L'exploitation des ressources non conventionnelles de roches mères telles que les schistes gazeux contribue de plus en plus au mix énergétique mondial en raison de la raréfaction des ressources conventionnelles. L'exploitabilité de ces réservoirs repose principalement sur la qualité, la teneur et le type de matière organique qu'ils contiennent. En effet, il est admis que plus de la moitié des hydrocarbures présents dans les schistes sont adsorbés dans la matière organique solide, appelée kérogène, dont la structure est microporeuse et amorphe, et qui représente à la fois la source et le réservoir d'hydrocarbures. Le kérogène se trouve sous forme dispersée dans la matière minérale et représente environ 5% de la masse totale de la roche. La compréhension des propriétés de transport des fluides à l'échelle des micropores, en particulier leur dépendance aux conditions thermodynamiques et aux propriétés structurelles du matériau, revêt une importance cruciale pour l'optimisation de la récupération de ces ressources. De ce point de vue, l'objectif principal de cette thèse vise à bien documenter les propriétés de transport des hydrocarbures à travers les kérogènes et améliorer leur description théorique. Pour ce faire, nous avons fait le choix d'étudier les propriétés de transport des fluides à travers ces matériaux en utilisant une approche numérique basée sur des simulations moléculaires de type dynamique moléculaire et Monte Carlo, conduites sur des modèles moléculaires de kérogène mature et sur un système modèle simplifié. Ceci nous a permis d’explorer les mécanismes de transport à une échelle où l'observation expérimentale est difficile, voire impossible, et également de nous situer dans des conditions thermodynamiques supercritiques (haute pression, haute température) caractéristiques des réservoirs de gaz de schiste. La première partie de ce travail a consisté à étudier les propriétés de transport et d'adsorption des fluides purs dans des structures de kérogène mature reconstruites par simulations moléculaires. Ensuite, la dépendance des propriétés de transport aux variations des conditions thermodynamiques (température à gradient de pression fixe) ainsi qu'à la distribution de tailles de pores a été étudiée. Concernant le deuxième objectif, afin de mieux comprendre et modéliser la diffusion des fluides à l'échelle d'une constriction microporeuse entre deux pores, nous avons étudié un système modèle constitué d'une seule fente microporeuse formée dans un solide mono-couche. L'étude a consisté à simuler la diffusion de transport d'un fluide à travers la constriction en variant les paramètres géométriques (rapport d’aspect entre la largeur du pore et la taille des molécules diffusantes) et thermodynamiques (température, chargement en fluide). Ces résultats de simulations ont été comparés aux prédictions d'un modèle théorique, fondé sur la théorie cinétique des gaz et la mécanique statistique classique, qui prend en compte l'effet de la température sur la porosité accessible ainsi que l'effet du chargement en fluide à l'entrée du seuil de pore. Un bon accord a été observé entre les valeurs simulées des coefficients de diffusion et les prédictions du modèle proposé. Ce système a ainsi contribué à la compréhension des phénomènes de tamisage moléculaire survenant lors du franchissement d'une constriction microporeuse, inhérents au transport de fluides dans les matériaux microporeux tels que le kérogène. / The share of unconventional resources in the global energy mix is expected to rise because of the shortage of conventional fossil resources. The major part of these unconventional resources are found in source rocks such as gas shales. The profitability of shale reservoirs strongly depends on the quality, type and content of organic matter contained in the rock. Indeed, it is admitted that more than half of the hydrocarbons stored in the shale are adsorbed in the solid organic matter, the so-called kerogen. The latter exhibits a microporous amorphous structure, and acts as both the source and the reservoir of hydrocarbons. Kerogen is finely dispersed in the mineral matrix and represents about 5% of the total mass of the rock. The understanding of the transport of fluids at the microporous scale is of crucial importance for optimizing the recovery of these resources. More specifically, how the structural properties of the microporous material and thermodynamic conditions influence its transport properties is an open question. In this regard, the main objective of this thesis is to document the transport properties of hydrocarbons through kerogens and to improve their theoretical description. To do so, we opted for a numerical approach based on molecular simulations of molecular dynamics and Monte Carlo codes performed on molecular models of mature kerogen, as well as simplified model systems. We thus explored transport