Le comportement plastique des alliages métalliques est très souvent influencé par les interactions entre les précipités d'une seconde phase et les dislocations, dont la dynamique peut être étudiée par des méthodes de type champ de phase. En effet, ces méthodes présentent comme principal avantage leur caractère variationnel qui rend naturel le couplage avec la dynamique d'autres défauts (solutés, lacunes, précipités de seconde phase...). Ces travaux de thèse s'inscrivent dans ce contexte en proposant de nouveaux modèles champ de phase permettant d'étudier le comportement des dislocations, leurs interactions avec des précipités de seconde phase ainsi que les mécanismes de montée par absorption/émission de lacunes. Nous proposons tout d'abord un modèle d'élasticité non-linéaire, tenant compte du glissement des dislocations ainsi que de leur nucléation et du glissement dévié. L'utilisation de ce modèle permet de confirmer les mécanismes de perte de cohérence des précipités par la nucléation de boucles prismatiques envisagés dans des études antérieures. Nous proposons ensuite un couplage de cette approche avec un modèle tenant compte de l'évolution microstructurale de précipités Al3Sc dans une matrice d'aluminium. Nous montrons notamment que les dislocations peuvent modifier significativement la morphologie de l'interface des précipités, ce qui peut affecter la réponse mécanique du matériau. Enfin, nous développons un modèle champ de phase pour la montée des dislocations tenant compte de la diffusion des lacunes. Nous nous attachons en particulier à étudier le caractère limitant du mécanisme d'absorption/émission de lacunes au niveau du coeur des dislocations.

Différents nanocomposites ont été préparés par polymérisation in situ d'une dispersion de nanosilicates lamellaires dans du méthacrylate de méthyle. L'influence de la nature de la charge et de l'interface nanoparticule-matice sur la plasticité et sur la transition vitreuse a été étudiée en incorporant différents types de nanoparticules : deux argiles phyllosilicates (la cloisite et la laponite) et deux silicates de calcium hybride qui différent, entre autre, par leur facteur de forme. Le couplage charge-matrice varie d'une liaison purement covalente, jusqu'à l'emploi d'agent lié par attraction ionique à la charge et interaction Van der Waals avec la matrice. La dispersion des phyllosilicates nécessite une étape d'échange cationique avec des ions ammoniums comportant une ou deux chaînes alkyles terminée ou non par une double liaison pouvant réagir avec le méthacrylate de méthyle. Quant aux silicates de calcium, ils ont été synthétisés avec des groupements vinyle en surface. Pour chaque type d'échange, le protocole a été optimisé afin d'obtenir la meilleure dispersion des charges dans le nanocomposite ; la diffraction X et la microscopie électronique à transmission ont été utilisées pour contrôler l'état de dispersion. L'étude par analyse mécanique dynamique montre que l'introduction de nanoparticules lamellaires dans une matrice thermoplastique peut conduire soit à une augmentation, soit à une diminution de la température de transition vitreuse. Cette variation semble liée à la nature de l'interface plutôt qu'à la taille de la charge. L'étude de la plasticité met en évidence, pour tous les systèmes, un effet renforçant des nanoparticules qui, cependant, reste inférieur à ceux observés dans d'autres nanocomposites à matrice thermoplastique.

Les vibrisses ou moustaches, sont représentées de façon très précise au niveau cortical. Cette représentation forme une carte qui peut varier selon l’expérience ou l’apprentissage. La plasticité corticale est parfois altérée dans des maladies. C’est le cas du syndrome de l’X-fragile où la protéine FMRP n’est plus produite. Notre hypothèse est double : 1- La plasticité opérant dans le cortex somato-sensoriel primaire lors d’un conditionnement associatif est primordiale pour l’apprentissage. 2- FMRP peut perturber cette plasticité et altérer l’acquisition de la mémoire. Mon travail de thèse s’est déroulé sous la direction du Dr Ingrid Bureau, dans l’Institut de neurobiologie de la Méditerranée UMR901, laboratoire de l’INSERM, sur le campus universitaire de Luminy (Aix-Marseille Université).Après un protocole de conditionnement, les souris ayant appris l’association présentent des réorganisations de la carte corticale sélective manifestées par une surreprésentation des vibrisses appariées au dépend des vibrisses voisines.L’étude a ensuite montré que déjà en condition naïve l’excitabilité des neurones glutamatergiques de la couche 4 est plus importante que chez les souris mutantes, dans lequel la synthèse de FMRP n’est inactivée que dans la couche 4 du cortex somato-sensoriel. Ceci est couplé à une baisse de la probabilité de libération de neurotransmetteur et une baisse de connectivité. Les cartes corticales sauvages et mutantes en condition naïve sont donc en apparence similaires. Après altération de l’expérience sensorielle, nous avons observé une forte augmentation de la force des projections ascendantes de la couche 4 vers la couche 2/3 chez les individus mutants / Whiskers representation is well defined at cortical level. This representation designs a map which can be modified with sensory experiece or learning. Cortical plasticity is sometime affected by diseases such as the fragile-X syndrome where protein FMRP is lacking. Two hypothesis : 1- Plasticity in primary somatosensory cortex play a major role in learning. 2- FMRP can disturb that plasticity and so memory acquisition.After playing an associtiative conditionning protocol, some mice learn the association and cortical map changes in a selective way with a gain of representation for the paired whiskers vs whiskers in neighbourghood.We’ve after shown that in naive conditions, layer 4 glutamatergic neurons present an increase of excitability in mutant mice, in which FMRP synthesis is inactivated only in layer 4 of somatosensory cortex. This phenotype comes with a decrease in neurotransmetor release probability and a decrease in connectivity. This way, WT and mutant cortical maps appear similar in naive conditions. But after sensory alteration we’ve seen a huge increase in strenght of ascending projections from layer 4 to layer 2/3 in mutants. We don’t know yet how to explain thoose deregulations.

