité des images et compenser leur distorsion dynamique ont été développées. Ensuite des lois d'asservissement visuel ont été développ ées pour résoudre deux problèmes. La mise au point automatique utilisant l'asservissement visuel, développée, assure une netteté constante tout au long des processus. Elle a permis d'estimer la profondeur inter-objet, habituellement très dfficile à calculer dans un microscope électronique à balayage. Deux schémas d'asservissement visuel ont été développés pour le problème du nanopositionnement dans un microscope électronique. Ils sont fondés sur l'utilisation directe des intensités des pixels et l'information spectrale, respectivement. Les précisions obtenues par les deux méthodes dans différentes conditions exp érimentales ont été satisfaisantes. Le travail réalisé ouvre la voie à la réalisation d'applications précises et fiables telles que l'analyse topographique, le sondage de nanostructures ou l'extraction d'échantillons pour microscope électronique en transmission.

Dans les supraconducteurs de type II, le champ magnétique pénètre le matériau sous forme de vortex, tourbillon de courants supraconducteurs circulant autour d'un c¿ur normal. Dans les travaux de cette thèse, nous montrons comment le confinement d'un système à une échelle comparable à la longueur de cohérence ? nanométrique modifie sensiblement ses propriétés supraconductrices.Cette étude est menée dans des nanostructures de plomb déposé in-situ sur un substrat de silicium (111), puis mesurées par spectroscopie à effet tunnel, sous UHV, à 300 mK et sous champ magnétique.En confinement extrême (taille latérale D<

Dans la partie expérimentale, j'ai étudié quatre split-ring resonators (SRRs) de tailles et de formes légèrement différentes fabriqués par une technique de lithographie électronique adaptée à une étude EELS. Les expériences EELS m'ont permis de détecter les premiers modes propres plasmons de surface (SPs) de ces SRRs dans le domaine du visible et du proche infra-rouge. Les simulations numériques ont par ailleurs montré que la distribution spatiale des SPs dans les SRRs est similaire à celle d'une onde stationnaire plasmonique d'une nanoantenne de même section et de même longueur, alors que ce n'est pas le cas pour le champ électrique. De plus, par rapport à une nanoantenne, le couplage entre les deux pattes du SRR introduit un espacement en énergie différent entre les modes pris successivement, alors que la séparation en énergie entre les modes symétriques en charge d'une part et les modes antisymétriques d'autre part peut encore être maintenue dans un SRR. Dans la partie théorique, j'ai introduit un nouveau type de modes propres quasistatiques, appelés modes propres géométriques qui sont indépendants de l'énergie et de la nature des milieux mis en jeu mais qui dépendent seulement de la forme de la particule étudiée. Ces modes propres m'ont permis d'obtenir, pour la première fois, une expression universelle de la densité locale d'états électromagnétiques (EMLDOS) pour un système plasmonique et de préciser les quantités qui sont mesurées dans les expériences EELS et SNOM. Finalement, une densité d'états pour les modes propres géométriques ne dépendant que de la forme de la particule a été introduite, par analogie avec la EMLDOS "standard" pour les modes propres d'énergie.

Les mécanismes de déformation de trois polymères semi-cristallins à morphologie sphérolitique ont été étudiés par microscopie à force atomique in situ à l'aide d'une machine de traction. Le polyamide 6, le polybutène et le polycaprolactone utilisés lors de cette étude se déforment tous par fragmentation lamellaire. Des micro-craquelures ont également été observées dans le polybutène. Ces deux mécanismes s'amorcent dès la fin du domaine élastique. Ils sont tous deux à l'origine d'une déformation permanente et d'une dégradation des propriétés mécaniques. Ces constations expérimentales ont conduit à l'hypothèse d'un couplage entre plasticité et endommagement. Après avoir identifié la contribution visqueuse pour chaque matériau, l'endommagement et la déformation plastique ont été mesurés par des essais de traction charge/décharge. Il s'est avéré que dans les trois matériaux de l'étude, l'évolution du dommage en fonction de la déformation plastique suit une unique loi malgré les nombreuses différences structurales (épaisseur des lamelles, diamètre des sphérolites, température de transition vitreuse . . .). Une loi de comportement a été établie d'une part sur le concept qu'un polymère semi-cristallin est constitué d'un réseau macromoléculaire bridé par la structure cristalline et d'autre part sur la constatation que la destruction de la structure cristalline induit un endommagement régi par la loi précédemment identifiée. Cette loi a été implémentée dans un code de calcul éléments finis. Elle permet de reproduire très convenablement les essais de traction monotones et cycliques de l'étude et de prédire le comportement en relaxation des polymères semi-cristallins.

