Dans le cadre des opérations de démantèlement des centrales nucléaires UNGG (Uranium Naturel Graphite Gaz), l’occurrence de phénomènes indésirables, tels que l’inflammation et l’explosion de poudres, ne peut pas être systématiquement exclue. Plus particulièrement, le risque d’inflammation et d’explosion de poussières de graphite, pur ou mélangé avec des impuretés métalliques telles que des particules de magnésium ou de fer, nécessite d’être évalué de façon plus approfondie. Les travaux de cette thèse s’inscrivent donc dans ce contexte et ont deux objectifs principaux : l’évaluation expérimentale de l’explosivité et sa modélisation. 1. L’évaluation expérimentale de l’explosivité des poudres d'intérêt a été réalisée tant en termes de sensibilité à l’inflammation, en couche et en nuage, que de sévérité à l’explosion. En effet, les caractéristiques explosives d’une poussière ou d’un mélange sont fortement influencées par plusieurs paramètres. Ils dépendent d’une part des conditions opératoires, tels que la turbulence, la température et l'énergie d’inflammation, et d’autre part, des propriétés physico-chimiques et de la composition des matériaux. Cette étude s’est focalisée sur des poudres pures de graphite, de magnésium et de fer de taille micrométrique et sur leurs mélanges, dans un éventail de concentrations d’intérêt industriel. Nous avons constaté que l’introduction de métaux peut changer en premier lieu l’étape limitant la vitesse de combustion du graphite. Tout d’abord, les phénomènes cinétiques limitant de l’oxydation du graphite ont été distingués de ceux des métaux (respectivement, réaction hétérogène ou flamme de diffusion gazeuse). En deuxième lieu, il est apparu que la flamme peut être épaissie par la présence du rayonnement lors de la combustion du métal, alors que ce phénomène est négligeable pour le graphite pur. Enfin, la turbulence initiale du nuage de poussière peut être elle aussi modifiée par l'ajout d'une deuxième poudre en vue des caractéristiques granulométriques et de densité différentes. Une étude paramétrique a donc été réalisée afin d'évaluer l'explosibilité des mélanges considérés en prenant en compte les effets de l'humidité relative des poudres, de leur distribution granulométrique, de la puissance de la source d'ignition, de la turbulence initiale du milieu et de la composition. Pour ce faire, nous avons utilisé à la fois des appareils et des technologies conventionnelles, tels que la sphère de 20 litres, la vélocimétrie par images de particules et la thermogravimétrie, mais également des nouvelles installations dédiées à la caractérisation des écoulements turbulents transitoires lors de la dispersion des poudres dans la sphère d'explosion et à l’étude de la propagation d’une flamme en milieu semi-confiné. Il a été clairement démontré que l'ajout de poudres métalliques influence l'aptitude à enflammer le nuage de poussière. L'énergie et la température minimale d'inflammation diminuent fortement lorsque le magnésium est ajouté au graphite ; ce phénomène est moins sensible pour les particules de fer. De plus, la sévérité de l'explosion augmente avec une telle addition. Cet effet de promotion est particulièrement visible sur la cinétique de combustion. 2. La modélisation du phénomène explosif a été réalisée à l’aide de la simulation numérique afin d’estimer une vitesse de propagation de flamme laminaire et d’étudier les effets induits par des facteurs spécifiques d’intérêt industriel, tels que le diamètre des particules ou la concentration en poudre. L’intérêt d’estimer une vitesse de flamme laminaire réside dans son caractère pseudo-intrinsèque. En connaissant les caractéristiques turbulentes d’un milieu industriel complexe, ce paramètre donne la possibilité d’obtenir une vitesse de propagation de flamme turbulente propre au milieu réel et donc d’estimer les effets d’une explosion potentielle. Les résultats expérimentaux ont été utilisés afin de valider le modèle numérique développé / During the decommissioning operations of the UNGG (Natural Uranium Graphite Gas) nuclear plants, the occurrence of undesirable phenomena, such as dust ignition and explosion, cannot be systematically neglected. In particular, graphite powders, pure or mixed with metals impurities present on the sites, such as magnesium or iron, can represent a potential risk that needs to be further evaluated. This work falls within this context and has two main objectives: the experimental evaluation of the explosion severity and its modeling. 