Le sujet de cette thèse est l'observation de parois de domaines ferromagnétiques dans des nanofils cylindriques, ainsi que leur dynamique sous champs magnétiques appliqués. Ces nanostructures ont été électrodéposées par mes collègues dans des membranes d'alumine nanoporeuse servant de gabarits à géométrie adaptable. Les matériaux sont des alliages magnétiques doux de FeNi ou CoNi ; les diamètres vont de 150 nm à 250-300 nm, avec une longueur typique de 30 µm.Mon travail a d'abord englobé des développements instrumentaux de porte-échantillons et d'électronique haute fréquence visant au déplacement de parois sous champ. J'ai étudié cette dernière grâce au dichroïsme magnétique circulaire des rayons X couplé à la microscopie électronique de photoémission (XMCD-PEEM), en géométrie dite de transmission ou d'ombre. Cette technique synchrotron permet le suivi de la configuration interne de paroi avant et après déplacement ; en raison de la forte reproductibilité requise par le XMCD-PEEM résolu en temps, la dynamique en temps réel est pour le moment inaccessible.La réponse des parois de domaines ferromagnétiques à un champ magnétique est notoirement caractérisée par leur mobilité, c'est-à-dire le rapport de la vitesse atteinte sur le champ. Dans les nanofils cylindriques, un ingrédient nouveau apparaît dans le cas d'un type de paroi absent dans les bandes plates : la paroi à point de Bloch (Bloch point wall, BPW). Non seulement cette paroi comporte une singularité micromagnétique, c'est-à-dire un point où l'aimantation disparaît (le point de Bloch), mais elle possède également un degré de liberté discret représentant le sens d'enroulement d'aimantation autour de l'axe du fil. Il a été prédit que le déplacement de BPW sous champ suffisamment intense résulte en la sélection de l'un des deux seuls sens possibles. En d'autres termes, un des deux enroulements devient instable. Dans cette thèse, je rapporte l'observation expérimentale de cette sélection dans une majorité de déplacements de BPW.Il n'a pas été possible de mener des mesures de mobilité, néanmoins, mes expériences ont mis en évidence des transformations jusqu'ici non prévues en simulation entre types de parois. La BPW contenant un défaut topologique (le point de Bloch lui-même), ce comportement inattendu remet en question la protection topologique parfois attribuée aux textures topologiquement non-triviales. Bien que rappelant la conversion entre parois transverse et vortex dans les bandes, ces transformations dans les nanofils cylindriques impliquent des configurations micromagnétiques topologiquement non-équivalentes, par contraste avec les parois des bandes sus-mentionnées. De plus, la toute relative stabilité observée des types de parois suggère la prudence dans l'interprétation de future mesures de mobilité dans de tels systèmes dès lors que la configuration interne de paroi n'est pas résolue.En-dehors de tels échantillons électrodéposés, j'ai également étudié un nanofil cœur-coquille crû verticalement par des collègues. Cette nanostructure cylindrique créée par dépôt induit par faisceau d'électron focalisé (FEBID) possèdait un cœur nanocristallin de cobalt et une coquille de platine. Sa configuration magnétique a été également étudiée par XMCD-PEEM en transmission. Contrairement au fils précédemment mentionnés et posés sur leur substrat sur toute leur longueur, cet échantillon cœur-coquille était vertical et sans modulations de diamètre. En revanche, la géométrie coudée du fil a été conçue pour favoriser le piégeage de parois. Dans cette configuration innovante d'imagerie, le défi a été de remonter autant que possible à l'état magnétique du fil ; il m'a été possible de démontrer la présence d'au moins une paroi de domaine. / The thesis is concerned with the observation of ferromagnetic domain walls in cylindrical nanowires, as well as their dynamics under applied magnetic fields. These nanostructures were electrodeposited by colleagues of mine into nanoporous alumina templates with a tailored pore geometry. The materials are soft FeNi or CoNi alloys; the diameters range from 150 nm to 250-300 nm, with a typical length of 30 µm.My work first comprised experimental developments of sample holders and high-frequency electronics towards field-induced domain wall motion. The latter I investigated with X-ray Magnetic Circular Dichroism coupled to transmission PhotoEmission Electron Microscopy (XMCD-PEEM). This synchrotron-based technique allows to monitor the internal domain wall configuration before and after displacement; due to the stringent requirements of time-resolved XMCD-PEEM experiments in terms of reproducibility, the real-time dynamics is out of reach as of yet.The response of ferromagnetic domain walls to applied magnetic fields is notably characterized