Les globules gras du lait sont entourés d’une membrane biologique extrêmement complexe en composition et en structure, appelée MFGM (milk fat globule membrane). L’investigation de cette membrane, in situ dans le lait, par microscopie confocale nous suggère que les lipides polaires à haute température de transition de phase (Tm) forment des domaines en phase gel ou liquide ordonné, dispersés dans une phase continue fluide. Sur la base de cette observation, ce projet vise à comprendre en quoi la composition en lipides polaires laitiers et leur état de phase peuvent moduler les propriétés élastiques de la MFGM, en vue d’une meilleure maîtrise de la stabilité des globules gras en industrie laitière.L’hétérogénéité mécanique générée par la coexistence de différents types de phase a ainsi été caractérisée par spectroscopie de force AFM en utilisant des bicouches de lipides modèles de la membrane réelle, à basse (T<Tm) et haute températures (T>Tm). Pour analyser finement les déterminants de l’élasticité de la membrane, et tenir compte de la courbure, une étude approfondie des effets de l’état de phase et de la composition hétérogène en lipides polaires a été entreprise par spectroscopie de force atomique, en complément d’une analyse structurale par microscopie électronique ou diffraction des rayons X. Nous y avons montré, en particulier, que la présence de molécules de longueur de chaîne acyles et d’insaturation variables rend les membranes de sphingomyéline de lait en phase gel moins rigides qu’attendu, bien que significativement plus rigide qu’une membrane fluide. Cette approc / The milk fat globules are enveloped by a biological membrane, called MFGM, of highly complex composition and structure. Investigation of this membrane, in situ in milk, using confocal microscopy suggested that polar lipids with high transition temperature (Tm) form domains in gel or liquid-ordered phase, dispersed in a continuous fluid phase. From this observation, the aim of this project was to understand how the composition and organization of dairy polar lipids can modulate the elastic properties of the MFGM, in order to better control stability of the fat globules in the dairy industry. The mechanical heterogeneity created by the coexistence of phases was then characterized by AFM force spectroscopy using lipid bilayers models at low (T<Tm) and high temperatures (T>Tm).In order to closely analyze the factors that direct membrane elasticity, force spectroscopy measurements were undertaken on curved liposome membranes, in combination with structural characterization by TEM and SAXS. We showed, in particular, that heterogeneity in acyl chain length and unsaturation made gel-phase milk sphingomyelin membranes less rigid than expected, although more rigid than a fluid phase membrane. This approach was finally applied to native milk fat globules, where mechanical heterogeneity was visible. However, elasticity values were somewhat different from those calculated on model systems, probably because of the presence of membrane proteins.

