Les résines échangeuses d’ions (REI) sont communément utilisées dans l’industrie nucléaire pour purifier des effluents contaminés non-stockables. Les REI deviennent ainsi un déchet solide qu’il est possible de conditionner. L’une des méthodes de conditionnement consiste en un enrobage dans une matrice cimentaire. Ce procédé pose un certain nombre de questions quant à la stabilité dimensionnelle de l’enrobé. Le déchet, une fois enrobé, est en effet susceptible d’interagir chimiquement avec la matrice cimentaire ce qui peut, dans certains cas, entrainer son gonflement par le biais de pressions internes. C’est autour de cette problématique que ce travail de thèse a vu le jour avec pour objectif de développer une modélisation physico-chimique multi-échelle du composite afin d’en estimer le comportement mécanique macroscopique. Cette étude s’est exclusivement intéressée aux interactions chimie-mécaniques induites par des REI cationiques pouvant engendrer à long terme un comportement expansif de l’enrobé. / Ion exchange resins (IER) are widely used in the nuclear industry to purge non directly storable infected effluents. IER then become a solid waste which could be stored as any classical nuclear waste. One way of conditioning consists in embedding it into a cement paste matrix. This process raises some concerns regarding the cohesiveness of the composite. Once embedded, the IER might indeed interact with the cement paste which would lead, in some cases, to the swelling of the composite. This thesis has been set up to address this potential issue, with the aim to develop a numerical tool able to predict the mechanical behavior of this kind of material. This work only focuses on the long term behavior and more specifically on the potential degradations of the cement paste /IER composite due to cationic IER.

La compréhension des mécanismes d'altération du verre suscite l'intérêt de la communauté scientifique notamment de l'industrie nucléaire, depuis que la vitrification est utilisée dans de nombreux pays pour stabiliser les déchets radioactifs de haute activité obtenus après le retraitement des combustibles usés. En France, on envisage de les stocker dans les argilites du Callovo-oxfordien de l'Est du bassin parisien. Il s'agit d'un stockage basé sur un concept multi-barrière (matrice vitreuse, conteneur en acier inoxydable, surconteneur en fer non allié et barrière géologique) dans le but de confiner de façon durable les radionucléides. Comme les expériences en laboratoire ne permettent pas de prédire directement le comportement de ces matériaux sur des échelles de temps de l'ordre du million d'années et que l'extrapolation ou la modélisation des phénomènes sur des périodes aussi longues, à partir de données à court terme, reste assortie d'incertitudes, la communauté scientifique s'oriente vers des travaux complémentaires destinés à valider ces différentes approches tels que l'étude d'analogues naturels et archéologiques aux verres nucléaires. Pour cette raison, des laitiers de haut-fourneaux provenant d'un site sidérurgique du XVIe (Glinet, Normandie) sont étudiés dans le cadre de cette thèse. Ils comportent en leur sein des zones vitreuses dans lesquelles on observe des inclusions de fonte, corrodées en présence de l'eau qui sature leur milieu d'enfouissement. L'apport de ce travail réside dans la compréhension de l'influence du fer sur les mécanismes et les cinétiques d'altération du verre. Pour atteindre ce but, une première étape a consisté à caractériser les objets archéologiques, particulièrement les interfaces entre le verre et les produits de corrosion, au sein des fissures, en utilisant des techniques d'analyses chimiques et structurales (microspectroscopie Raman, microscopie électronique à balayage ou à transmission, et microscopie par absorption de rayons X sur faisceau synchrotron...) qui permettent de les étudier de l'échelle microscopique à l'échelle nanométrique. Cette étude a permis de proposer un scénario d'altération comportant différents mécanismes qui seraient à l'origine des faciès d'altération observés. La précipitation d'une phase de ferrosilicate a notamment pu être mise en évidence. Dans un deuxième temps, des expériences d'altération sur des verres de synthèse de composition et de structure similaires aux verres archéologiques ont été menées afin de comprendre les premiers stades de l'altération en présence ou non de fer. Deux phénomènes ont été mis en évidence : la sorption du silicium sur les phases à base de fer et la précipitation de ferrosilicates. Ce dernier semble avoir un impact plus important sur les cinétiques d'altération à court terme. L'ensemble de ces données indique que, malgré le colmatage précoce des fissures par des carbonates de fer, la présence de fer dans le milieu, rendu soluble par les conditions anoxiques et réductrices qui règnent dans le site, a conduit à augmenter significativement l'altération du verre sur le long terme, principalement en raison de la formation de ferrosilicates. Les observations faites sur les laitiers ont été croisées avec les données récentes issues des travaux sur les interactions entre le verre nucléaire, le fer et l'argilite du Callovo-Oxfordien. Il en ressort que la précipitation de ferrosilicates pourrait conduire à des effets similaires à ceux observés sur les laitiers. Une meilleure compréhension du processus en jeu, pourrait permettre d'évaluer l'impact sur la durabilité des colis et, si nécessaire, proposer des solutions pour s'affranchir des effets pénalisants.