by their mobility, i.e. the ratio of attained velocity to field strength. In cylindrical nanowires, a novel ingredient emerges in the case of one domain wall type that is absent in flat strips: the Bloch point domain wall. Not only does this domain wall host a micromagnetic singularity, that is to say a point where magnetization vanishes (the Bloch point), but it also possesses a discrete degree of freedom representing the sense of magnetization winding around the nanowire axis. It has been predicted that Bloch point wall motion under sufficiently high fields leads to this degree of freedom selecting one of its only two possible values. In other words, one winding becomes unstable. I report in this thesis experimental evidence of such a selection in a majority of Bloch point wall motion events.Although mobility measurements could not be carried out, my experiments have furthermore evidenced transformations between domain wall types that had not been predicted in simulations. Since the Bloch point wall contains a topological defect (the Bloch point itself), this unexpected behaviour questions the sometimes argued protection attributed to topologically non-trivial textures. While reminiscent of the well-known conversion between transverse and vortex walls in strips, these transformations in cylindrical nanowires involve topologically non-equivalent micromagnetic configurations, in contrast with the aforementioned transverse and vortex walls. Moreover, the observed only relative stability of domain wall types suggests caution in the interpretation of future mobility measurements in such systems, if the internal wall configuration cannot be resolved.Aside from such electrodeposited samples, I have also studied an upright core-shell nanowire grown by colleagues with Focused-Electron-Beam-Induced Deposition. This nanostructure featured a nanocrystalline cobalt core and a platinum shell. Its magnetic configuration was investigated with transmission XMCD-PEEM as well. Contrary to the aforementioned horizontally-lying wires, the core-shell sample was vertical with no diameter modulations. On the other hand, the geometry featured bends engineered to favour domain wall pinning. In this novel imaging configuration, the challenge was to recover as much of the nanowire's magnetic state as possible. I was able to demonstrate the presence of at least one domain wall.

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La rhéologie et la photonique de divers systèmes biologiques complexes allant des protéines jusqu'aux bactéries et cellules ont été étudiées dans cette thèse. Ces travaux se basent sur deux grands thèmes, où le premier traite la modification des surfaces solides avec des molécules biologiques tandis que le second se concentre sur l'étude des effets des différentes drogues sur des cellules malignes, et non malignes par des techniques microscopiques complémentaires. Dans ce travail, des matrices orientées de films de polyélectrolytes/membrane pourpre ont été produites et étudiées en fonction de différentes conditions physico-chimiques. Des peptides spécifiques présentant de propriétés de reconnaissance de surface pour le ZnSe et le Si ont été isolées par la technologie de Phage Display. Le peptide de Si a été utilisé dans la détection des molécules avec une microcavité de silicium poreux, et ceci a montré un meilleur seuil de détection comparé à celui des autres méthodes classiques de fonctionnalisation. Le peptide spécifique de ZnSe a été utilisé afin de démontrer son utilité pour la préservation de l'activité et structure secondaire native des biomolécules adsorbées. Concernant les cellules, une différence de réponse, entre deux types de cellules épithéliales mammaires malignes MCF-7 et non-malignes HMEC184A1, sous traitement avec la curcumine, a été démontrée sur les cellules vivantes et fixées. Après, une évaluation des forces d'interaction entre un agent clinique anticancéreux cetuximab (CET) et EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor) sur la surface des cellules de carcinome épithéliales A431 a été réalisé via la microscopie à force atomique en mode force. Une différence sur l'élasticité des cellules et sur les forces de liaison EGFR-CET a été notée quand le CET a été combiné avec d'autres drogues thérapeutiques. Les résultats de nos études d'imagerie fonctionnelle pourraient ouvrir de nouvelles voies dans la recherche de traitements contre le cancer. / The rheology and photonics of various complex biological systems ranging from proteins to bacteria and cells have been studied in this thesis. The work is organized around two major themes where the first one deals with surface modifications for adsorption of biological molecules while the second one focuses on comparative studies