1. The experimental evaluation of the explosivity of such a powders has been carried out both in terms of ignition sensitivity, of dust layer and cloud, and explosion severity. Actually, explosive characteristics of a dust or of a mixture are strongly influenced by several parameters. They depend on the one side on the operating conditions, such as turbulence, temperature and energy of the ignition source, and on the other side, of course, on the materials physicochemical properties and composition. This study focuses on pure micronized powders of graphite, magnesium, and iron and on their mixtures, in a concentration range of industrial interest. It has been demonstrated that the introduction of metals can change, first of all, the rate limiting step of the graphite combustion. Therefore, the kinetic phenomena controlling the graphite oxidation have been distinguished from those of metals (oxygen diffusion or metal vaporization). Secondly, the flame can be thickened by the presence of the radiation during the metal combustion, while this phenomenon is negligible for pure graphite. Finally, the initial turbulence of the dust cloud can be modified by adding a second powder because of the different granulometric characteristics and density. A parametric study was conducted to evaluate the mixtures explosivity taking into account the effects of the relative humidity, the particle size distribution of the powders, the power of the ignition source, the initial turbulence and the composition of the mixture. In order to do this, we used both conventional devices and technologies, such as 20-liters explosion sphere, the particles image velocimetry and the thermogravimetry, but also new facilities dedicated to the characterization of the transient turbulent flow during the dispersion of the powders in the explosion sphere and to study the propagation of a semi-confined flame. It was clearly demonstrated that the addition of metals influences the ability to ignite the dust cloud. The minimum ignition energy and temperature greatly decrease when magnesium powder is added to graphite dust; this phenomenon is less remarkable for iron particles. In addition, the severity of the explosion increases with such an addition. This promotion effect is particularly significant on the combustion kinetics. 2. The modeling of the explosive phenomenon has been performed using numerical simulations in order to estimate a laminar flame propagation velocity and to study the effects induced by specific factors of industrial interest, such as the particle size or the powder concentration. The interest in determining a laminar flame velocity is its pseudo-intrinsic character. Once known the turbulent characteristics of a complex industrial environment, this parameter gives the opportunity to obtain a turbulent flame propagation velocity in a real environment and, therefore, to estimate the effects of a potential explosion. Experimental results were used to validate the numerical model developed during this work

Les étoiles, durant les premiers millions d’années de leur existence, sont entourées d’un disque composé à 99% de gaz et à 1 % de poussière. La poussière est initialement sous forme de grains de taille sub-micrométrique mais évolue jusqu’à pouvoir former les planètes. Grâce à l’interféromètre du plateau de Bure, avec lequel nous avons observé aux longueurs d’onde millimétrique, l’évolution temporelle ainsi que la distribution radiale des grains de poussière a pu être mise en évidence sur de nombreux disques. Par ailleurs, l’important gain en résolution et sensibilité d’ALMA, un nouvel interféromètre très performant basé au Chili, a nécessité l’amélioration de notre code de transfert radiatif afin de déterminer si et comment il allait être possible d’observer la sédimentation de la poussière, étape préalable à la formation des planétésimaux. / The stars, during the first millions years of their existence, are surrounded by a protoplanetary disk composed of99 % of gas and of 1 % of dust. The dust is initially under the form of sub-micrometric grains but evolves to likelyform planets. Thanks to the Plateau de Bure interferometer, with whom we observed at the millimeter wavelengths, the temporal evolution as well the radial distribution of the dust grains has been bringing to light in several disks.In addition, the important gain in resolution and in sensibility of ALMA, a new interferometer based in Chili, has required the improvement of our transfert radiativ code in order to determine if and how it will be possible to observe the dust settling, preliminary step for the formation of planetesimals.