Résumé de louvrage La thèse déposée par L. Duchêne comporte cinq chapitres dont une introduction et des conclusions et perspectives et totalise 183 pages. La bibliographie compte 94 références. Louvrage a pour objet la modélisation du comportement mécanique des tôles métalliques (principalement des tôles dacier obtenues par laminage) lors des processus de mise à forme. Lanisotropie de la tôle découle de la mesure de la texture du matériau. Les processus de mise à forme étudiés sont principalement lemboutissage des tôles. Le mémoire propose le développement de deux méthodes locales dinterpolation de la surface de plasticité. Ensuite, ces modèles sont implémentés dans le code éléments finis LAGAMINE, puis validés sur quelques exemples académiques et finalement des applications industrielles sont examinées. Analyse du contenu Le premier chapitre introduit le sujet, définit le cadre dans lequel lauteur situe sa démarche et présente les originalités du travail. Le deuxième chapitre est consacré à la description du comportement microscopique des métaux et des méthodes de transition micro-macro. Le comportement dun monocristal ou plutôt le comportement dun cristal à lintérieur dun polycristal est examiné. Les modèles microscopiques de Taylor et de Bishop-Hill constituant une approche primal-dual pour ce problème sont décrits. Le comportement macroscopique du polycristal est obtenu à partir du comportement microscopique via la transition micro-macro sur base de la texture du matériau. Cette texture est généralement caractérisée par son ODF (Orientation Distribution Function). Cependant, le modèle de transition micro-macro utilisé, basé sur les hypothèses de Taylor, nécessite une description de la texture par un ensemble dorientations cristallines représentatif de la texture du matériau. Différentes méthodes dextraction de lensemble de cristaux représentatif sont décrites. Le nombre de cristaux inclus dans lensemble représentatif est un paramètre important et est discuté. Le comportement élastique et plastique du polycristal sont décrits. Outre le modèle de transition micro-macro basé sur les hypothèses de Taylor, dautres modèles plus récents et plus coûteux en temps de calcul sont décrits. Le deuxième chapitre introduit également lécrouissage du polycristal. Le troisième chapitre présente les étapes successives du développement de lapproche locale de la surface de plasticité. Etant donné que la surface de plasticité est définie dans lespace à 5 dimensions des contraintes déviatoriques, des notions de géométrie dans un espace à n dimensions sont présentées. Différentes propriétés des domaines dans lesquels la surface de plasticité est localement définie sont décrites ; ainsi que la méthode de construction des domaines et le lien entre domaines voisins. Deux méthodes dinterpolation à partir de points calculés via le modèle de Taylor de la surface de plasticité à lintérieur des domaines ont été développées et sont présentées. La méthode de hyperplans définit localement la surface de plasticité au moyen dhyperplans (des plans dans lespace à 5 dimensions des contraintes déviatoriques). La méthode dinterpolation directe contraintes-déformations permet une représentation plus précise et plus continue entre domaines voisins de la surface de plasticité. Etant donné son importance cruciale pour la convergence des simulations numériques utilisant la méthode des éléments finis, la normale à la surface de plasticité est soigneusement examinée pour les deux méthodes locales dinterpolation. Certains problèmes particuliers rencontrés lors du développement et liés à lapproche locale de la surface de plasticité sont présentés pour les deux méthodes dinterpolation. Quelques points particuliers liés à limplémentation de ces méthodes dans le code éléments finis LAGAMINE sont décrits. Le principal intérêt de lapproche locale de la surface de plasticité est son efficacité lors du calcul de lévolution de texture au cours des déformations plastiques. Un paragraphe est dès lors consacré aux détails de calcul des rotations des orientations cristallines et à limplémentation de lévolution de texture dans le code éléments finis. Le chapitre 3 se termine par un paragraphe qui analyse la précision, la robustesse et le gain en temps de calcul (par rapport à lutilisation directe du modèle de Taylor) de lapproche locale de la surface de plasticité. Le quatrième chapitre présente les validations de lapproche locale de la surface de plasticité. Trois validations académiques sont tout dabord effectuées : prédiction de lévolution de texture lors du laminage ; prédiction de leffet Swift en cours de torsion dun tube ou dun cylindre et comparaison du comportement en torsion et compression des métaux cubiques faces centrées et cubiques centrés isotropes. La première validation complexe est lemboutissage de godets circulaires à fond plat. Les résultats des simulations (distribution des déformations plastiques, évolution de la force poinçon en fonction du temps, prédiction des oreilles demboutissage et prédiction de la texture finale) sont comparés aux valeurs expérimentales. La géométrie du processus demboutissage, la mesure des valeurs expérimentales et les paramètres numériques utilisés pour les simulations sont largement détaillés. Linfluence de certains paramètres numériques sur les résultats des simulations est de plus analysée. Une seconde simulation demboutissage avec une autre géométrie et un matériau plus anisotrope est également étudiée. Les oreilles demboutissage sont particulièrement analysées ; le retour élastique dû à un retrait des outils est examiné. Le mémoire se termine par un cinquième chapitre qui présente des perspectives et des conclusions permettant à lauteur de synthétiser les apports de sa thèse et dindiquer quelles directions de recherches lui paraissent devoir être explorées dans le futur.

