Les facteurs de croissance endothéliaux (VEGFs) sont produits par les tumeurs qui sont hypoxiques. Principaux responsables de la néo-vascularisation pathologique, ils régulent le stroma tumoral. Les nouvelles stratégies qui ciblent et inhibent le VEGF ouvrent vers la thérapie anti-cancéreuse moderne. Elles ont pour but de contrôler l'angiogenèse tumorale plutôt que la détruire. Le défi est donc de piéger sélectivement le VEGF produit en excès, dans le microenvironnement tumoral, sous l'effet de l'hypoxie. La thèse présentée dans ce manuscrit est consacrée à la réalisation d'une nouvelle stratégie ciblante par l'intermédiaire de cellules, aussi appelée " Cheval de Troie ". Elle combine dans la même entité, une unité de ciblage et un système de délivrance spécifique d'un gène/molécule thérapeutique. Dans le but d'adresser la thérapie aux cellules cancéreuses sans affecter les cellules saines, un modèle de cellules endothéliales de type précurseur (CEPs) a été utilisé comme cellules ciblantes capables d'atteindre spécifiquement le site tumoral. Les CEPs ont été " armées " pour exprimer un gène thérapeutique chargé d'inhiber le VEGF. La neutralisation a été obtenue par la production d'une forme soluble du récepteur-2 du VEGF (VEGFR2 soluble), agissant comme inhibiteur. Caractéristique des tumeurs solides se développant, l'hypoxie a été choisie pour déclencher/éteindre l'expression et la sécrétion du VEGFR2 soluble, en introduisant, en amont du gène thérapeutique, une séquence régulatrice : HRE. Adressé au site tumoral par les CEPs, le régulateur de l'angiogenèse qu'est la forme soluble du VEGFR2, est exprimé de manière conditionnée et réversible, à l'hypoxie. Ceci ouvre à de nouvelles stratégies de normalisation contrôlée et stable des vaisseaux tumoraux en vue de l'utilisation de thérapies combinées.

L'expérience GBAR - Gravitational Behaviour of Antihydrogen at Rest - est conçue pour réaliser un test direct du principe d'équivalence faible sur l'antimatière. Son objectif est de mesurer l'accélération d'un antiatome d'hydrogène en chute libre, appelée Gbar. Son originalité réside dans la production d'antiions Hbar+ pour appliquer le refroidissement sympathique afin d'obtenir une température de l'ordre du µK, indispensable à la réalisation de la mesure. Les ions Hbar+ sont produits par les réactions : pbar + Ps -> Hbar + e-, puis Hbar + Ps -> Hbar+ + e-, où pbar représente l'antiproton, Ps le positronium (l'état lié entre le positon et l'électron), Hbar l'antihydrogène et Hbar+ l'antiion associé. Pour produire la quantité de Ps nécessaire à l'expérience GBAR, 2x10^10 positons doivent être injectés sur une cible mésoporeuse de SiO2 en moins de 100ns. Un tel flux nécessite l'accumulation et le refroidissement des positons dans un piège à particules.Cette thèse décrit l'injecteur de positons en phase de démonstration à Saclay pour l'expérience GBAR. Il est constitué d'un piège de Penning-Malmberg (emprunté au laboratoire du RIKEN) alimenté par un faisceau de positons lents. Un accélérateur linéaire d'électrons de 4.3MeV produit le faisceau pulsé de positons en tirant sur une cible de tungstène, modéré ensuite par un modérateur constitué de multiples couches de grilles de tungstène. Le flux de positons lents est de 10^4 e+/pulse, soit 2x10^6 e+/s à 200Hz. Nous présentons dans ce document la toute première accumulation de positons produit par un accélérateur (plutôt qu'une source radioactive), et leur refroidissement dans un plasma de 2x10^10 électrons préalablement chargés dans le piège.