L’étude en laboratoire de matériaux extraterrestres provenant d’objets ayant peu ou pas évolué depuis leur formation il y a environ 4.6 milliards d’années, peut améliorer notre connaissance sur les débuts de notre système planétaire. Par ailleurs, la simulation en laboratoire de certains processus que ces matériaux sont susceptibles de subir au cours de leur histoire apporte également de précieuses informations pour l’interprétation des données issues des observations astronomiques ainsi que pour la compréhension de l’évolution des solides du Milieu Interstellaire jusqu’à leur incorporation dans des objets planétaires, objets incluant aussi toutes sortes de débris tels que les astéroÏdes, les comètes et toutes sortes de poussières accessibles à la collecte et/ou à l’observation.Au cours de cette thèse, l’analyse des matériaux organiques ainsi que des matériaux silicatés, jusqu’alors peu étudiés conjointement, dans les poussières stratosphériques d’origine cosmique, révèle une corrélation entre la minéralogie des grains et la longueur des chaînes carbonées. Ce lien ne semble pas le fruit de processus à la surface des corps parents des grains mais semble plutôt tracer des processus pré-accrétionnels. La conservation de composants peu altérés sur les corps parents dans les matériaux extraterrestres est encore une fois confirmée par la découverte, au cours de cette thèse, d’inclusions dans la météorite carbonée « Paris » dont les spectres infrarouges sont très similaires à ceux des composés carbonés observés dans le Milieu Interstellaire. L’étude de grains cométaires issus de la mission spatiale Stardust a montré, contrairement à l’idée que les comètes soient composées uniquement de matériaux primitifs puisque conservés dans un réservoir froid, que celles-ci contiennent aussi un certain nombre de matériaux formés à haute température, confirmant alors de précédentes analyses d’échantillons de Stardust et impliquant des échanges de matériaux à grande échelle radiale dans le jeune Système solaire.La deuxième partie de ce travail, consacrée à l’étude d’analogues de matière extraterrestre, porte sur le rôle qu’ont pu jouer les matériaux à partir desquels les planètes telluriques se sont formées dans l’apport de l’eau sur la Terre dans le cadre du scénario dit de « wet accretion ». Les expériences effectuées au cours de cette thèse visant à simuler les interactions entre silicates et vapeur d’eau ont montré que ces matériaux permettent de stocker d’importantes quantités d’eau à leur surface par adsorption des molécules de la phase gazeuse. / Laboratory analyses performed on extraterrestrial materials originating from primitive bodies of our Solar System, that are bodies known to have suffered low alteration since their formation 4.6 billion years ago, can improve our knowledge on processes that have occurred in the early phase of our planetary system. Furthermore, laboratory simulations of some processes that these materials are likely to suffer during their life cycle also bring precious indications for interpreting observational data as well as for understanding the evolution of solids from the Interstellar Medium to their incorporation into planetary bodies, these latter including asteroids, comets and all kinds of dust that may be observed and/or collected back to Earth.During this thesis, the analysis of silicate as well as organic materials, which have not been much studied jointly so far, in stratospheric particles of cosmic origin, reveals a correlation between the mineralogy of the grains and the lengths of the chains of their carbonaceous component. This link does not seem to be due to parent body processing but rather to trace pre-accretionnal processes. The preservation of pristine components in extraterrestrial materials slightly altered on their parent bodies is again confirmed by the discovery in this work, of inclusions in the “Paris” carbonaceous chondrite whose infrared spectra are similar to the interstellar carbonaceous species. The study of cometary grains from the Stardust space mission showed, unlike the common idea that comets should be composed only of primitive materials since they reside in a cold reservoir, that comets do also contain a number of materials formed at high temperature, thus confirming results from previous studies of Stardust samples and implying large-scale radial mixing of materials in the young Solar system disk.The second part of my work, dedicated to experiments on primitive extraterrestrial amorphous silicates analogs, is aimed to study the role that materials from which Earth has accreted could have played in its water budget in the frame of the “wet accretion” scenario. The experiments performed along this thesis simulating interactions between silicates and water vapor, showed that silicates allow the storage of large quantities of water by adsorption onto their surface of molecules directly from the gas phase.

