Les études en neurosciences cognitives ont mis en évidence des phénomènes de neuroréorganisation au cours du vieillissement et des corrélats neuronaux spécifiques à la maturation de l’enfant, lors de la réalisation de tâches de mémoire épisodique. Examiner l’évolution des corrélats neuronaux de la récupération en mémoire et déterminer si les patterns cérébraux spécifiques à l’enfant et à l’adulte âgé sont bénéfiques à la performance mnésique constituaient les objectifs majeurs de ce travail. Les résultats ont mis en évidence que les patterns de neuroréorganisation liés à l’âge (modèle PASA et modèle HAROLD) sont déjà présents chez l’adulte jeune et ne sont donc pas spécifiques au cerveau âgé. En accord avec l’hypothèse de compensation, la neuroréorganisation observée chez les adultes âgés, sous la forme d’un shift frontal, apparait bénéfique à la performance mnésique et est liée à un meilleur fonctionnement exécutif. Enfin, l’activité pariétale et frontale chez l’enfant est associée au processus de familiarité, alors que chez les adultes jeunes l’activité pariétale est liée à la remémoration. Chez les adultes âgés, l’activité frontale est associée au processus de remémoration, suggérant un phénomène compensatoire. / Studies in cognitive neurosciences have highlighted neural reorganization phenomena in aging and specific neural correlates associated with children’s maturation during episodic memory tasks. To examine the evolution of the neural correlates of the memory retrieval and to determine if brain patterns specific to children and older adults are beneficial to the memory performance, were the major objectives of this work. Results showed that age-related neural reorganization patterns (PASA model and HAROLD model) are already present in young adults, therefore they are not specific to the older brains. In agreement with the compensation hypothesis, the neural reorganization observed in older adults, taking the form of a frontal shift, appears to be beneficial to memory performance and associated with a better executive functioning. Finally, frontal and parietal activities in children are associated with the familiarity process, whereas in young adults the parietal activity is related to a recollection process. In older adults, the frontal activity is associated with a recollection process, suggesting a compensatory phenomenon.

La premième partie a pour but l’établissement d’un développement asymptotique pour la solution du problème de Stokes avec une petite perturbation du domaine. Dans ce travail, nous avons appliqué la théorie du potentiel. On a écrit les solutions du problème non-perturbé et du problème perturbé sous forme des opérateurs intégraux. En calculant la différence, et en utilisant des propriétés liées aux noyaux des opérateurs on a établi un développement asymptotiquede la solution.L’objectif principal de la deuxième partie de ce rapport est de déterminer les termes d’ordre élevé de l’expansion asymptotique des valeurs propres et fonctions propres pour l’opérateur de Stokes dues aux changements d’interface de l’inclusion. Dans la troisième partie, nous proposons une méthode pour l’évaluation des integrales singulières provenant de la mise en oeuvre de la méthode des éléments finis de frontière en électromagnetisme. La méthodeque nous adoptons consiste en une réduction récursive de la dimension du domained’intégration et aboutit à une représentation de l’intégrale sous la forme d’une combinaison linéaire d’intégrales mono-dimensionnelles dont l’intégrand est régulier et qui peuvent s’évaluer numériquement mais aussi explicitement. Pour la discrétisation du domaine, destriangles plans sont utilisés ; par conséquent, nous évaluons des intégrales sur le produit de deux triangles. La technique que nous avons développée nécessite de distinguer entre diverses configurations géométriques. / This thesis contains three main parts. The first part concerns the derivation of an asymptotic expansion for the solution of Stokes resolvent problem with a small perturbation of the domain. Firstly, we verify the continuity of the solution with respect to the small perturbation via the stability of the density function. Secondly, we derive the asymptotic expansion ofthe solution, after deriving the expansion of the density function. The procedure is based on potential theory for Stokes problem in connection with boundary integral equation method, and geometric properties of the perturbed boundary. The main objective of the second part on this report, is to present a schematic way to derive high-order asymptotic expansions for both eigenvalues and eigenfunctions for the Stokes operator caused by small perturbationsof the boundary. Also, we rigorously derive an asymptotic formula which is in some sense dual to the leading-order term in the asymptotic expansion of the perturbations in the Stokes eigenvalues due to interface changes of the inclusion. The implementation of the boundary element method requires the evaluation of integrals with a singular integrand. A reliable andaccurate calculation of these integrals can in some cases be crucial and difficult. In the third part of this report we propose a method of evaluation of singular integrals based on recursive reductions of the dimension of the integration domain. It leads to a representation of the integralas a linear combination of one-dimensional integrals whose integrand is regular and that can be evaluated numerically and even explicitly. The Maxwell equation is used as a model equation, but these results can be used for the Laplace and the Helmholtz equations in 3-D.For the discretization of the domain we use planar triangles, so we evaluate integrals over the product of two triangles. The technique we have developped requires to distinguish between several geometric configurations.