of non-malignant and cancerous cells under the effect of various drugs, using complementary microscopic techniques. In this work, oriented polyelectrolyte/purple membrane matrices have been produced and studied under different physico-chemical conditions. Peptides with surface recognition properties for the ZnSe and Si semiconductors have been isolated by Phage Display technology. The Si specific peptide has been used in detection of molecules with a porous silicon microcavity, providing a considerably enhanced detection resolution compared to traditional functionalization methods. The specific peptide of ZnSe has been used to demonstrate its utility in preservation of activity and native secondary structure of biomolecules in their adsorbed form. In the second part of my work concerning the cells, a different response (in morphology and elasticity) under treatment with curcumin, for two types of malignant MCF-7 and non-malignant HMEC184A1 mammary epithelial cells was demonstrated on living and fixed cells. Then, an evaluation of binding interactions between a clinical anticancer agent Cetuximab (CET) and the Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) on the surface of epithelial carcinoma A431 cells was performed via force mode atomic force microscopy. A difference was noted on the elasticity of cells and also on the EGFR-CET binding forces when CET was combined with other therapeutic drugs. The results of our functional imaging studies might open new avenues in the research for treatments against cancer.

Les microscopies optiques super-résolues aident à mieux comprendre certains mécanismes biomoléculaires, notamment au sein des neurones. Nous avons construit un tel microscope de type STED (STimulated Emission Depletion) pour observer des défauts azote-lacune (NV) fluorescents dans le diamant, et avons atteint une résolution de 50 nm. À plus long terme, cet instrument permettra d’étudier l’organisation macromoléculaire de protéines impliquées dans la plasticité synaptique, et marquées avec des nanodiamants (ND) fluorescents. Dans cette perspective, nous avons étudié la limite de résolution du STED pour des ND de tailles sub-longueur d’onde. Nos expériences, menées avec l’équipe de Stefan Hell (Max Planck Institute for Biophysical Chemistry) ont montré que la taille du spot STED d’un NV dans un ND pouvait atteindre 10 nm, performance similaire à celle obtenue dans un diamant macroscopique. Nous pouvons aussi résoudre plusieurs centres NV dans un ND séparés de seulement ~15 nm. Ces résultats sont en accord avec les simulations numériques faites par l’équipe de Jean-Jacques Greffet (Laboratoire Charles Fabry). En parallèle, nous avons démontré l’internalisation spontanée de ND fluorescents dans des neurones corticaux d’embryons de souris en culture primaire, et étudié leur colocalisation avec des vésicules du réseau trans-Golgi. Enfin, nous avons débuté l’étude du trafic des vésicules contenant les ND et montré qu’il dépend du réseau de microtubules. Les paramètres du mouvement sont compatibles avec ceux des moteurs moléculaires, mais nous nous attendons à ce qu’ils soient différents dans le cas de la surexpression de protéines impliquées dans le trafic (travail en cours). / Super resolution microscopy techniques are a useful tool to understand some biomolecular mechanisms, particularly in neurons. We have built such a STED (STimulated Emission Depletion) microscope for observing Nitrogen-Vacancy (NV) fluorescent defect in diamond, and have reached a resolution of 50 nm. In the longer term, this instrument will study the macromolecular organization of proteins involved in synaptic plasticity and marked with fluorescent nanodiamonds (ND). In this context, we studied the resolution limit of STED for ND of subwavelength size. Our experiments, conducted with the team of Stefan Hell (Max Planck Institute for Biophysical Chemistry) showed that the STED spot size of an NV in ND could reach 10 nm, which is similar to performances obtained in a macroscopic diamond. We can also resolve several NV centers, which are separated from only ~15 nm in the same ND. These results are in agreement with numerical simulations carried out by the team of Jean-Jacques Greffet (Laboratoire Charles Fabry). In parallel, we have demonstrated the spontaneous internalization of fluorescent ND in primary culture of cortical neurons from mouse embryos, and studied their colocalization with vesicles of the trans-Golgi network. Finally, we started the study of trafficking vesicles containing ND and showed that it depends on the microtubule network. The motion parameters are compatible with those of molecular motors, but we expect them to be different in the case of overexpression of proteins involved in traffic (work in progress).