L’évolution de l’industrie porcine québécoise et canadienne caractérisée par une densification des troupeaux a, dans les dernières décennies, mené à une augmentation du confinement dans les bâtiments d’élevage. Les éleveurs de carrières occupent ces bâtiments pour une partie considérable de leur journée de travail, s’exposant ainsi à cet environnement confiné. Les porcheries sont reconnues comme étant des environnements fortement contaminés en poussières et bioaérosols. De plus, des effets néfastes sur la santé des occupants sont soupçonnés dans ces nouveaux bâtiments. Cette étude vise à détecter la présence et à quantifier six pathogènes humains, à mesurer la concentration en poussières et à détecter la présence de gènes de résistance d’importance en médecine humaine dans l’air des porcheries du Québec. Pour ce faire, dix porcheries québécoises ont été visitées et des échantillons d’air ont été prélevés dans chacune d’elle. Les six pathogènes à l’étude ont été investigués par des méthodes traditionnelles de culture et par biologie moléculaire. La concentration des poussières et suspension a été mesurée par gravimétrie ainsi que par lecture directe du diamètre aérodynamique de ces dernières. Les gènes de résistance ont été détectés par biologie moléculaire. Les résultats obtenus renforcent l’hypothèse que les porcheries en environnements tempérés comme celles du Québec et du Canada abritent de fortes concentrations en bioaérosols pouvant potentiellement avoir des effets néfastes sur la santé des travailleurs agricoles. / Changes in the swine industry of the Province of Quebec and Canada characterized by larger herds as lead to an increase in confinement levels inside pig buildings. Swine workers occupy these buildings several hours per day, exposing themselves to this confined environment. Pig buildings are environments well known to be heavily contaminated by dust and bioaerosols. Moreover, adverse effects on the health of the occupants are suspected. The present study aims at detecting and quantifying six human pathogens, measuring airborne dust concentrations, and detecting resistance genes of medical importance in the air of swine confinement buildings in the Province of Quebec. To do so, ten pig buildings were visited and air samples were collected in each of them. Human pathogens were investigated using classic culture methods as well as molecular biology. Airborne dust concentrations were calculated using gravimetric methods and a direct measurement of the aerodynamic diameter or particles. Resistance genes were detected by molecular biology. Results obtained during this study reinforce the hypothesis that swine confinement buildings in temperate environments such as the Province of Quebec host high concentrations of bioaerosols which can potentially have adverse effects on the workers’ health.

Le milieu interstellaire (MIS) est constamment transformé par plusieurs mécanismes physiques se produisant à de multiples échelles spatiales. Afin d’étudier ces processus, j’ai développé deux outils basés sur une analyse multi-échelle de l’émission thermique des grains de poussière observée par l’Observatoire spatial Herschel dans le cadre du projet « Herschel infrared Galactic Plane Survey » (Hi-GAL), de l’émission de l’hydrogène neutre à 21 cm (H I) observée par le « Very Large Array Galactic Plane Survey » (VGPS) ainsi que de l’émission du 12CO et du 13CO observée par le « Five College Radio Astronomical Observatory » (FCRAO). Le premier outil d’analyse multi-échelle est destiné à la séparation des fluctuations Gaussiennes et non-Gaussiennes de l’émission thermique de la poussière. Basée sur les propriétés des transformées en ondelettes complexes, cette technique permet de séparer deux comportements statistiquement différents sur une image et d’en analyser le spectre de puissance. Le spectre de puissance du milieu diffus, relié à la partie Gaussienne de l’émission de la poussière, possède une loi de puissance plus pentue et ses fluctuations sont présentes à toutes les échelles spatiales. La partie non-Gaussienne est limitée aux échelles plus petites que ∿ 0:15 arcmin-1 et est corrélée à l’émission moléculaire du 13CO. Nous démontrons aussi que la loi de puissance plus petite de la partie non-Gaussienne ne peut être reproduite par une simple simulation fractale aléatoire. Le second outil, également