Les processus réactionnels des systèmes biologiques sont désormais modélisés par des méthodes de plus en plus précises de mécanique quantique (MQ) associées aux champs de force de mécanique moléculaire (MM). Cette amélioration induit des complications dans le traitement habituel des interactions électrostatiques MQ/MM. Dans la première partie de cette thèse, nous avons développé une approche plus cohérente pour le calcul de ces interactions. Dans une seconde partie, nous avons appliqué certaines méthodes de simulation numérique aux protéines fluorescentes. Une étude de dynamique moléculaire a révélé de fines interactions de van der Waals qui conditionnent l'amélioration des propriétés de fluorescence dans la Cerulean par rapport à l'ECFP (Enhanced Cyan Fluorescent Protein). Nous avons également étudié le mécanisme de photoconversion de la protéine fluorescente EosFP par l'utilisation de potentiels MQ/MM appropriés au traitement des états excités. Finalement, la stabilité thermodynamique des différents états structuraux de la protéine IrisFP a été évaluée. Ces études de modélisation moléculaire améliorent notre compréhension des protéines fluorescentes afin de contribuer à leur développement pour l'imagerie cellulaire.

Vision et Emotion sont deux fonctions adaptatives majeures dont les interactions ont été largement évaluées. Il est aussi reconnu que les performances visuelles déclinent fortement au fur et à mesure que les stimulations s'éloignent du centre du champ visuel. De ce fait, les études s'intéressant au traitement des informations visuelles émotionnelles ont systématiquement présenté ces stimulations en vision centrale (VC) mais jamais de manière excentrée, en vision périphérique (VP). Ce travail a pour objectif général d'explorer les réponses induites par des stimulations émotionnelles présentées en VP, aux niveaux comportemental et cérébral, grâce à la technique des potentiels évoqués (PE). Le caractère saillant de l'information émotionnelle, par sa capacité à capter préférentiellement les ressources attentionnelles, devrait : d'une part, optimiser la réactivité de la VP ; d'autre part, faciliter la rééducation de pathologies de la VC (scotomes centraux), dans la mesure où, lors de ces pathologies, seules les ressources de la VP demeurent disponibles.<br />En premier lieu, nous avons voulu explorer la capacité de la VP à traiter des images de scènes naturelles dont certaines contiennent des informations émotionnelles. Nous avons notamment observé pour la première fois l'existence de composantes électrophysiologiques évoquées par la VP. De plus, nous avons pu constater que le contenu émotionnel des images module les performances comportementales des participants ainsi que leur activité cérébrale, comme classiquement décrit en VC. Ces résultats plaident en faveur d'une différentiation précoce des informations visuelles présentées en VP selon leur nature affective et permet d'envisager leur utilisation dans le cadre de la rééducation neurovisuelle.<br />En deuxième lieu, et ayant à l'esprit les possibilités de rééducation neurovisuelle, nous avons cherché les stimulations susceptibles de mobiliser au mieux les ressources visuelles, pour ensuite les associer, en VP, à des informations émotionnelles. En conséquence, nous nous sommes intéressés au traitement de visages émotionnels (peur, neutre, joie) en VP car ils constituent, du fait de leur rôle dans les interactions sociales, des stimulations visuelles particulièrement saillantes. Cette étude a permis de montrer que les visages sont traités en VP et que leur expression émotionnelle a un impact au niveau comportemental et électrophysiologique. En particulier, les réponses des participants sont plus rapides et les composantes évoquées sont plus amples lorsque des visages de peur et de joie sont présentés en VP par rapport à des visages neutres.<br />Enfin, certaines études suggèrent une amélioration des performances de la VP lorsque des stimuli sont présentés en mouvement. De ce fait, la saillance des visages en VP pourrait être renforcée par le caractère dynamique de leur expression émotionnelle. Dans une troisième expérience, nous avons donc présenté des visages statiques et des visages animés, neutres et émotionnels, en VC et en VP. Les résultats obtenus confirment les données de la seconde expérience mais ne permettent pas d'attribuer un avantage spécifique à la composante dynamique des visages présentés, qu'ils soient émotionnels ou neutres.<br />A titre prospectif, nous avons présenté, à des patients atteints de scotomes centraux, des visages émotionnels et neutres. Les résultats comportementaux permettent de mettre en évidence que, chez ces patients, les visages émotionnels sont mieux traités que les neutres en VP. Les expressions faciales émotionnelles pourraient donc s'avérer des stimuli particulièrement adaptés dans le cadre de l'amélioration des ressources de la VP.<br />En conclusion, ce travail apporte des données comportementales et électrophysiologiques inédites sur le codage de l'information émotionnelle en VP et ouvre des perspectives encourageantes sur l'utilisation de la saillance émotionnelle dans la rééducation des déficits de la vision centrale.