Plusieurs structures hiérarchisées des fluorures de fer et de nickel avec des matrices carbonées ou métalliques ont été obtenues par deux voies de fluoration : fluoration gaz-solide de nanoparticules par le fluor moléculaire pur ou par fluoration en milieu liquide via l’agent fluorant NH 4 F. Les différentes nanostructures des matériaux ainsi préparées ont été caractérisées par les techniques classiques de microscopies électroniques, de spectroscopies vibrationnelles (infrarouge et Raman) ou encore d’analyse thermogravimétrique. En complément, la diffraction des rayons X a permis d’étudier les matériaux tant à l’ordre global, qu’à l’ordre local par affinement et analyse PDF sous rayonnement synchrotron. Ainsi, les conditions de synthèse et les mécanismes de formation de différents assemblages de type 0D avec des structures core-shell nickel/fluorure de nickel ; mais aussi 1D avec des nanotubes de carbone double parois remplis par du fluorure de fer, ou encore 3D (« flower-like ») avec le greffage de nanoparticules de fluorures de nickel en surface de nanotubes de carbone simple ou multi parois ont pu être appréhendés. Finalement, les nanostructures les plus adaptées à la diffusion des ions lithium (particules core-shell et flower-like) ont finalement été testées comme matériaux de cathode. / Some hierarchized structures made of iron or nickel fluorides together with carbonaceous or metallic matrix were obtained owing to two fluorination ways : solid-gas fluorination proceeding by pure molecular fluorine gas or fluorination in liquid media using NH 4 F in solution. The different nanostructures have been characterized thanks to classical technics such as electronic microscopies, vibrational spectroscopies (infrared and Raman) or thermogravimetric analysis. Many attentions have been paid to determine the global and local structures by using X-ray diffraction, refinement of the diffraction pattern by Rietveld analysis or Pair Distribution Function analysis on pattern registered on synchrotron. So, the synthesis conditions and the formation mechanism of various assemblies have been carried out on 0D core-shell nickel/ nickel fluoride, 1D double-walled carbon nanotubes filled with iron fluoride or 3D single and multi-walled carbon nanotubes decorated with flower-like nickel fluoride. Finally, the nanostructures the most favorable to lithium-ion diffusion (core-shell and flower like nanostructures) have been used as electrode in secondary lithium batteries.

Carbon is a fascinating element which can be observed in a large variety of morphologies and atomic structures due to its chemical ability to form different hybridizations. The present PhD thesis proposes the synthesis of several carbon-based materials using a unique and quite simple technique: the oxy-acetylene combustion flame method. From crystalline sp3- diamond to planar sp2- graphite, from the unidirectional nanotubes, needles and rods to bidimensional petals, a large variety of carbon materials are synthesized under the atmospheric pressure. These various carbon forms have been produced using a set of different experimental parameters. Both the input gas ratio and the substrate temperature are found to play a key role in the synthesis of these new carbon materials. The high quality of the graphitic phases can be correlated to the large acetylene content in the gas and to the high temperature of the substrate. Some specific morphologies such as petal-like single graphite crystals have been synthesized. Their sizes reach up to 20 mm. These bidimensional carbon materials are of particular importance to investigate fundamental physics in ideal low-dimensional systems. Polyhedral graphite crystals, which exhibit a unidirectional morphology, have also been produced. Their crystal structure is found to be highly graphitic although they display a cylindrical/polyhedral shape. Preliminary measurements of their field emission properties reveal a huge emission current, which is higher than the emission current obtained for multi-wall carbon nanotubes. The latter have also been synthesized in large amount and high quality using our oxy-acetylene combustion flame technique. At last, using again the same experimental set-up, a crystalline carbon nitride phase has been synthesized for the first time using a specific molecule called “melamine” as an organic precursor. Several experimental techniques, such as Energy Dispersive X-ray (EDX), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS), X-ray diffraction and Raman and infra-red spectroscopies have been used to analyze both the chemical composition and the crystalline structure of this new material, revealing a graphitic-C3N4 phase.