Une analyse exhaustive de la piézoélectricité a été réalisée par la modélisation moléculaire basée sur l'application des principes de la mécanique quantique. La calibration de la méthode et des paramètres du calcul est d'abord examinée en comparant les résultats calculés concernant les oxydes de silicium et de Germanium à leurs homologues expérimentaux. Ensuite, les paramètres microscopiques qui influencent chaque contribution de cette propriété macroscopique de réponse sont distinctement rationalisés. Enfin, après la rationalisation de la propriété piézoélectrique, la conception de matériaux montrant un effet piézoélectrique élevé a été tentée. Nous avons montré que la grande piézoélectricité induite par un dopage dans le plan du graphène tendra vers une valeur unique, ni nulle ni infinie, et de façon indépendante de la nature physique ou chimique particulière du défaut. L'induction d'une piézoélectricité hors du plan du graphène en brisant sa planéité selon la direction-z est également étudiée. La réponse piézoélectrique obtenue est largement améliorée par rapport à la limite finie de la piézoélectricité dans le plan, mais aux grandes concentrations du défaut seulement. En effet, contrairement à la composante dans le plan de la piézoélectricité, la composante hors du plan, dépend de la nature du défaut et diminue jusqu'à tendre vers zéro à dilution infinie. / An exhaustive analysis of the technologically important piezoelectric phenomena is here done by applying quantum chemical simulations. At first, the calibration of the assumed computational scheme is examined by comparing our calculated piezoelectric properties of the well-known piezoelectric quartz to their experimental counterparts. Secondly, the microscopic parameters that influence each contribution of piezoelectric macroscopic property are distinctly rationalized. After the rationalization of the piezoelectric property, the design of materials that exhibiting a high piezoelectric effect has been attempted. It has been shown that a large in-plane piezoelectricity induced in graphene by doping can be acquired by including any in-plane defect(s). Moreover, in the limit of vanishing defect concentration, the piezoelectric response tends toward a unique value, neither null nor infinite, regardless of the particular chemical or physical nature of the defect. The induction of an out-of-plane piezoelectricity in graphene by breaking its planarity through the non-periodic z-direction is stated, where the obtained piezoelectric response is largely improved compared to the finite in-plane piezoelectric limit, at however higher concentration of the defect. Contrarily to what has been discussed for the in-plane piezoelectric effect, the out-of-plane one eventually vanishes as far as the limit of infinite defect dilution is reached, and so it relies ultimately on the nature of the defect.