Etude Theorique de la morphologie et energetique des surfaces vicinales de metaux de transition, a l'aide de methodes de structure<br />elecrtonique et de potentiels empiriques. Une attention particuliere<br />est dediee a l'etude de la stabilite des surfaces vicinales vis a vis du facettage.

Cette thèse porte sur le traitement rapide des informations visuelles contenues dans les scènes naturelles. Elle s'articule en deux chapitres constitués chacun d'une revue de la littérature et d'articles présentant des travaux expérimentaux réalisés au cours de celle-ci.<br />Le chapitre 1 s'intéresse tout d'abord au degré de parallélisme dans le traitement des scènes naturelles.<br />Contrairement aux modèles sériels qui postulent que les objets sont analysés l'un après l'autre, une revue<br />détaillée de la littérature suggère une grande part de parallélisme dans le traitement visuel. Les deux<br />premiers articles de cette thèse portent sur la catégorisation d'objets dans les scènes naturelles et suggèrent que l'interférence entre représentations d'objets aurait lieu principalement au niveau décisionnel, probablement dans les aires frontales. La seconde partie du chapitre 1 s'intéresse au parallélisme de traitement qui permet d'extraire le sens du contexte général d'une scène. L'article 3 décrit l'efficacité du système visuel à extraire rapidement le sens global d'une scène et suggère que celui-ci pourrait interagir en parallèle avec la catégorisation des objets. L'article 4 tente de mieux cerner la participation des facteurs visuels ascendants et descendants dans l'analyse des scènes naturelles. Parmi toutes les catégories, les visages humains pourraient être traités de façon très particulière. <br />Le chapitre 2 discute certains arguments en faveur d'une spécificité des mécanismes impliqués. Des explications alternatives y sont proposées permettant d'envisager un modèle unique de traitement visuel pour toutes les catégories d'objets. L'article 5 montre qu'au niveau comportemental les visages d'êtres humains dans des scènes naturelles ne sont pas traités plus rapidement que d'autres catégories d'objets familiers. L'article 6 tente de déterminer le temps de traitement de ces stimuli au niveau électrophysiologique. Plusieurs hypothèses sont discutées. L'article 7 montre que la N170 n'est pas aussi spécifique des visages d'êtres humains que communément admis. Ce qui semble leur être spécifique est l'ampleur de l'effet d'inversion<br />au niveau comportemental et électrophysiologique. Tous ces résultats sont discutés dans le cadre des<br />modèles actuels du traitement visuel.

Les techniques de monitorage per-opératoire par potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral (PEAop) sont utiles pour la chirurgie de l'angle ponto-cérébelleux et visent à augmenter la préservation del'audition. Le monitorage auditif informe le chirurgien des modifications de la fonction auditive, mais les techniques existantes ont leurs limites, et de nouvelles méthodes doivent être inventées. Dans ce but, un nouveau système compact de PEAop a été conçu qui donne une information en temps réel (moins de 10 sec) sur la fonction auditive. Un algorithme original de réjection d'artéfact et une analyse par transformée de Fourier ont été développés. Les tests cliniques ont porté sur 23 patients. Les résultats indiquent que notre technique a des avantages significatifs par rapport aux autres méthodes de monitorage, bien qu'aucune différence statistiquement significative dans le taux de préservation auditive n'ait pu être rapporté. Pour augmenter l'efficacité du monitorage auditif per-opératoire, des enregistrements par potentiels directs sur nerfs seront associés aux PEAop. Dans ce but, nous avons mis au point une micro-électrode flexible à haute résolution spatio-temporelle pour réaliser des enregistrements directs. Des tests sur modèle animal par enregistrement multi-sites des aires auditives corticales, en réponse à une stimulation acoustique ou électrique au niveau du noyau cochléaire, ont prouvé la faisabilité de la technique. L'utilisation de micro-électrodes souples devrait permettre une meilleure compréhension du codage du signal le long des voies auditives, et conduire à de nouvelles applications pour le système auditif chez l'homme.