Les tokamaks sont les machines d'étude en vue de produire de l'énergie par fusion contrôlée de deux noyaux isotopes de l'hydrogène dans un plasma chaud confiné magnétiquement. Un des problèmes est celui de l'interaction plasma-paroi. L'élément principal composant les parois soumises aux plus forts flux est le carbone qui donnent lieu à des phénomènes complexes d'érosion. Ceci provoque la formation de dépôts ou de poussières qui sont potentiellement réactives en cas d'ouverture accidentelle de la machine. Un autre inconvénient est que ces dépôts contiennent du deutérium et potentiellement du tritium pour ITER. Cette rétention du combustible extrapolée à ITER est critique. Dans le but d'éclaircir le rôle des dépôts dans la rétention, nous avons caractérisé par différentes méthodes complémentaires les échantillons prélevés à des endroits similaires (neutraliseurs) de deux tokamaks : Tore Supra (France) et TEXTOR (Allemagne). Les volumes poreux accessibles et la distribution de taille des pores de ces dépôts sont déterminés par l'analyse d'isothermes d'adsorption de méthane et d'azote par les méthodes BET, Dubinin-Radushkevich, $\alpha$s et la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Afin de tenter de comprendre les mécanismes de croissance, nous avons également étudié la structure globale des dépôts. Nous montrons par Microscopie Electronique à Transmission (MET) et microspectrométrie Raman qu'ils sont non amorphes mais néanmoins très désordonnés. Nous avons également montré la présence de nanoparticules (4 à 70 nm de diamètre). Nous montrons que les nanoparticules sont comparables aux noirs de carbone : les nanoparticules sont donc sans doute formées en phase homogène dans le plasma de bord. Nous mettons alors en évidence un double processus de croissance : homogène et hétérogène.

Le projet vise à développer une nouvelle approche méthodologique dans le but d'améliorer l'utilisation combinée de plusieurs techniques de microscopies infrarouge et X lors de l'analyse de fragments de peintures. Historiquement et ordinairement, les fragments de peintures sont préparés en coupes épaisses polies et les analyses sont réalisées à la surface de ces dernières. Bien que cette préparation d'échantillon facilite sa manipulation ainsi que son orientation lors des analyses, elle limite aussi l'efficacité et la faisabilité de certaines techniques de microscopie. Par conséquent, ce travail propose d'explorer une nouvelle stratégie analytique : la préparation et l'analyse de coupes fines. Ces deux étapes ont été optimisées et validées dans le cadre d'analyses par µFTIR, µXRD, µXRF et µXANES. En parallèle, de nouvelles possibilités analytiques ont été testées dans le cadre de l'analyse des peintures, basées sur la technique XANES plein champ. Les échantillons de peintures se sont révélés être d'excellents candidats pour évaluer les avantages et inconvénients de cette technique pour les matériaux du Patrimoine Culturel en général. / This project aims at developing a new methodological approach, providing a more efficient and synergetic use of FTIR and X-ray microscopies, for the analysis of painting fragments. Usually, painting fragments are prepared as polished sections and analyses are carried out on the cross-section surface. This sample preparation is easy to handle, however ends into critical constraints regarding feasibility and efficiency of micro-analyses. We propose to explore a different strategy: preparation and analysis of thin sections. These preparation procedures were first optimized and validated with µFTIR, µXRF, µXRD and µXANES. Besides, new methodological capabilities based on full-field/µXANES were assessed. Paintings were ideal candidates for estimating pros and cons of this new strategy for CH materials in general.