La compréhension des mécanismes de corrosion à très long terme du fer en milieu anoxique concerne le domaine du stockage des déchets radioactifs à vie longue ou à haute activité. En effet, en France, il est prévu de mettre en place un dispositif confinant comprenant une matrice vitreuse enveloppée dans un surconteneur en acier doux qui serait lui-même placé dans une barrière en argile gonflante. Ce système serait placé en profondeur ce qui induirait des conditions d'enfouissement anoxiques. Le dimensionnement de ce dispositif sur des durées plurimillénaires nécessite une connaissance approfondie des mécanismes d'altération de ce système sur ces périodes de temps. Afin de prévoir le comportement des aciers doux en milieu argileux, un axe de recherche est développé autour d'analogues archéologiques de corrosion présentant des couches de produits de corrosion formés en conditions réelles. Dans le cadre de cette étude il a été choisi de comprendre les mécanismes de corrosion à partir d'un corpus de clous âgés de 400 ans provenant du site de Glinet, choisi comme site de référence. Le premier axe de ce travail a consisté à caractériser finement l'ensemble du système de corrosion métal/produits de corrosion/milieu, à l'aide d'une combinaison de techniques, depuis l'échelle macrométrique à l'échelle nanométrique. Les premiers résultats montrent que les échantillons ont été corrodés en milieu anoxique dans de l'eau riche en carbonates. De plus la microdiffraction des rayons X associée à la microspectroscopie Raman ainsi que la spectroscopie dispersive en énergie ont mis en évidence trois types de faciès composés de carbonate de fer (sidérite et chukanovite) et de magnétite. Selon l'agencement de ces phases dans le système, la résistance électronique des produits de corrosion varie d'un pôle isolant à un pôle très conducteur. Dans le second axe de cette étude, des expériences de remise en corrosion en milieu synthétique similaires à celui du milieu naturel ont été menées. Dans un premier temps, des mesures de chronoampérométrie ont montré que la réaction de réduction de l'eau ne peut pas avoir lieu à la surface du métal. Par ailleurs, des marquages de la réaction au cuivre et au deutérium ont permis d'identifier respectivement les zones de consommation des électrons localisée en zone externe de la couche et de précipitation des phases néoformées en zone interne proche de l'interface métal/produits de corrosion. L'ensemble de ces résultats a conduit à proposer des mécanismes de corrosion du fer à très long terme en milieu anoxique. L'un repose sur la présence d'une couche non poreuse nanométrique formée à l'interface métal/produits de corrosion. Des observations MET montre une texture différente de la couche dans cette zone. L'autre suppose la présence d'un gel remplissant les pores nanométriques de la couche formé.

Dans ce travail, nous avons étudié la relation entre la viscosité et la dynamique microscopique (caractérisée par le temps de relaxation structurale) d'une suspension colloïdale en fonction de la fraction volumique. Nous avons mis au point une expérience originale nous permettant de mesurer la viscosité et le temps de relaxation simultanément sur le même échantillon. La dynamique microscopique est mesurée à l'aide de techniques conventionnelles de diffusion dynamique de la lumière "multi-speckles" ; la viscosité est quant à elle obtenue en mesurant la vitesse de sédimentation de particules-sondes micrométriques. Ces mesures nous ont permis d'étendre d'au moins deux décades la gamme de viscosités à taux de cisaillement nul préalablement explorée. Nous montrons que la viscosité et le temps de relaxation structurale mesuré au pic du facteur de structure statique, sont couplés jusqu'à des fractions volumiques situées bien au-delà de la transition vers un régime surfondu. Par ailleurs, nous avons constaté que le fort accroissement du temps de relaxation à l'approche de la transition vitreuse était bien décrit par une divergence exponentielle, plutôt que par une loi de puissance critique prévue par la Théorie de Couplage des Modes (MCT). / In this work, we have investigated the relation between the viscosity and the microscopic dynamics (structural relaxation time) of colloidal suspensions, as a function of volume fraction. We have designed and implemented an original setup which allows us to measure the viscosity and the relaxation time simultaneously on the very same sample. The dynamics are measured by conventional multispeckle dynamic light scattering, while the viscosity is obtained by measuring the sedimentation velocity of micron-sized tracer particles. Our measurements extend the range of previous measurements of the zero-shear viscosity by two decades. We find that the viscosity and the relaxation time measured at the peak of the static structure factor are coupled up to deep in the supercooled regime, thereby extending previous observations that were limited to the onset of supercooling. Furthermore, we show that the steep growth of the relaxation time on approaching the glass transition is well described by an exponential divergence, rather than by a critical power law as predicted by Mode Coupling Theory (MCT).