mechanisms at the molecular scale, at which experimental observations are difficult, if not impossible. Supercritical thermodynamic conditions (high pressure, high temperature) were considered, which are characteristic of shale gas reservoirs. The first part of this work has consisted in studying the transport and adsorption properties of pure fluids in mature kerogen structures reconstructed by molecular simulations. We studied the dependence of the transport properties on the variations of the thermodynamic conditions (pressure gradient at a fixed temperature) as well as the influence of the pore size distribution. In order to better understand and describe the diffusion of fluids at the scale of a microporous constriction between two pores, the second objective of this thesis focused on a model system, which consisted of a single-layer solid with a slit aperture of controllable width. We simulated the diffusional transport of simple fluids through the constriction for various geometrical parameters (aspect ratio between the width of the pore and the size of the diffusing molecules) and thermodynamic conditions (temperature, fluid loading). These simulations results have been compared to the predictions of a theoretical model, based on the kinetic theory and classical statistical mechanics, which accounts for the effect of temperature on the accessible porosity and the effect of fluid loading at the entrance of the pore. A good agreement was observed between the simulated values of the diffusion coefficients and the predictions of the proposed model. The investigation of this simplified system helped in understanding the molecular sieving phenomena inherent to the transport of fluids in microporous materials such as kerogen.

Le virus West Nile (VWN) est un virus neurotrope principalement transmis par piqûre de moustique et dont le réservoir est constitué par la faune aviaire sauvage. Les souches circulant en Europe appartiennent à 4 lignages génétiques différents à l’origine de nombreuses épidémies d’ampleur modérée à faible et limitées géographiquement, contrairement à ce qui a été observé en Amérique du Nord. En 1998 en Israël, une importante épidémie a a été associée pour la première fois à une forte mortalité de la faune aviaire sauvage. Le virus (souche IS-98-ST1, lignage 1a) a été isolé du cerveau d’une cigogne moribonde. L’objet de cette thèse a été de construire un clone infectieux de la souche IS-98-ST1 afin d’en explorer les propriétés de neuroinvasion et de pouvoir mettre en évidence les déterminants moléculaires de sa virulence.Le virus obtenu à partir de la construction clone infectieux s’est révélé posséder les mêmes propriétés biologiques que le virus parental, que ce soit in vitro sur cellules Vero ou in vivo sur souris sensibles ou résistantes ou encore sur l’embryon de poulet. L’embryon de poulet est présenté ici comme un nouveau modèle d’évaluation de la virulence du VWN. Un modèle cellulaire neuronale (lignée de neuroblastomes humains, SK-N-SH) est aussi évalué dans ce manuscrit. En conclusion, un nouvel outil de génétique inverse a été obtenu pour le VWN. Cet outil permettra de travailler sur l’impact de mutations ponctuelles, ou de modifications plus importantes touchant un ou plusieurs gènes viraux sur la virulence du VWN, spécifiquement dans le contexte européen. / West Nile virus (WNV) is a neurotropic virus mainly transmitted through mosquito bites. Wild birds represent the main reservoir hosts. Strains circulating in Europe belong to four lineages and have caused numerous but limited epidemics over the last few years. In 1998, an important outbreak associated to huge bird fatalities caused by a highly neuroinvasive strain (IS-98-ST1) took place in Israel. We aimed at producing a new infectious clone, based on the lineage 1a IS-98-ST1 WNV strain, for the characterization of its neuroinvasion properties as well as the molecular determinants of European WNV virulence. The growth kinetics of recombinant and parental WNV were similar in Vero cells. Moreover, the phenotypes of recombinant and parental WNV were indistinguishable in terms of viremia, viral load in the brain and mortality in susceptible and resistant mice. Finally, the pathobiology of the infectious clone was examined in embryonated chicken eggs, proposed as a new model for the evaluation of WNV virulence. The potential of human neuroblastoma cells (SK-N-SH) to discriminate between highly and mildly virulent WNV strains was assayed. In conclusion: a new molecular tool that is useful for the study of molecular determinants of WNV virulence has been generated. We take advantage of the high genetic stability of our one-piece infectious WNV cDNA clone to produce mutant viruses through the insertion of point mutations or the exchange of genetic fragments between WNV strains into the backbone of the IS-98-ST1 infectious clone.