Le but de cette thèse était de comprendre l'organisation supramoléculaire et le possible réarrangement dynamique de copolymères supramoléculaires multifonctionnels. Ainsi, nous avons synthétisé diverses molécules présentant un coeur urée ou pérylène fonctionalisé par différentes chaines latérales afin de combiner des propriétés de structuration, de fluorescence et de bioreconnaissance dans une même chaine de polymère supramoléculaire. En combinant différentes techniques de spectroscopie, de diffusion du rayonnement et de microscopie, nous avons montré que des molécules avec un même coeur mais des chaines latérales différentes conduisaient à des nanostructures différentes comme des rubans vrillés, des plaques 20 ou encore des fibres branchées. Enfin, plusieurs unités monomériques avec un même coeur mais des chaines latérales différentes ont été mélangées pour former des copolymères supramoléculaires multifonctionnels. La formation préférentielle d'une nanostructure unique dictée par un des monomères a été démontrée selon un mécanisme de tri dit social ( « social self-sorting » ). / The goal of this thesis was to understand the supramolecular organization and the possible dynamic rearrangement of multifunctional supramolecular copolymers. To this end, we havedeveloped a series of building blocks based on urea or perylene cores with various lateral side chains for combining structuring, fluorescence, and biorecognition properties in a singlesupramolecular polymer chain. Using a combination of spectroscopy, scattering, and microscopy techniques, we have shown that molecules with a same core but different lateral chains can lead to the formation of various nanostructures su ch as twisted ribbons, 20 plates, or branched fibers. Ultimately, by combining monomeric units with different functional side chains, multifunctional supramolecular copolymers have been obtained. Whereas radiation scattering and imaging techniques were used to demonstrate that one of the monomer can dictate the formation of a preferential nanostructure, optical spectroscopies revealed that the polymerization process of our systems indeed occurs via social self-sorting.

Selon l’organisation mondiale de la santé, dans les pays en développement, la proportion de personnes obèses a presque triplé depuis 1980 et presque doublé dans les pays à revenu élevé. Parmi ces statistiques, en France, 16,8% des hommes et 17,4% des femmes sont obèses. Les taux mondiaux d'obésité devraient monter au cours de la prochaine décennie pour atteindre un cinquième des adultes en 2025. L'obésité est due à de multiples facteurs, dont la consommation excessive d’aliments riches en gras et en sucres, ainsi que des facteurs génétiques, psychosociaux et environnementaux. L'incidence de maladies telles que le cancer, le diabète et les maladies cardiovasculaires est supérieure chez les personnes obèses. L’obésité a également un impact néfaste sur le fonctionnement du cerveau, ce qui entraîne davantage d’accidents vasculaires cérébraux et des maladies neurodégénératives chez les personnes obèses. Une activité cérébrale normale impose des besoins énergétiques dynamiques qui sont satisfaits par le flux sanguin cérébral (Cerebral Blood Flow, CBF). La perfusion adéquate des tissus cérébraux au bon moment et au bon endroit parmi les quelques 160 milliards de cellules qui composent le cerveau adulte humain est vital. Malgré des données obtenues sur des tranches de cerveau concernant les problèmes de barrière hémato-encéphalique chez les personnes obèses, le devenir du CBF au cours de l'obésité n'a pas encore été étudié. Une des raisons à cela est la difficulté à enregistrer le CBF in vivo et de le suivre dans le temps, pendant une activation cérébrale et sur une large échelle avec une résolution spatio-temporelle appropriée. Afin d'évaluer l'influence de l'obésité sur le CBF, au repos et pendant la stimulation sensorielle, nous avons développé une technique optique appelée l'imagerie de contraste laser par exposition multiple (MESI). La technique repose sur le calcul du contraste de speckle, qui est lié à la vitesse des diffuseurs (globules rouges). Il permet une imagerie superficielle à large champ des variations relatives de flux sanguin dans le cortex de la souris. Nous avons caractérisé les performances du système en utilisant des fantômes microfluidiques. L’acquisition du contraste pour différentes durées d’exposition permet de discriminer les diffuseurs statiques et dynamiques (en mouvement) et donc d’obtenir une image quantitative des variations du CBF. Nous avons étudié l'activation cérébrale