Le couplage de guides d'ondes nanoscopiques et d'atomes froids a récemment ouvert de nouvelles voies de recherche. Le guide d'onde dans notre cas est une nanofibre qui confine la lumière transversalement à une échelle inférieure à la longueur d'onde. La lumière guidée présente un fort champ évanescent permettant une interaction atome-photon exaltée au voisinage de la nanofibre. Dans notre expérience, un nuage atomique froid est d'abord superposé à une nanofibre optique. Puis, en utilisant un piège dipolaire via le champ évanescent de la nanofibre, les atomes froids sont piégés à proximité de sa surface. Avec cette plateforme, nous avons obtenu des épaisseurs optiques élevées OD ~ 100 et de longues durées de vie ~ 25 ms en utilisant un schéma de piégeage qui préserve les propriétés internes des atomes. Une direction intéressante est alors d'explorer les effets collectifs résultant de l'ordre spatial des atomes. Lorsque la période du réseau est proche de la longueur d'onde de résonance, une réflexion de Bragg aussi élevée que 75% est observée. Cette réflexion dépend de la polarisation de la sonde par rapport aux réseaux atomiques - une signature de la chiralité dans les systèmes à guide d'ondes nanoscopiques. La possibilité de contrôler le transport de photons dans les guides d'ondes couplés à des systèmes de spin permettrait de nouvelles fonctionnalités pour les réseaux quantiques et l'étude d'effets collectifs résultant d'interactions à longue distance. / The coupling of cold atoms to 1D nanoscale waveguides have opened new avenues of research. The waveguide in our case is a nanofiber, which confines light transversally to a subwavelength scale. The guided light exhibits a strong evanescent field allowing enhanced atom-photon interaction in the vicinity of nanofiber. In our experiment, a cold atomic cloud is first interfaced with an optical nanofiber. By using an optical lattice in the evanescent field, the atoms are then trapped in 1D atomic arrays close to the nanofiber. In this platform, we reach high optical depth OD ~ 100 and long lifetimes ~ 25 ms by using a dual-color compensated trapping scheme that preserves the internal properties of atoms. In this thesis, we explore collective effects emerging from the spatial ordering of atoms. When the period of the lattice is made close to commensurate with the resonant wavelength, Bragg reflection, as high as 75%, is observed. The reflection shows dependency on orientation of the probe polarization relative to the atomic arrays - a chiral signature in nanoscale waveguide-QED systems. The ability to control photon transport in 1D waveguides coupled to spin systems would enable novel quantum networking capabilities and the study of many-body effects arising from long-range interactions.

Le temps de vie du neutron libre joue un rôle important dans la physique des particules comme dans des modèles cosmologiques. Notre connaissance de la valeur précise du temps de vie du neutron est limitée par les incertitudes systématiques des deux méthodes expérimentales couramment utilisées, les méthodes dites de "faisceau" et de "bouteille matérielle". En outre une déviation systématique des valeurs de temps de vie obtenues par les deux méthodes s'est manifestée au cours des dernières décennies.Le projet HOPE fait parti d'une nouvelle génération d'expériences qui cherchent à mesurer le temps de vie du neutron en stockant des neutrons ultra-froids (UCN) dans un potentiel magnéto-gravitationnel. HOPE génère les champs magnétiques nécessaires par une combinaison d'aimants permanents puissants de terre rare, qui produisent des champs magnétiques maximaux d'environ 1.3 T, et un système de bobines supraconductrices. Dans cette thèse je donnerai une description détaillée de l'appareil, des effets systématiques possibles et comment nous envisageons d'étudier et de maîtriser ces effets. Ensuite les résultats d'un premier temps de faisceau, effectué à la source PF2, vont être présentés et discutés. Les résultats sont encourageants puisque nous avons atteint des constants de temps de stockages maximaux de 881(46) s, ce qui indique des pertes d'UCN très faibles pendant la phase du stockage. / The lifetime of the free neutron plays an important role in fundamental particle physics as well as cosmological models. Our knowledge of the precise value of the neutron lifetime is limited by the systematical inaccuracies of the two commonly used experimental approaches, the so called “beam” and “material bottle” methods. Moreover a systematic deviation of the lifetime-values extracted from both methods has become manifest over the past decades.The HOPE project is part of a new generation of experiments that aims to determine the neutron lifetime by storing ultra cold neutrons (UCN) in a combined magneto-gravitational potential. HOPE generates the necessary gradient magnet fields by a combination of highly potent rare-earth permanent magnets with a maximum B-field strength of about 1.3 T and a set of superconducting coils. In this thesis I give a detailed description of the apparatus, possible systematical effects and how we are planning to investigate and cope with those effects. Subsequently the results from a first beamtime at the PF2 source will be presented and discussed. The results are encouraging as we reached a maximum storage-time constants of 881(46) s, indicating a very small UCN loss rate during storage.