Le but de ce travail est d'examiner la capacité des fonctionnelles M05-2X, M05-2X+D3, PBE0, PBE0+D3, PBE, PBE+D3 et M11 avec ou sans inclusion de la correction de dispersion de Grimme (D3) pour la description précise et simultanée des complexes organométalliques de taille moyenne et leur utilisation dans l’étude de la structure d’équilibre, la stabilité, la spectroscopie et la liaison chimique (covalente, transfert de charge et Van der Waals (vdWs). Ceci a été fait par une comparaison directe des résultats obtenus par ces fonctionnelles avec ou sans inclusion de la correction de dispersion de Grimme (D3) et ceux issus des méthodes explicitement corrélées (R)CCSD(T)-F12 et (R)MP2-F12. Nous avons démontré que les fonctionnelles M05-2X+D3 et PBE0+D3 en connection avec la base 6-311++G(d,p) sont les fonctionnelles de choix. Ceci a été illustré à travers une étude systématique des complexes Zn+qIm (q=0, 1,2) qui jouent un rôle important en chimie, en biologie, en environnement et en industrie. Pour les complexes Zn+qIm (q=0, 1, 2), nous avons comparé les résultats obtenus aux niveaux M05-2X, M05-2X+D3, PBE0, PBE0+D3, PBE, PBE+D3, M11 et ceux issus des méthodes explicitement corrélées (R)CCSD(T)-F12 et (R)MP2-F12. A travers ces comparaisons, nous avons établi que la capacité et la fiabilité de la fonctionnelle M05-2X(+D3) pour la décrire précisément les interactions covalentes et non-covalentes entre Znq+ et Im car elle donne des résultats en excellent accord avec ceux issus des méthodes ab initio hautement corrélées. Les fonctionnelles PBE0 et M11 peuvent être aussi utilisées pour les applications.Par la suite, nous allons profiter de la haute performance des fonctionnelles M05-2X et PBE0 avec ou sans inclusion de la correction de dispersion de Grimme (D3) en connection avec la base 6-311++G(d,p) pour étudier la structure d’équilibre, la stabilité, la spectroscopie et la liaison chimique (covalente, transfert de charge et van der Waals (vdWs) des complexes Znq+Imn (q = 0, 1, 2 ; n = 1–4). Ce travail à l’échelle microscopique, est utile pour comprendre la structure et la liaison se produisant dans les sites actifs contenant du zinc dans des systèmes biologiques (e.g. protéines). De plus, nos résultats peuvent être utilisés pour la détermination des champs de force précis pour les métalloprotéines ou les ZIFs.Les structures de type zéolithe–imidazole (Zeolitic–Imidazolate Frameworks ou ZIFs) sont composées de molécules organiques (e.g. molécules imidazoles) liées entre elles par des ions métalliques bivalents M+2 (e.g. M2+ = Zn+2/Co+2). Ces composés présentent une structure topologique bien stabilisée avec une large diversité de structure. Ils présentent ainsi une forte porosité qui est potentiellement utilisé dans la capture et le stockage du CO2 et dans son piégeage sélectif.Ces quantités au niveau microscopique sont nécessaires pour déduire les propriétés macroscopiques et thermochimiques de ces composés avec une bonne précision après incorporation dans des simulations dynamiques / The main goal of this work is to examine the capabilities of M05-2X, M05-2X+D3, PBE0, PBE0+D3, PBE, PBE+D3 and M11 functionals with and without inclusion of D3 dispersion correction for the accurate description of medium sized organometallic compounds and therefore their use for the determination of study of the equilibrium structure, the stability, the spectroscopy and the chemical bonding (covalent, charge transfer and van der Waals) of Znq+Im (q = 0,1,2) complexes. This is done through close comparisons of the results obtained by the M05-2X, M05-2X+D3, PBE0, PBE0+D3, PBE, PBE+D3, M11 functionals with and without inclusion of D3 dispersion correction and those from the standard ((R)MP2 and (R)CCSD(T)) and explicitly correlated ab initio methods (R)CCSD(T)-F12 and (R)MP2-F12. Therefore, we definitely establish that M05-2X+D3 and PBE0+D3 in connection with the 6-311++G(d,p) basis set are the methods of choice for the accurate description of medium sized organometallic compounds. This is illustrated through a systematic study of Zn+qIm of (q=0, 1, 2) complexes which play crucial roles in chemical, biological and industrial domains. Through these comparisons, we show that the results obtained at the M05-2X, M05-2X+D3, PBE0, PBE0+D3, PBE, PBE+D3, M11 levels are in good agreement with those explicitly correlated (R)MP2-F12 and (R)CCSD(T)-F12 methods. Through these comparisons, our study establishes the ability and reliability of M05-2X(+D3) functional for