Le diamant est le semi-conducteur par excellence pour les composants électroniques de puissance. Par conséquent, la technique de croissance du diamant et les dispositifs à base de diamant ont été largement étudiés dans le monde entier au cours des deux dernières décennies. A ce jour, les diodes Schottky à base de diamant sont les composants les plus avancés et les plus prometteurs. Cependant, pour remplacer Si et SiC dans cette filière technologique, des progrès importants dans la technologie du diamant sont nécessaires.L'amélioration de l’électronique de puissance dépend non seulement des caractéristiques intrinsèques du semi-conducteur mais aussi de l'architecture du dispositif. Les dispositifs verticaux et pseudo-verticaux offrent nombreux avantages comme la faible résistance spécifique, la haute tension de rupture et une taille réduite. De plus, la conception tridimensionnelle (3D) permet de réduire le champ électrique à l'intérieur du matériau et de tirer parti des qualités exceptionnelles du diamant si le mécanisme de croissance de ce matériau sur un substrat structuré était plus étudié et mieux compris.Ainsi, le but de ce manuscrit de thèse est de comprendre les mécanismes qui régissent la reprise de croissance en homoépitaxie sur un substrat structuré 3D en diamant. Pour atteindre cet objectif, les principaux mécanismes de la croissance CVD sur substrat gravé sont étudiés expérimentalement par microscopie électronique en transmission grâce à une approche stratigraphique originale qui permet de suivre la direction de croissance et la génération de défauts aux différentes étapes de la croissance. L’observation de divers secteurs de croissance, d’une tendance générale à la planarisation, et le rôle important joué par la concentration de méthane qui gouverne la vitesse de croissance, sont les principaux résultats de cette étude. Divers modèles d’interprétation allant de l’échelle atomistique à l’échelle macroscopique sont discutés. L'origine des dislocations, et des autres défauts étendus et superficiels a été déterminée. Les basses concentrations de méthane ont permis une croissance 3D de haute qualité. La reprise de croissance sur des micro-terrasses est présentée comme une alternative pour l’obtention de grandes surfaces sans défauts. Une nouvelle méthode basée sur le renforcement par solution solide est introduite comme alternative à la cathodoluminescence pour évaluer le dopage dans les régions riches en dislocations, où les défauts empêchent l’observation d’excitons. Tous les résultats obtenus ont été pris en compte pour réduire le nombre d’étapes technologiques nécessaires pour fabriquer des composants à architecture 3D en diamant (diode Schottky ou même MOSFET). Dans le cas des diodes Schottky, le procédé et l’architecture proposés ont les avantages suivants :- « Filtrer » les dislocations.- Permettre d’étendre la région de champ arbitrairement.- Eviter certaines étapes de photolithographie.- Améliorer le contact ohmique, par croissance d’une couche p+ sur une facette {111}. / Diamond is the ultimate semiconductor for power electronic devices. Consequently, diamond growth techniques and diamond-base devices have been intensively investigated over the last two decades all over the world. Among these power devices, diamond based Schottky diodes are the most advanced. However, for diamond to substitute present Si and SiC for power electronics, a substantial technological progress is still needed.The improvement of power devices depends not only on the intrinsic characteristic of the semiconductor, but also on the device architecture. Vertical and pseudo-vertical devices offer many advantages such as low-specific on-resistance, high breakdown voltage and a smaller size. Moreover, three-dimensional (3D) design allows to reduce the electric field inside the material and would make the most out of the superb material qualities of diamond, if only the diamond growth mechanism over patterned diamond substrates would be better studied and understood.Thus, the aim of this thesis manuscript is to understand the mechanisms governing the three-dimensional (3-D) shaped diamond substrates homoepitaxial overgrowth, in order to implement them in the design and fabrication of a Schottky device.To reach this goal, the main mechanisms of CVD growth over patterned substrates were experimentally investigated by transmission electronic microscopy using a novel stratigraphic approach that allowed to follow the growth direction and generation of defects at various stages. Evidence was provided for many sectors of growth, and a tendency to planarization, while the methane concentration and resulting growth rates were shown to be key parameters. Various interpretation models, from the atomistic to the macroscopic scale, were discussed. The origin of dislocations, and of other extended and superficial defects was determined. Low methane concentrations led to high quality 3-D overgrowth. The overgrowth of micro-terraces is proposed as a method to achieve large areas free of defects. A novel method based in solid solution strengthening was introduced as an alternative to cathodoluminescence to evaluate boron doping in dislocation-rich regions where extended defects usually hinder this approach. All the results obtained above have been taken into account to reduce the number of technological steps leading to a diamond based 3D device (Schottky diode or even MOSFET). In the case of Schottky diodes, a 3D design was proposed with the following advantages:- To “filter” dislocations.- To allow an arbitrary large field region.- To spare photolithography steps.- To improve ohmic contacts, as the p+ layer is grown on a {111} facet.