Etude de la stabilité des surfaces vicinales des métaux de transition à partir de leur structure électronique et vibrationnelle. Ce travail théorique concerne l' étude des surfaces vicinales de Rh, Pd et Cu et, en particulier, de leur stabilité par rapport à un facettage. L'étude comporte trois parties. Elle commence par le calcul de leurs énergies de surface, effectué sur réseau fixe à 0K, à l'aide de la méthode de liaisons fortes dans une base d'orbitales atomiques de valence s, p et d. Ces énergies permettent d'extraire les énergies de marches isol\ées, dont on déduit la forme des îlots en homoépitaxie sur les surfaces de bas indices, et lesi nteractions entre marches qui présentent un profil oscillant. Leur comportement est très différent selon les types de marches et de surfaces. Les énergies de cran sont déterminées par la même méthode. La structure électronique est brièvement décrite. Puis les propriétés vibrationnelles des surfaces vicinales de Cuivre sont étudiées en utilisant un potentiel semi-empirique qui donne de bons résultats pour la relaxation des surfaces et décrit correctement, dans l'approximation harmonique, leur structure de bande projetée de phonons. Il est ainsi possible de déterminer des quantités thermodynamiques vibrationnelles, telles que le déplacement carré moyen et l'énergie libre. Enfin, la stabilité des surfaces vicinales est discutée à l'aide de potentiels semi-empiriques et de calculs de structure électronique. Il est montré que la stabilité peut s'inverser en fonction de la portée du potentiel et que la relaxation atomique joue en faveur de la stabilisation des surfaces mais ne change pas qualitativement les résultats. Contrairement aux potentiels semi-empiriques, les calculs de structure électronique montrent une grande diversité de comportements incluant la possibilité de facettage des surfaces vicinales en d'autres surfaces vicinales. Ce phénomène est dû aux interactions électroniques oscillantes entre marches. Enfin, il est prouvé que, jusqu'à l'ambiante, la température a un effet mineur sur la stabilité des surfaces vicinales.

Ce mémoire d'habilitation à diriger des recherches présente le travail de recherche que j'ai effectué depuis 1999 au CEA Cadarache sur la modélisation à l'échelle atomique de différents matériaux nucléaires non métalliques impliqués dans le cycle du combustible : matériaux hôtes pour radioéléments issus des déchets nucléaires (apatites), matériaux combustibles (en particulier dioxyde d'uranium) et matériaux céramiques de gainage (carbure de silicium). Il s'agit de matériaux complexes à la limite des possibilités de la modélisation parce qu'ils contiennent des atomes lourds (lanthanides ou actinides), qu'ils présentent des structures ou des compositions chimiques complexes et/ou qu'ils subissent les effets de l'irradiation : création de défauts ponctuels et de produits de fission, amorphisation... L'objectif de mes études est d'obtenir une meilleure compréhension de la physique et de la chimie des processus élémentaires impliqués grâce à la modélisation à l'échelle atomique et à son couplage avec la modélisation aux échelles supérieures et les études expérimentales. Ce travail s'organise autour de deux axes principaux : d'une part les développements méthodologiques, l'adaptation et l'implémentation de méthodes et la validation des approximations utilisées ; d'autre part l'application de ces méthodes de modélisation à l'étude des matériaux nucléaires sous irradiation. Ce document contient une synthèse des études réalisées, les perspectives de recherche, un CV détaillé, ainsi qu'une liste de publications et de communications.

Mon projet de thèse a eu pour objectif la construction d'un dispositif expérimental visant à étudier, à très basse température, un mélange de gaz dégénéré composé de deux espèces fermioniques: 6Li et 40K. Une description détaillée du montage de sa mise en place ainsi qu'une caractérisation du dispositif sont présentées. Nous avons réalisé un piège magnéto-optique à deux espèces avec un très grand nombre d'atomes, et un transport magnétique sur une grande distance. Les premières expériences avec le mélange atomique ont permis la première création de molécules hétéronucléaires excitées 6Li40K* par photoassociation. Nous avons enregistré et assigné des spectres de photoassociation pour les états les plus faiblement liés de sept potentiels moléculaires et nous en avons déduit la forme des potentiels à longues distances. Nos résultats ouvrent la voie vers la formation de molécules bosoniques 6Li40K ultra-froides dans leur état fondamental, caractérisé par un grand moment dipolaire électrique permanent. Sur le plan théorique, nous avons développé une nouvelle méthode pour la manipulation des particules quantiques, qui pourrait être appliquée aux molécules 6Li40K. Cette méthode consiste à piéger les particules dans un potentiel oscillant rapidement et induire un changement instantané de phase du potentiel (un saut de phase). Nous montrons que le mouvement moyen des particules peut ainsi être manipulé de manière contrôlée. La méthode proposée a trouvé une première application pour les condensats de Bose-Einstein piégés à l'aide d'un piège magnétique du type "TOP".