the accurate description of covalent and noncovalent interactions between Znq+ and Im since it leads to close agreement with the large ab initio techniques. PBE0 and M11 may be used also for that purposes. Then, we used high performance M05-2X and PBE0 functionals with and without inclusion of D3 dispersion correction in connection along with the 6-311++G(d,p) basis set to study the equilibrium structure, the stability, the spectroscopy and the chemical bonding (covalent, charge transfer and van der Waals) of Znq+Imn (q = 0, 1, 2, n = 1−4) complexes. This work, at the microscopic level, is useful for understanding the structural and bonding occurring in naturally zinc-binding sites and to figure out the behavior of much more complex biological systems. This should help for designing new zinc-binding proteins and more generally new metal sites in known proteins or ZIFs. The structural backbone of ZIFs is constructed from tetrahedral units formed by one bivalent metal ion (M2+ = Zn2+/Co2+) and four imidazolate anions. Such compounds present a well-established structural topology with a large structural diversity. They exhibit a high porosity which is potentially used for gas storage and separation techniques.Such quantities at the microscopic level are needed to deduce the macroscopic and thermochemical properties of these compounds with good accuracy after incorporation into dynamical simulations

La compréhension des mécanismes de corrosion du fer à très long terme en milieu anoxique intéresse le domaine du stockage des déchets radioactifs à haute activité. En France, il est prévu de mettre en place un dispositif de stockage comprenant une matrice vitreuse enveloppée dans un conteneur en acier inoxydable, lui-même dans un surconteneur en acier doux en formation géologique profonde. Le dispositif devrait être imperméable dans cet environnement anoxique pendant plusieurs millénaires. Afin de prévoir les mécanismes d’altération des matériaux ferreux à très long terme, un axe de recherche s’est développé autour de l’étude d’analogues archéologiques de corrosion. Dans cette étude, les mécanismes de corrosion sont appréhendés à partir d’un corpus de clous âgés de 400 ans provenant du site de Glinet, choisi comme site de référence. Le premier axe de ce travail a consisté à caractériser finement le système de corrosion métal / produits de corrosion / milieu, en combinant des techniques multiéchelles. Les premiers résultats montrent que les échantillons ont été corrodés en milieu anoxique dans de l’eau riche en carbonate. De plus, le couplage de la microdiffraction des rayons X, de la microspectroscopie Raman et de la spectroscopie dispersive en énergie a mis en évidence trois types de faciès composés de carbonate de fer, sidérite et chukanovite, et de magnétite. Selon l’agencement de ces phases, la résistance électronique des produits de corrosion varie d’un pôle isolant à un pôle très conducteur. Dans le second axe de cette étude, des expériences de remise en corrosion en milieu synthétique représentatif du milieu d’enfouissement ont été menées. Dans un premier temps, des mesures de chronoampérométrie ont montré que la réaction de réduction de l’eau à la surface du métal est négligeable. Par ailleurs, un marquage de la réaction au cuivre et au deutérium a permis d’identifier respectivement les sites de consommation des électrons localisées en zone externe de la couche et les sites de précipitation des phases néoformées en zone interne proche de l’interface méta l/ produits de corrosion. L’ensemble de ces résultats a conduit à proposer des mécanismes de corrosion du fer à très long terme en milieu anoxique. L’un s’appuie sur la présence d’une couche non poreuse nanométrique formée à l’interface méta l/ produits de corrosion. L’autre suppose la formation d’un gel sur quelques micromètres de la zone interne de la couche de produits de corrosion. Cette étude sur les analogues archéologiques a permis de proposer des données concernant les mécanismes de corrosion des alliages ferreux à très long terme. Celles-ci devront être intégrées dans les modélisations du comportement des matériaux ferreux enfouis / Understanding the long term corrosion mechanisms of iron in an anoxic environment is essential in the field of the radioactive waste storage. In France, it is planned to store high level nuclear wastes in a multibarrier system containing a glassy matrix surrounded by a stainless steel container, embedded in a low-carbon steel overcontainer. This