Les bactéries photosynthétiques pourpres comme Rhodopseudomonas acidophila (strain 10050) disposent pour collecter la lumière d’un appareil photosynthétique constitué de complexes protéiques membranaires avec des pigments spécialisés. Cet appareil photosynthétique comprend deux types de collecteurs de lumière (light harversting ou LH) appelés LH1 et LH2 et d’un centre réactionnel (CR). La lumière est principalement absorbée par des pigments photosynthétiques liés au complexe LH2 et l'énergie d'excitation résultante est ensuite transférée au complexe LH1 et, de là au centre réactionnel où elle est transformée en énergie chimique. Les données de cristallographie ont permis de montrer que le complexe LH2 se compose d'un ensemble de 9 sous-unités parfaitement symétriques constituées de deux petites sous-unités protéiques α et β associées à 1 caroténoïde (rhodopine glucoside) et 3 bactériochlorophylles-a. Des expériences de spectroscopie de fluorescence en fonction du temps effectuées sur des complexes LH2 uniques ont montré que l'intensité et la position de transition électronique du complexe pouvaient fortement fluctuer avec le temps. Ces observations décrivent un « désordre dynamique » en lien avec la fonction biologique du complexe LH2, qui montre une efficacité d’utilisation de l’énergie lumineuse. Même si un grand nombre d’études met en avant l’existence de ce « désordre » pour interpréter les données expérimentales de fluorescence, peu de travaux ont examiné au niveau moléculaire, les fluctuations locales ou globales au sein du complexe LH2 qui gouvernent ce désordre. La description moléculaire du désordre dynamique du complexe LH2 permettra une compréhension plus précise de ces complexes capables d’utiliser l’énergie solaire avec une grande efficacité, et sont donc d’une grande importance pour la mise en place de systèmes de production d’énergie renouvelable.L’objectif de ce projet de thèse est de mieux comprendre l’origine de ce « désordre » à l’échelle atomique en employant des approches de dynamiques moléculaires classiques. Pour ce faire, nous avons modélisé le complexe LH2 dans différents environnements biomimétiques constitués de détergents (dimethyldodecylamine-N-oxide (LDAO) et le beta octyle glucoside (bOG)) et d'une membrane de POPC. Une première partie de ce travail a consisté à développer des modèles originaux pour ces détergents ainsi que les différents composants du complexe, et à examiner l'agrégation des molécules de détergents autour du complexe. Pour valider nos modèles, des expériences de diffraction des rayons X aux petits angles (SAXS) ont été réalisées avec les complexes LH2-LDAO et LH2-βOG. Dans un second temps, nous avons plus spécifiquement étudié les interactions peptide-pigment,pigment-pigment en fonction de l’environnement. Nos résultats ont montré des différences significatives concernant la dynamique du complexe et les interactions pigment-pigment et pigment-protéine en fonction de l'environnement. Enfin, afin de relier les variations des interactions entre les différents composants du complexe décrits dans nos simulations, aux variations d’absorption du complexe LH2 et au désordre dynamique, des calculs ab-initio ont été réalisés à partir de structures atomiques représentatives de nos simulations. / Purple photosynthetic bacteria, such as Rhodopseudomonas acidophila (strain 10050), have a synthetic apparatus which is composed by membrane protein complexes with specialized pigments to harvest the light. This photosynthetic apparatus is composed of 2 types of light harvesting (LH) complex called LH1 and LH2, and a reactional center (RC). The light is mainly absorbed by photosynthetic pigments bounded to LH2 complex and the resulting excitation energy is transferred to LH1 complex, then to RC where it is transformed to chemical energy. The crystallography data allowed to show that the LH2 complex is composed of a perfectly symmetrical 9 sub-unit ensemble, formed by 2 small protein sub-unit α and β associated to 1 carotenoid (rhodopine glucoside) and 3 bacteriochlorophylls-a. The spectroscopy fluorescence experiences