en utilisant la stimulation olfactive par des flux d'odeurs contrôlés présentés à la souris anesthésiée. Le bulbe olfactif est une structure sensorielle essentielle des mammifères pour le codage des odeurs et il est bien adapté à l'imagerie optique car l’activité neuronale et vasculaire est détectée dans les régions superficielles de cette structure. Nous avons observé une diminution significative du CBF évoqué par stimulation odorante chez les souris obèses (sous régime hyperlipidique) par rapport aux souris témoins (sous régime standard). Chez les souris contrôles, les variations de CBF sont élevées dans les vaisseaux sanguins de grand diamètre et diminuent dans les vaisseaux sanguins de petit calibre. Cette variation dépendant du diamètre est perdue chez les souris obèses qui présentent même un CBF significativement réduit au repos, au cours d'une activité vasculaire spontanée. De plus, afin de mieux comprendre la morphologie du système vasculaire, nous avons commencé l’étude par iDISCO de la densité et la distribution des vaisseaux dans l’ensemble du cerveau in vitro chez des souris obèses comparées aux contrôles. En conclusion, les résultats obtenus sur le CBF chez les souris obèses par la mise au point d’une technique d’imagerie optique à large champ MESI, indiquent que l'obésité impacte le fonctionnement vasculaire en dérégulant le débit sanguin cérébral. / Obesity is a global health threat. Since 1980 the proportion of obese or overweight individuals tripled in developing countries and doubled in high-income countries. In France 16.8% of men and 17.4% of women are obese. In the actual tendency persists, one-fifth of adults worldwide will be obese by 2025. Obesity is characterized by exaggerated weight gain and accumulation of fat tissue and is due to multiple factors including excessive consumption of high fat-sweet food and genetic, psychosocial and environmental factors. It is linked to an increase in the incidence of diseases such as cancer, diabetes and cardiovascular disease. Obesity has also a detrimental impact on brain function leading to higher rate of stroke and neurodegenerative diseases. Normal brain activity imposes dynamic energy requirements. Energy needs are fulfilled by Cerebral Blood Flow (CBF) to perfuse the brain tissue at the right time and the right place among the hundred of billons of cells that compose the human adult brain. Although dysfunction of the blood brain barrier was observed in brain slices, the fate of CBF during obesity in vivo is unknown. One reason for this is the difficulty to record CBF over time in vivo and to follow the time course of activation of large populations of cells with an appropriate spatiotemporal resolution. In order to evaluate the influence of obesity on CBF, at rest and during sensory stimulation, we have developed an optical technique termed multi-exposure speckle contrast imaging (MESI). In the last years, MESI has been validated for imaging relative changes in CBF at the surface of the rodent brain in vivo, the standard mammalian model for brain studies. The technique relies on the calculation of the spatial speckle contrast, which is related to the velocity of scatterers (red blood cells), and allows wide-field imaging of CBF at the mesoscopic level. We have characterized the performances of the system using microfluidic phantoms. We further demonstrated the ability of our MESI system to discriminate the moving and static diffusers contribution and therefore to provide accurate estimate of CBF changes in vivo. The olfactory bulb is a major hub for the processing of olfactory information in the brain of all mammals. It is well suited for optical imaging of brain activation since neuronal and vascular activities are detected very superficial at the surface of this structure. Using MESI, we have studied brain activation in control and obese mice. We have performed olfactory activation by delivering controlled odorants fluxes to anesthetized mice. We observed a significant decrease in odor-evoked CBF with a loss of diameter-dependent regulation of CBF in obese mice (high fat diet) compared to control lean mice (standard diet). We showed that CBF regulation was lost in obese mice even at rest without any stimulation. Furthermore, to gain insights into the morphology of the vascular network, we started the study of the vessels density and distribution in the entire brain using an in vitro iDISCO approach in obese mice compared to control mice. Overall, these findings indicate that obesity can adversely affect CBF at rest and in response to neuronal activation in vivo.