system would be placed in a deep geological repository, which would impose anoxic conditions. As it must be efficient for a period of several thousands of years, one should understand the alteration mechanisms that are expected to occur in such a long time. To this purpose, a specific approach is developed on ferrous archaeological analogues with thick corrosion layer formed in natural conditions. In this study, the corrosion mechanisms have been assessed by examining nails aged of 400 years coming from the archaeological site of Glinet, selected as a reference site. The first point was a fine characterisation of the entire corrosion system metal / corrosion products / medium, through the use of coupled multiscale analytical tools. The first results showed that the samples were corroded in an anoxic calco-carbonated environment. Moreover, the coupling of X-ray microdiffraction, Raman microspectroscopy and dispersive energy spectroscopy has enabled to identify three corrosion systems composed of iron carbonates, siderite and chukanovite, and magnetite. Depending on the phase’s layout in the system, the electronic resistance of the corrosion layers has been established, from resistive to conductive. In a second stage, recorroding experiments in laboratory were performed. Firstly, the electrochemical behaviour of the corrosion system has shown that water reduction at the metallic interface is negligible. Furthermore, reaction tracing with copper and deuterium has allowed identifying the electron consumptions sites mainly localised on the external part, and the precipitation sites on the internal part of the corrosion layer. From the obtained results, long term corrosion mechanisms in anoxic media have been proposed. One is based on the occurrence of a nanometric non porous layer located at the metallic interface. The other one is based on a gel-like phase’s formation. This study has enabled to propose new data on the corrosion processes occurring in anoxic media; these last must be integrated in the behaviour models of buried ferrous materials

La segmentation est le principal problème de l'analyse d'image qui concerne l'extraction de l'information quantitative de l'image. La segmentation d'image partitionne une image en un nombre de régions separées du fond qui pourraient correspondre aux objets dans l'image. La technique la plus simple de segmentation est le seuillage, en considérant par exemple un seuil au dessous duquel les pixels/voxels sont considérés comme du fond. Le problème du seuillage est de trouver un seuil global; si le seuil est très bas, les objets se touchent et cela nécessite un post traitement, en revanche pour un seuil très haut, les objets ayant des intensités faibles seront supprimés. L'information qualitative peut être extraite directement sur l'image segmentée. Or, afin de donner plus de sens aux objets, les objets détéctés peuvent être assignés à des classes ou clusters d'objets prédefinis. Dans cette thèse, je présente une nouvelle contribution dans le domaine de l'informatique appliquée à la biologie. La contribution « informatique » c'est la nouvelle technique d'apprentisage supervisé (machine leaning) afin d'obtenir une nouvelle segmentation et classification sans paramètres. La contribution « biologique » c'est cette nouvelle technique appliquée à la segmentation et la classification de noyaux de differents embryons. Dans cette thèse, je présente une méthode automatique de segmentation et classification appliquée à l'étude de cycle cellulaire de noyaux dans l'embryon pour des images de microscopie 3D/4D. Ce qui permet aux biologistes d'étudier comment les cellules s'organisent spatialement et temporellement à l'intérieur de l'embryon, et de quantifier l'effet des perturbations génétiques et des médicaments. Dans cette thèse, deux nouvelles techniques de segmentation supervisée se basant sur l'apprentissage d'objects prédéfinis sont présentées. La première technique supervisée de segmentation dévéloppée est la composition de machine learning et de seuillage iteratif (seuillage montant). Pour chaque seuil, les objets détéctés passent par la classification. À la fin du seuillage, afin de trouver le meilleur seuil pour chaque objet, le seuil qui donne la plus haute probablité d' appartenance dans la classe stabilisée est pris. Cette technique a donné des résultats relativement bons sur 3 modèles différents d'image malgré la présence de variations d'intensité temporelle et spatiale. Dans la même prespective, une autre technique se basant sur une croissance de region (watershes descendant) a été développée pour surmonter les cas où noyaux de cellule se touchent et présentent des intensités inhomogènes. La technique est basée sur la croissance des région à partir des maximum locaux. Une fois que les régions se réunissent, des combinaisons de régions sont créées et la combinaision qui à la plus haute probablité d' appartenance aux classes d'objets prédéfinis. L'originalité de cette thèse est ; 1- la combinaision de segmentation et classification dans un processus unique. 