carried out as a function of time on unique LH2 complexes shown that the intensity and the position of the electronic transition of complexes can strongly fluctuate with the time. These observations describe a « dynamic disorder » linked with the biological function of the LH2 complex, which reveal the efficiency of the use of light energy. Even if the large number of studies highlight the existence of this « disorder » to interpret experimental data of fluorescence, a few number of studies analyzed at molecular level the local or global fluctuations inside of LH2 complex which govern this disorder. The molecular description of the dynamic disorder of LH2 complex will permit more precise comprehension about the ability to use of solar energy of these complexes with a huge efficiency, and thus, they are very important for setting up the sustainable energy production system.The aim of this project thesis is a better understanding the origin of this « disorder » at atomic scale by using classical molecular dynamics approaches. In order to do this, we modeled the LH2 complex in different biomimetic environments composed of detergents (dimethyldodecylamine-N-oxide (LDAO) and the β octyle glucoside (βOG)) and of POPC membrane. The first part of this study consisted in developing original models for these detergents, as well as for the different components of the LH2 complex, and to analyze the aggregation of detergent molecules around the complex. To validate our models, small angle X-ray scattering (SAXS) experiments have been realized with the LH2-LDAO and LH2-βOG complexes. In the second part, we specifically studied the interactions of peptide-pigment and pigment-pigment depending on the environment. Our results revealed significant differences concerning the dynamic of the complex and the interactions of pigment-pigment and pigment-protein depending on the environment. In the end, in order to relate the variations of interactions between the different components of complex, as described in our simulations, to the variations of absorption of the LH2 complex and to dynamic disorder, ab-initio calculations have been done from the representative atomic structures of our simulations.

L'intégration de molécules électroactives dans des composants électroniques suscite un intérêt croissant en raison de la miniaturisation constante des dispositifs de microélectronique. Dans ce contexte les propriétés redox des polyoxométallates (POMs) en font des candidats potentiellement attractifs. Ce mémoire présente les différents travaux effectués lors de cette thèse dans le but d'immobiliser des POMs de manière covalente sur des surfaces conductrices. Des composés hybrides organique/inorganique à base de tungstène et de molybdène ont été synthétisés et immobilisés sur des surfaces de carbone, d'or et de silicium, puis la vitesse de transfert électronique entre la surface et le POM a été mesurée par électrochimie. Des études complémentaires ont montré que la densité de greffage a peu d'influence sur la constante de transfert électronique, à l'inverse de paramètres comme la nature du lien covalent ou la présence d'acide en solution. Enfin, la dispersion contrôlée de POMs sur des surfaces d'or a été effectuée. / Introduction of redox active molecules in electronic devices is currently attracting a lot of attention due to the unceasing downscaling of microelectronics components. In this context, the redox properties of polyoxometalates (POMs) make them interesting candidates. This thesis presents the results of this PhD work aiming at covalently grafting POMs on conductive surfaces. Organic/inorganic hybrids based on tungsten and molybdenum cores have been synthesised and grafted onto carbon, gold and silicon surfaces. The electron transfer rate between the electrode surface and the POM has been measured by electrochemistry. Whereas parameters such as the covalent link or the presence of acid have an important effect on the transfer rate, the grafting density does not impact it noticeably. In a last study, POMs were spread on gold surfaces in a controlled manner.