Les systèmes sédimentaires turbiditiques présentent un double intérêt académique et industriel puisqu’ils constituent à la fois des archives des conditions environnementales et des réservoirs pétroliers potentiels. Parmi les nombreux paramètres contrôlant l’organisation sédimentaire de ces systèmes l’inclinaison de la pente continentale apparait être un paramètre majeur. L’analyse de l’influence de l’inclinaison de la pente et de ces variations sur l’hydrodynamique des écoulements sédimentaires et ainsi sur l’architecture des systèmes turbiditiques revêt un caractère crucial tant du point de vue académique que pétrolier. Ce travail s’appuie sur l’analyse haute résolution de données acoustiques (bathymétrie, imagerie multifaisceaux, sismique THR, sonar latéral) acquises sur la marge abrupte du Golfe de Gênes (Malisar, Fables, Prisme, Gelo) et de l’analyse d’un bloc de sismique 3D sur la marge abrupte Ivoirienne. Les accumulations turbiditiques des deux sites témoignent de processus de ségrégation des particules avec le piégeage des particules les plus grossières dans des structures en plunge pools, cyclic steps ou slope break deposits. L’étude fine de ces corps liés au ressaut hydraulique apporte ici un éclairage inédit sur la continuité des corps sableux à la transition canyon/lobe et permet ainsi de proposer un nouveau scénario de modèle réservoir. De plus l’analyse de ces deux zones d’études met en évidence l’impact direct de l’activité tectonique sur l’architecture des accumulations turbiditiques par la mise en place et le maintien d’une zone de rupture de pente où le phénomène de ressaut hydraulique peut perdurer au cours du temps. / Turbidite systems present both academic and industrial interests since they are archives of environmental conditions and potential oil reservoirs. Among many parameters controlling the sedimentary organization, the continental slope inclination appears to be a major parameter. The analysis of slope inclination’s and these variations on the hydrodynamic of sedimentary flows and thus on turbidite systems architecture is a crucial character for both academic and industrial interests. The Pliocene-Quaternary turbidite systems of the Gulf of Genoa and upper margin of the Ivorian Cretaceous develop on margins with steep slope profiles controlled by tectonic processes and are suitable and complementary items for the Study of turbidite sedimentation in context of abrupt margin. This work is based on the high-resolution analysis of acoustic data (bathymetry, multibeam imaging, seismic THR, sidescan sonar) acquired on the steep margin of the Gulf of Genova (Malisar, Fables, Prism, Gelo) and the analysis of a 3D seismic block on the Ivorian steep margin. Turbidite accumulations of two sites demonstrate particle segregation processes with trapping coarser particles into specific structures such as plunge pools and cyclic steps. The detailed study of these bodies related to hydraulic jump sheds a new light on the continuity of sand bodies in the transition canyon / lobe and allows the designing of a new reservoir model scenario. Further analysis of these two areas of study shows the direct impact of tectonic activity on the architecture of turbidite accumulations by establishing and maintaining a nick area where the phenomenon of hydraulic jump can be maintained over time.

Le travail de recherche réalisé dans le cadre de mon projet de doctorat a consisté à concevoir, construire et caractériser un nouveau dispositif expérimental fondé sur une source atomique refroidie par évaporation dans un piège dipolaire optique. Il vise à améliorer l’incertitude sur la mesure du rapport h/m entre la constante de Planck et la masse d’un atome de rubidium, en réduisant l’effet de la phase de Gouy et de courbure du front d’onde.Dans un premier temps, nous avons étudié différentes configurations optiques pour optimiser le taux de chargement du piège dipolaire : le faisceau de 50 W à 1070 nm est mis en forme pour constituer un double faisceau réservoir de 93 µm de waist, ainsi qu’un faisceau fin croisé de waist 20 µm. Après avoir optimisé et caractérisé le processus d’évaporation, nous avons obtenu un condensat de Bose-Einstein.Par ailleurs, nous avons mis en place, pour l’interférométrie Raman, un nouveau système laser utilisant des sources primaires à 1560 nm doublées en fréquence. Nous avons conçu un double asservissement : il permet d’une part d’asservir en phase les deux sources laser et, d’autre part, de corriger le bruit de phase accumulé dans les amplificateurs à fibres.Le nouveau dispositif expérimental est aujourd’hui prêt à réaliser l’interférométrie atomique sur le condensat de Bose-Einstein. / This research work fulfilled as part of my PhD project involved to design, build and characterise a new experimental setup based on an atom source by evaporative cooling in an optical dipole trap. It goes after the improvement of the uncertainty on the measurement of the ratio h/m between Planck’s constant and the rubidium atom mass, reducing the Gouy phase and wavefront curvature.In a first step we have studied several optical configurations to optimise the dipole trap loading: the 50 W beam at 1070 nm is shaped in a double 93 µm waist reservoir and one crossed 20 µm waist dimple. After having optimised and caracterised the evaporative process, we obtained one Bose-Einstein condensate.Furthermore, for Raman interferometry, we set up a new laser system at 1560 nm based on frequency doubling. We developed a double cervo loop: on the one hand, it allows to phase lock the two laser sources, and on the other hand to correct phase noise accumulated in fibered amplifiers.Today, our new experimental setup is ready to perform atom interferometry on a Bose-Einstein condensate.

Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse s'articule en deux volets. Le premier porte sur l'étude de l'effet des interactions entre atomes au sein d'un interféromètre atomique, dont la source est un condensat de Bose-Eintein. Nous présentons un modèle analytiquepermettant d'obtenir des expressions simples pour le déphasage induit par celles-ci. Ce modèle est comparé à des simulations numériques résolvant les équations de Gross-Pitaevskii couplées, et présente un excellent accord. Le second concerne la conception et la construction d'un nouveau dispositif expérimental visant à obtenir un condensat de Bose-Einteindans le but de réaliser des mesures de haute précision par interférométrie atomique. / The work performed during this thesis comprises two orientations. The first one is the study of the effect of interactions between atoms in an atom interferometer which source of atoms is a Bose-Einstein condensate. We present an analytical model allowing to obtain simple expressions for the phase shift induced by them. This model is compared to numerical simulations solving the coupled Gross-Pitaevskii equations and presents a good agreement. The second one is the design and construction of a new experimental set-up for the production of a Bose-Einstein condensate to perform high precision measurements with the use of atom interferometry.

Cette thèse a consisté à mettre en place une nouvelle expérience utilisant des atomes froids en interaction avec la lumière guidée par une nanofibre optique. Nous avons tout d'abord développé un banc de fabrication de nanofibres. En chauffant et étirant une fibre optique commerciale, on obtient un cylindre de silice de 400 nm de diamètre. La lumière guidée dans ces nanofibres est fortement focalisée sur toute la longueur de la fibre et exhibe de forts champs évanescents, ce qui permet d'obtenir une grande profondeur optique avec un faible nombre d'atomes. Après avoir inséré une nanofibre au milieu d'un nuage d'atomes, nous avons observé le phénomène de lumière lente dans les conditions de transparence électromagnétiquement induite. Nous avons aussi stoppé la lumière guidée et mémorisé l'information qu'elle contenait. Nous avons montré que ce protocole de mémoire optique fonctionne pour des impulsions lumineuses contenant moins d'un photon en moyenne. Ce système pourra donc être utilisé comme une mémoire quantique, un outil essentiel pour les futurs réseaux de communication quantique. Enfin, nous avons piégé les atomes dans un réseau optique au voisinage de la nanofibre grâce à de la lumière guidée par celle-ci. Par rapport à notre première série d'expériences, le nuage ainsi obtenu a un temps de vie plus long (25 ms) et interagit plus fortement avec la lumière guidée (OD ~ 100). Ce nouveau système devrait permettre d'implémenter efficacement d'autres protocoles d'optique quantique, comme la génération de photons uniques et l'intrication de deux ensembles atomiques distants. / We built a new experiment using cold atoms interacting with the light guided by an optical nanofiber. We first developed a nanofiber manufacturing bench. By heating and stretching a commercial optical fiber, a silica cylinder of 400 nm diameter is obtained. The light guided in these nanofibers is strongly focused over the whole length and exhibits strong evanescent fields. We then prepared a vacuum chamber and the laser system necessary for the manipulation of cold atoms. After inserting a nanofiber amid a cloud of cold atoms, we observed the phenomenon of slow light under the conditions of electromagnetically induced transparency: the light guided by the fiber is slowed down to a speed 3000 times smaller than its usual speed. We also stored the light guided by an optical fiber. After several microseconds, the information stored as a collective atomic excitation could be retrieved in the fiber. We have shown that this optical memory works for light pulses containing less than one photon on average. This system may therefore be used as a quantum memory, an essential tool for future quantum communication networks. Finally, we trapped atoms in an array in the vicinity of the nanofiber thanks to the light guided by the latter. Compared to our first set of experiments, the resulting cloud has a longer lifetime (25 ms) and interacts more strongly with the guided light (OD ~ 100). This new system should allow to efficiently implement other quantum optics protocols, such as the generation of single photons, or the entanglement of two remote atomic ensembles.