basé sur les transformées en ondelettes complexes, analyse la cohérence entre la distribution des gros grains de poussière et les composantes gazeuses neutres du MIS. Contrairement à une étude de corrélation classique, l’étude de la cohérence à l’aide d’ondelettes complexes permet de discerner les variations spatiales d’une corrélation entre deux images. Cette première étude à l’aide de cet outil a été réalisée en modélisant l’émission de la poussière par trois composantes distinctes : une carte intégrée de l’émission 12CO, des structures HI vues en auto-absorption et une carte intégrée de l’émission HI . Nous démontrons qu’il est possible d’extraire les composantes de la poussière cohérentes à ces composantes gazeuses et de calculer leurs propriétés individuelles en fonction de la position sur la carte. / The interstellar medium (ISM) is continually transformed by several physical mechanisms that occur at multiple spatial scales. To study those mechanisms, I developed two multiscale analysis tools applied to the thermal dust emission observed by the Herschel Space Observatory for the Herschel infrared Galactic Plane Survey (Hi-GAL), to the emission of neutral hydrogen at 21 cm (H I) observed by the Very Large Array Galactic Plane Survey (VGPS) and to the emission of 12CO and 13CO observed by the Five College Radio Astronomical Observatory (FCRAO). The first multiscale analysis tool is developed to separate Gaussian and non-Gaussian fluctuations of thermal dust emission. Based on properties of complex wavelet transforms, this technique allows us to separate two components with different statistical behaviours in an image to analyse their power spectrum. The power spectrum of the diffuse medium, associated with the Gaussian part of the dust emission, has a steeper power law and presents fluctuations at every spatial scales. The non-Gaussian part is limited to scales smaller than ∿ 0:15 arcmin-1 and is correlated with the 13CO emission. Furthermore, we demonstrate that a random fractal simulation cannot reproduce the flatter power law of the non-Gaussian component observed in the thermal dust emission. The second analysis tool, also based on complex wavelet transforms, analyses the coherence between the dust distribution and neutral gaseous components in the ISM. Contrary to the classical correlation analysis, the coherence analysis using complex wavelets allows us to detect spatial variations of the correlation between two images. The first application of this tool has been realised with a simple three-component model of the thermal dust emission: an integrated map of 12CO emission, HI structures seen in self-absorption, and an integrated map of HI emission. We demonstrate that we can extract coherent dust components with gaseous components and calculate their individual properties as a function of the position in the map.

Le Herschel Reference Survey (Boselli et al. 2010) est un programme clé à temps garanti conçu pour étudier les propriétés physiques du milieu interstellaire (MIS) de 323 galaxies proches, dotées de données multi-fréquences. Cet échantillon sélectionné en bande K et limité en volume est composé de galaxies couvrant tous les types de morphologies (des elliptiques aux galaxies spirales) et tous les types d'environnement (des galaxies de champs aux galaxies du centre de l'amas de la Vierge). Mon travail de thèse consiste à effectuer une photométrie submillimétrique précise de ces 323 galaxies, et de conduire une analyse statistique des propriétés du MIS de ces galaxies proches basée sur leur distribution spectrale d'énergie. Dans ce but, j'ai utilisé les modèles de Draine & Li (2007) que j'ai ajusté aux données. Les paramètres de sorties de ces modèles sont l'intensité du champ de radiation, l'abondance des PAH, la contribution des régions de photo-dissociation dans le chauffage de la poussière, et la masse de poussière. J'étudie les relations entre ces paramètres de sorties et les propriétés physiques telles que la masse stellaire, le taux de formation stellaire spécifique, la métallicité ou encore le type morphologique.Je vais présenter les études préliminaires liées à ces relations, entrainant une meilleur compréhension des processus en jeu dans le MIS, et procurer de nouveaux modèles infrarouges et submillimétriques paramétrés par les quantités physiques que je viens de citer. Ces