Le niveau médiocre des taux de réponses et des améliorations de survie lorsque des stratégies conventionnelles sont appliquées souligne la nécessité de développer des outils prédictifs performants, robustes et applicables en clinique. La démocratisation des technologies d’analyses à haut-débit est le substrat de la médecine de précision permettant le développement de modèles prédictifs capables d’orienter les stratégies thérapeutiques et la définition d’une nouvelle taxonomie des cancers par l’intégration de données moléculaires de haute dimension. A travers cette thèse, nous avons d’abord analysé des données publiques d’expression génique de cancer bronchique non à petites cellules dans le but de prédire la probabilité de survie à trois ans. Le fort pouvoir prédictif de la TNM seule et la faible taille des cohortes de validation ont malheureusement limité la possibilité de traduire nos résultats en clinique. Nous avons ensuite développé un prédicteur du phénotype « KRAS muté » spécifique du cancer colorectal, permettant d’identifier de nouveaux traits moléculaires responsables de ce phénotype et d’améliorer la prédiction de la réponse au cetuximab chez les patients KRAS sauvage. Enfin, nous avons combiné les données moléculaires des panels de lignées cellulaires CCLE et Sanger avec les données des cohortes du TCGA pour produire des prédicteurs performants de la sensibilité aux drogues. Ces modèles sont concordants avec des screens produits par interférence RNA et permettent d’expliquer la réponse extrême de patients sectionnés dans le programme de screening moléculaire MOSCATO.Les défis spécifiques posés par les données moléculaires de haute dimension dans le développement d’outils prédictifs applicables en clinique sont discutés dans cette thèse. / The mediocre level of the rates of answers and the improvements of survival when conventional strategies are applied underlines the necessity of developing successful, strong and applicable predictive tools in private hospital. The democratization of the technologies of analyses with top-debit(-flow) is the substratum of the medicine of precision allowing the development of predictive models capable of directing the therapeutic strategies and the definition of a new taxonomy of cancers by the integration of molecular data of high dimension(size).Through this thesis(theory), we analyzed at first public data of genic expression of bronchial cancer not in small cells(units) with the aim of predicting the probability of survival in three years. The strong predictive power of the only TNM and

En milieu marin, toute surface immergée est soumise à une colonisation par de nombreux organismes (biofouling). Le développement de biofilms est une étape clé du phénomène. Les systèmes de communication y sont contrôlés par le biais de signaux chimiques. Dans ce travail, l’étude de la signature métabolique de biofilms naturels formé in situ a été réalisée selon un gradient de pollution en contaminants métalliques dans la rade de Toulon et selon la nature du revêtement de la surface immergée. De nettes variations chimiques des biofilms prélevés sont observées et sont corrélées avec des variations en termes de communauté microbiennes. L’étude in vitro de 4 souches bactériennes issues de biofilms naturels a permis, après optimisation des méthodologies d’analyse, une discrimination selon leur profil métabolique. Des biomarqueurs ont été mis en évidence, avec notamment la production de lipides ornithine par la souche Pseudoalteromonas lipolytica. La réponse biologique de cette souche en fonction de son phénotype et face à un stress cuprique a été étudiée par métabolomique et protéomique révélant d’importantes modulations de certaines voies biosynthétiques. / In the marine environment, any immersed surface is subjected to colonization by many organisms (biofouling). The biofilms development is a key stage of this phenomenon. Communication systems are controlled in these structures by chemical signals. In this work, the study of the chemical signature of natural biofilms formed in situ was carried out among a gradient of contamination of metal contaminants in the bay of Toulon and according to the nature of the coating on the immersed surface. Clear chemical variations of the biofilms collected were observed and were correlated with variations in microbial community. The in vitro study of 4 bacterial strains harvested from natural biofilms allowed, after optimization of the analysis methodologies, their discrimination according to their metabolic profile. Biomarkers were highlited, particularly ornithine lipids production by the Pseudoalteromonas lipolytica strain. The biological response of this strain depending on its phenotype and face to copper stres was studied by metabolomics and proteomics revealing important modulations of certain biosynthetic patways.