Le PP renforcé par un copolymère éthylène-propylène sous forme nodulaire est utilisé comme élément de structure pour sa bonne résistance à la rupture. L'étude des mécanismes qui interviennent au cours de son endommagement constitue donc un enjeu important pour la compréhension et la maîtrise du renfort au choc. Le principal phénomène qui va déterminer le comportement du matériau dans son état endommagé est la cavitation des particules d'élastomère. Suite au fort contraste de propriétés mécaniques entre la phase élastomère et la matrice, la sollicitation du matériau se traduit par le développement d'une dépression interne dans les particules qui va conduire, au delà d'un certain seuil, à leur destruction. Expérimentalement, la cavitation se manifeste par une augmentation de volume non élastique et par une modification des propriétés optiques du matériau (blanchiment). L'utilisation d'un mode de sollicitation uniaxial couplé avec une analyse par microscopie nous a permis de recueillir des informations précises concernant la séquence de cavitation des particules et les relations structure-propriétés du matériau. D'autre part, le rôle de la microstructure et la compétition entre les différents micromécanismes de déformation a clairement été mis en évidence par l'intermédiaire de calculs éléments finis. C'est dans le cas d'un mode de sollicitation multiaxial que la cavitation prend toute son importance en permettant d'accommoder l'augmentation de volume imposée par l'état de contrainte et conduisant au passage d'un état de déformation à un état de contrainte plane. La plasticité se développe de manière plus extensive et l'énergie consommée au sein du matériau augmente fortement. La dépression interne critique est identique qu'elle soit évaluée à partir d'essais uniaxiaux ou triaxiaux, ce qui confirme son unique dépendance de la nature de la phase élastomère. En sommet de fissure, les interactions élastiques entre particules sont de très faible ampleur, ce qui va entraîner une cavitation brutale des nodules pour une certaine valeur de la contrainte imposée. L'ensemble de nos travaux permet de dégager les perspectives de développements futurs dans le but d'une analyse prédictive du comportement en sommet de fissure en fonction des caractéristiques de plasticité et de dilatance des phases en présence.

Nous proposons une généralisation des modèles actuels, utilisés en neuroscience pour l'analyse des statistiques de trains de potentiels d'action, et basé sur le paradigme de maximisation de l'entropie statistique sous contraintes. Notre méthode permet d'estimer des distributions de Gibbs avec un potentiel paramétrique arbitraire, généralisant les modèles actuels (Ising ou chaines de Markov du premier ordre). Notre méthodologie permet de tenir compte des effets de mémoire dans la dynamique. Elle fournit de manière directe la divergence de Kullback-Leibler entre le statistique empirique et le modèle statistique. Elle ne présuppose pas une forme spécifique du potentiel de Gibbs et ne nécessite pas l'hypothèse de bilan détaillé En outre, elle permet la comparaison de différents modèles statistiques et offre un contrôle des effets de taille finie, propres à la statistique empirique, par le biais de résultats des grandes déviations. Nous avons également développé un logiciel implémentant cette méthode et nous présentons des résultats d'application à des données biologiques issues d'enregistrements par multi-électrode sur des cellules ganglionnaires de rétines animaux. De plus, notre formalisme permet d'étudier l'évolution de la distribution des potentiels d'action lors de la variation des poids synaptiques induits par plasticité. Nous montrons une application a l'analyse de données synthétiques issues d'un réseau neuronal simulé soumis a de la plasticité de type (STDP).