Les pièges radio-fréquences (rf) permettent de confiner des particules chargées (atomes ou molécules) dans un domaine restreint de l'espace. Alliés aux techniques de refroidissement laser, ils permettent l'étude et le contrôle de la matière au niveau atomique. Dans cette thèse sont présentés différents résultats obtenus au moyen de simulations numériques, utilisant la technique de la dynamique moléculaire. Cette thèse se compose de quatre parties. Une première partie rassemble les connaissances indispensables pour appréhender la dynamique des ions en pièges rf. La deuxième partie présente les résultats d'une étude sur l'influence du couplage coulombien sur le refroidissement laser Doppler d'un ensemble d'ions confinés en quadrupôle linéaire. La troisième partie s'intéresse aux propriétés des structures en anneau d'ions, obtenues à basse température au sein des multipôles linéaires d'ordres supérieurs au quadrupôle. Une dernière partie présente une proposition permettant l'obtention de sites supplémentaires où le champ rf s'annule dans les multipôles linéaires d'ordres supérieurs, offrant la possibilité d'obtenir des structures non soumises au forçage rf. / Radio-frequency (rf) traps allows one to confine charged particles (atoms or molecules) in a small region of space. These traps, with laser cooling technics, allows one to study and to control matter at the atomic level.In this thesis are shown different results obtained by numerical simulations using molecular dynamics technics. This thesis is formed of four parts. A first part introduce the necessary knowledge to comprehend the ion dynamics in rf traps. The second part present the results from a study on the influence of coulomb coupling on the doppler cooling of trapped ions in a linear quadrupole rf trap. The third part is a study of the properties of ring structures of ions, obtained for low temperatures in linear higher order rf traps. A last part of the thesis is a proposal allowing one to obtain additional rf field-free regions in linear higher order rf traps.

Cette thèse traite de l'étude des molécules froides formées via la technique de photoassociation d'atomes froids. Cette étude porte sur la manipulation des degrés de libertés externes de la molécules, et sur l'étude des interactions internes à la molécule Cs2.<br /><br />Un piège quadrupolaire magnétique de 2.10^5 molécules Cs2 froides a été réalisé. Le temps de vie du piège moléculaire est de 600ms, limité par les collisions avec le gaz chaud résiduel. Les molécules piégées ont été caractérisées, ce qui a permis de déterminer la température du nuage de molécules piégé, de l'ordre de 35uK. La mise en place d'un piège dipolaire, réalisé au moyen d'un laser CO2 focalisé est également décrit.<br /><br />D'autre part, une spectroscopie de photoassociation à deux photons a été réalisée. Elle a permis l'étude originale des formes de raies de cette spectroscopie, présentant de typiques profils de Fano. Grâce à la connaissance précise de ces formes de raies, plus d'une centaine d'énergies de niveaux vibrationnellement très excités de la molécules de Cs2 sont mesurés, avec une précision de l'ordre de 10MHz. Lors de l'interprétation théorique, l'énorme structure hyperfine de l'atome de césium implique la résolution d'équation de Schrödinger couplées pour des distances internucléaires supérieures à 15a0. Un modèle théorique asymptotique est donc utilisé pour ajuster les paramètres moléculaires des potentiels fondamentaux de la molécules de Cs2.<br />Les ajustements de ces paramètres se font au moyen d'algorithmes évolutionnaires et déterministes et sont suivis d'une étude statistique approfondie. On détermine ainsi le coefficient de Van der Waals avec une excellente précision, ainsi que pour la première fois l'amplitude de l'interaction d'échange de manière expérimentale.