modèles, calibrés sur les galaxies proches, seront déterminant pour l'étude des propriétés du MIS des galaxies à haut redshifts. / The Herschel Reference Survey (Boselli et al. 2010) is a guaranteed time key project aimed at studying the physical properties of the interstellar medium (ISM) of 323 nearby galaxies, covered by multi-wavelength data. This volume limited, K-band selected sample is composed of galaxies spanning the whole range of morphological types (from ellipticals to late-type spirals) and environments (from the field to the centre of the Virgo Cluster). My PhD work consists in performing a precise submillimeter photometry of every galaxies of the survey, and conducting a statistical study on the ISM properties of nearby galaxies based on the analysis of their spectral energy distributions. To achieve this goal I fit the data with the models of Draine & Li 2007. The output of Draine & Li (2007) models are the intensity of the interstellar radiation field, the PAH abundance, the contribution of photodissociation regions, the total mass of dust. I study the relations between these outputs and the physical properties such as the stellar mass, the specific star formation rate, the metallicity or the morphological type. I will present a preliminary analysis of these relations leading to a better understanding of the processes at play in the ISM and provide new infrared sets of templates from 8 to 500 microns parameterized by all the physical parameters just cited. These templates calibrated on nearby galaxies will be a benchmark for the study of the ISM properties of high redshift galaxies.

Les distributions spectrales d'énérgie des galaxies en ultraviolet, optique et infrarouge nous donnent des pistes sur le rayonnnement produit par les populations stellaires et l'effet du gaz et de la poussière du milieu interstellaire sur ce rayonnement. Des études d'interpretation spectrale sont donc déterminantes pour comprendre la formation et l'évolution des galaxies. Observationellement, des données en ultraviolet, optique et infrarouge deviennent disponibles pour des grands échantillons de galaxies. Jusqu'à présent, ces études se sont concentrées principalement sur la population locale de galaxies, mais de futurs relevés plus profonds apporteront des observations de grands échantillons de galaxies a des plus grandes décalages spectrales vers le rouge. Pour extraire des contraintes sur les populations stellaires et le milieu interstellaire des galaxies a partir de ces observations multi- longueur d'ondes, on a besoin de modéliser d'une façon cohérente l'émission par les étoiles, le gaz et les poussières. Cette thèse présente un modèle simple, largement empirique mais avec une motivation physique, qui est déstiné a interpreter systématiquement les observations multi-longueur d'ondes de grands échantillons de galaxies en termes de ses paramètres physiques, comme par exemple le taux de formation d'étoiles, la masse stellaire et le contenu en poussière. Ce modèle est relié a un modèle déjà existant qui permet de calculer l'absorption de la lumière des étoiles par la poussière dans les nuages moleculaires ou sont nées les étoiles et dans le interstellaire environment des galaxies. On calcule la distribution spectrale de l'énergie re-émise par la poussière dans les nuages de formation d'étoiles comme la somme de trois composantes: une composante de hydrocarbures aromatiques polycycliques (PAHs); un continu en infrarouge moyen qui caracterize l'émission par des grains de poussière a des températures dans la gamme 130–250 K; et une composante de grains en équilibre thérmique avec température réglable dans la gamme 30–60 K. Dans le milieu interstellaire environmental, on fixe par simplicité les proportions rélatives de ces trois composantes de façon a réproduire la forme spectrale de l'émission diffuse cirrus de la Voie Lactée, et on inclu une composante de grains froids en équilibre thérmique avec température réglable dans la gamme 15–25 K. Ce modèle est au même temps assez simple et versatile pour permettre d'obtenir de contraintes statistiques sur les taux de formation d'étoiles et contenus en poussière de grands échantillons de galaxies en utilisant une vaste gamme d'observations en ultraviolet, optique et infrarouge. On illustre ce fait en tirant des estimations de ‘vraisemblence mediane' d'une série