L'occupation quasi constante des environnements intérieurs (en moyenne 90% du temps), expose en permanence les occupants à une large variété de microorganismes présents dans l'air de ces espaces. En raison de difficultés technologiques liées à la collecte et à l'analyse, ce domaine scientifique reste pourtant quasiment vierge et ce, malgré les retombées possibles dans le domaine de la santé. Le manque est particulièrement marqué, en ce qui concerne l'exposition des individus aux aérosols microbiens et plus globalement la gestion sanitaire de la qualité de l'air des espaces clos. Cette étude a pour objectif la caractérisation de la diversité microbienne de l'air de différents espaces clos collectifs par une approche qualitative et quantitative. L'ensemble de l'étude a porté sur des environnements sensibles d'un point de vue des occupants (Hôpital), de la densité de fréquentation (Le Musée du Louvre) ou d'un temps d'exposition prolongé (Bureau).L'originalité de cette thèse a résidé dans l'association d'une stratégie d'échantillonnage représentative des environnements étudiés et d'outils analytiques pertinents permettant d'étudier la microflore de l'air indépendamment de la cultivabilité des micro-organismes. Pour la première fois, un séquençage haut débit (pyroséquençage 454) a été appliqué à des échantillons d'air intérieur permettant d'accéder à une diversité microbienne rare comme le sont les espèces pathogènes. Les résultats montrent une diversité microbienne plus riche que celle habituellement observée par des méthodes culturales. Plusieurs micro-organismes impliqués dans des problématiques sanitaires ont été retrouvés (Borrelia spp., Burkholderia spp., Legionella spp., Neisseria spp. et Mycobacterium spp.). Les résultats mettent en évidence une stabilité à la fois spatiale et temporelle pour les bactéries retrouvées dans l'air intérieur. Cette stabilité est à la fois qualitative (structure des communautés microbiennes) et quantitative (abondance des microorganismes). La forte présence de séquences d'origine humaine permet de considérer l'Homme comme le principal élément orientant la microflore bactérienne de l'air intérieur. Des « cores species » signant l'air intérieur anthropisé ont pu être identifiées. / The constant occupation of indoor environments (average 90% of the time), constantly confront the occupants to a wide variety of microorganisms from the air of these spaces. Due to technological difficulties related to the collection and the analysis of airborne microorganisms, this field of study remains scanty, despite the potential health impact. The lack is particularly pronounced in terms of understanding of the risks of contamination of people by bioaerosols and overall health management of air quality of confined spaces.This study aims to characterize dynamics of the microbial diversity of different indoor environments. The entire study involved representative environments (hospital, office and museum).The originality of this thesis is the combination of a representative sampling strategy on environments studied and of analytical tools relevant to study the microflora of the indoor air regardless of the culturability of microorganisms.. For the first time, a high throughput sequencing (454 pyrosequencing) was applied to samples of indoor air in order to assess microbial diversity and pathogenic species..Several microorganisms implicated in health problems were found (Borrelia spp., Burkholderia spp. ,Legionella spp., Neisseria spp. and Mycobacterium spp.).The results give a different and more varied qualitative picture than that usually observed by cultural methods. The results show a stability of both spatial and temporal microflora of indoor air. This stability is both qualitative (microbial community structure) and quantitative (abundance of microorganisms). Man can be considered as the main factor driving the indoor air microflora due to the strong presence of sequences of human origin.'Cores species' signing the antropogenic indoor air were identified.

La LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) est une technique d’analyse multi-élémentaire basée sur la spectroscopie d’émission optique surplasma créé par laser. Elle est bien adaptée pour l'analyse en milieu hostile notamment dans l'industrie nucléaire. Des mesures quantitatives sont fréquemment réalisées sur des échantillons solides ou liquides mais, dans certains cas, des comportements atypiques des signaux émis par le plasma ont été observés dans les expériences LIBS. Afin d’éviter ou de limiter d’éventuelles conséquences sur la précision des mesures, il est nécessaire d’améliorer la compréhension de ces phénomènes. L’objectif des travaux effectués dans le cadre de cette thèse est d’étudier les réactions chimiques se produisant à l’intérieur d’un plasma généré par laser lors d’une analyse LIBS. Des expériences sur un matériau modèle, d’aluminium métallique pur, ont eu pour but de mettre en évidence la dynamique des recombinaisons moléculaires en fonction du gaz ambiant utilisé par l’étude de l’évolution temporelle des raies d’émission atomiques Al I et des bandes moléculaires AlO et AlN. Un effet d’excitation collisionnelle a été mis en évidence pour un niveau électronique particulier de l’aluminium dans le cas d’une ambiance d’azote. Cet effet disparaît sous air. Des expériences d'imageries de plasma ont été menées pour localiser spatialement les zones où se déroulent ces recombinaisons et des effets spectaculaires de projection de particules ont été mis en évidence. / Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is a multi-elemental analysistechnique very well suited for analysis in hostile environments particularly in thenuclear industry. Quantitative measurements are frequently performed on liquid orsolid samples but in some cases, atypical signal behaviors were observed in theLIBS experiment. To avoid or minimize any impact on measurement accuracy, it isnecessary to improve the understanding of these phenomena. In the framework of athree-year PhD thesis, the objective was to study the chemical reactions occurringwithin laser-generated plasma in a LIBS analysis. Experiments on a model material (pure aluminum sample) highlighted thedynamics of molecular recombination according to different ambient gas. Thetemporal evolution of Al I atomic emission lines and molecular bands of AlO and AlNwere studied. A collisional excitation effect was identified for a peculiar electronicenergy level of aluminum in the case of a nitrogen atmosphere. This effectdisappeared in air. The aluminum plasma was also imaged during its expansionunder the different atmospheres in order to localize the areas in which the molecularrecombination process takes place. Spectacular particle projections have beenhighlighted.

Les décharges filamentaires obtenues dans l'Argon et les gaz rares, à faible intensité (I < 1 A) et haute pression (pression atmosphérique et pressions supérieures) sont caractérisées par un petit diamètre (quelques dixièmes de millimètre), un champ électrique élevé (E = 10 kV/m) et une grande différence de température entre les électrons (Te = 10000 K) et les atomes (T0 = 1500 K). Pour étudier ces décharges encore mal connues, intermédiaires entre l'arc électrique et la décharge luminescente, nous avons élaboré un modèle capable, à partir de la connaissance d'un petit nombre de paramètres qui conditionnent le fonctionnement de la décharge (intensité du courant, champ électrique, diamètre, pression) de déterminer les principales grandeurs physiques (températures des électrons et des atomes, densités des électrons et des ions atomiques et moléculaires, densités des états excités) caractérisant le plasma ; ce modèle a été construit à partir des équations de conservation des particules chargées, des atomes excités et de l'énergie des électrons en prenant en compte l'ensemble des niveaux 4s et 4p de l'argon dont les sections efficaces d'excitation et d'ionisation par chocs électroniques sont bien connues. Le principal processus de disparition des électrons est la recombinaison dissociative des ions moléculaires A2+ (A2+ + e → A* + A) dont la formation par une réaction à trois corps (A+ + A + A → A2+ + A) est favorisée par la basse température et la haute pression du milieu ; les atomes excités A* sur un niveau 4p facilement ionisable, provenant de la recombinaison des ions A2+ permettent d'obtenir des densités électroniques importantes à des températures électroniques et atomiques relativement basses ; on a également pris en comte l'absorption partielle par le plasma des raies rouges de l'Argon issues des niveaux 4p. L'étude de ces décharges présente de l'intérêt sur le plan tant fondamental qu'appliqué (amorçage des décharges à haute intensité, caractérisation des régions périphériques des arcs électriques, lasers à excimers).

Il est très facile de "piéger" des phases moléculaires complexes dans des états métastables ou hors-équilibre, en usant d'actions complexes (voies athermiques), d'environnements complexes (topologie), ou en manipulant la complexité intrinsèque du système (réseaux d'interactions). Des procédés industriels les plus courants aux nanotechnologies les plus poussées, on rencontre des phases moléculaires piégées par des processus de forçage (trempe thermique, irradiation, broyage mécanique...) ou de confinement nanométrique (basse dimensionalité, hétérogénéité, champs aléatoires, phases interfaciales...). Ce document de synthèse met en avant les problématiques physiques communes à ces situations, au travers d'études expérimentales de systèmes modèles. Des matériaux forcés à intérêt pharmaceutique aux fluides complexes nanoconfinés, la puissance des approches complémentaires par des techniques locales (résonance magnétique du solide) ou collectives (diffusion de neutrons) est soulignée.