2- la généricité du modèle de segmentation et classification étant applicable à des images de modèles biologiques différents. 3- l' fait de ne pas de necessité de réglage de paramètres ( Parameter-free ). / Image segmentation, being the main challenge in image analysis that deals with extraction of quantitative information. Segmentation partitions an image into a number of separate regions which might correspond to objects in the image. The simplest technique is thresholding, by considering a threshold below which pixels/voxels are assumed as background. Finding optimal threshold is critical; if the threshold is very low, the observed nuclei in fluorescent image are touching and requires a post-processing, on the other hand, with very high threshold, nuclei with low intensities will be deleted. Afterwards, qualitative information can be extracted directly from segmented image. However, in order to give more meaning to detected objects, these objects can be assigned to predefined classes. This challenge is carried out in this thesis through an automatic method of segmentation and classification which was applied to the study of cell cycle of nuclei in 3D/4D embryo microscopy images. Our method ensures optimal threshold for each object. In this thesis, we present two new segmentation techniques which are based on supervised learning of predefined classes of objects. The first technique of supervised segmentation is realized by combining machine learning and iterative thresholding (bottom-up thresholding). For each threshold, the detected objects will be classified. At the end of thresholding, to find optimal threshold for each object, the threshold that gives the highest probability of belonging in the stabilized class is taken. This technique was tested on three different datasets and gave good results despite the presence of temporal and spatial variations of intensity. In the same perspective, another technique based on a region-growing (top-down thresholding) approach was developed to overcome overlapping and inhomogeneous cell nuclei problems. This technique is based on region-growth from the local maximum. Once the regions meet, combinations of regions are created and combination that gives the highest membership probability to predefined classes of object is retained. The originality of this work is that segmen- tation and classification are performed simultaneously. The program is also generic and applicable to wide biological datasets, without any parameter (parameter-free).

Présentation d'un système d'analyse d'image effectué avec les contraintes suivantes : obtenir un nombre suffisant de niveaux de différenciation permettant de traiter l'information non seulement avec des critères de forme mais également avec des critères lies au comportement du signal ; avoir la possibilité d'analyser des images de grande taille ; ne pas figer le traitement au problème posé.

Afin d'étudier l'influence des fluctuations sur différents phénomènes physiques liés aux collisions entre ions lourds, une équation de Langevin a été obtenue à partir d'un modèle microscopique. Les paramètres entrant dans cette équation sont entièrement déterminés à partir de grandeurs microscopiques caractérisant la matière nucléaire. Cette équation a été appliquée à des phénomènes physiques aux énergies intermédiaires. Une première partie concerne les mouvements collectifs de faible amplitude, à savoir les résonnances géantes. Les effets de mémoire dans le terme decollisions de l'équation de Boltzmann ont été étudiés. Une approche formelle à l'influencedes fluctuations sur plusieurs modes couplés est aussi proposée. Une deuxième partie concerne les mouvements collectifs de grande amplitude où une étude détaillée de la fission thermique est faite . Le taux de fission est calculé et confronté aux résultats expérimentaux. Enfin, un travail préliminaire sur la multifragmentation est proposé.