de parametres physiques qui décrivent le contenu en étoiles et en poussières de galaxies à formation d'étoiles locales provennant de trois échantillons différents. Le modèle réproduit bien les distributions spectrales d'énergie observées de ces galaxies dans toute la gamme de longueur d'onde de l'ultraviolet lointain à l'infrarouge lointain, et les histoires de formation d'étoiles et contenus en poussières sont bien contraints. Une des avantages de ce modèle est la capacité d'étudier le rapport entre des différents parametres physiques des galaxies observées d'une manière quantitative et statistiquement significative. L'analyse des galaxies à formation d'étoiles des échantillons Spitzer Infrared Nearby Galaxy Sample (SINGS) et Spitzer-SDSS-GALEX Spectroscopic Survey (SSGSS) révèle que les couleurs des galaxies en infrarouge moyen et lointain sont fortement corrélées avec le taux de formation d'étoiles spécifique, aussi bien que avec d'autres quantités galactiques reliées a ce parametre, comme par example le rapport entre la luminosité infrarouge des régions de formation d'étoiles et celle du milieu interstellaire environment, les contributions par des PAHs et grains de poussière en équilibre thérmique pour l'émission infrarouge totale, et le rapport entre la masse de poussière et la masse d'étoiles. Ces corrélations fournissent des informations importantes sur le lien entre la formation d'étoiles et les propriétés du millieu interstellaire dans les galaxies. On étudie d'avantage le rapport entre l'activité de formation d'étoiles et le contenu en poussières des galaxies. Pour cela, on rassemble un grand échantillon de 3321 galaxies avec des observations disponibles en ultraviolet (GALEX), optique (SDSS) et infrarouge (IRAS). On trouve que le taux de formation d'étoiles corrèle remarquablement bien avec la masse de poussière des galaxies sur quatre ordres de grandeur en les deux quantités. Cela nous permet de fournir une recette empirique simple pour évaluer la masse totale de poussière des galaxies à partir du taux de formation d'étoiles. On compare nos résultats avec les prédictions de modèles recents de l'évolution chimique des galaxies. On compare aussi les corrélations entre le taux de formation d'étoiles spécifique, le rapport entre la luminosité de poussière et la masse d'étoiles, et le rapport entre la luminosité de poussière et le taux de formation d'étoiles obtenus dans notre analyse avec ceux qui sont prévus par des modernes simulations cosmologiques de formation des galaxies. Le modèle présenté dans cette thèse peut être appliqué simplement pour interpreter les distributions spectrales d'énergie de n'importe quel échantillon de galaxies.

Parmi les différentes structures de l'univers existe ce qu'on appelle le milieu interstellaire (MIS). C'est un endroit où gaz et poussière co-existent et interagissent en parfaite harmonie. L'hydrogène moléculaire est l'espèce la plus abondante et de loin la plus importante du gaz interstellaire. Elle est à la base de trois sur quatre des molécules les plus essentielles à l'apparition de la vie : l'eau, le méthane, l'amine et le monoxyde de carbone. La physico-chimie du MIS qui mène à la formation de nouvelles molécules est divisée en deux : les réactions en phase gazeuse et les réactions sur les grains de poussière qui s'est révélée la voie de formation la plus efficace pour l'hydrogène moléculaire. Ce travail de thèse est une contribution expérimentale à l'étude de l'interaction et de la formation de l'hydrogène moléculaire sur les surface de glace d'eau amorphe qui couvrent les grains de poussière dans les nuages sombres du MIS. Dans ce but, en réunissant techniques ultravides, systèmes cryogéniques, jets atomiques et moléculaires, spectrométrie de masse et modélisation, plusieurs expériences ont été faites en utilisant le dispositif FORMOLISM (FORmation of MOLecules in the InterStellar Medium).

Les plasmas et les poussières coexistent dans de nombreuses situations, aussi bien à l'état naturel (astrophysique) que dans l'industrie (microélectronique, nanotechnologie). Le milieu ainsi constitué est alors le siège de phénomènes nouveaux. Dans ce travail, différentes méthodes de formation des poussières (pulvérisation, gaz réactifs) ont été utilisées. Leur cinétique de croissance a été analysée et en particulier la formation de nanoparticules pour les applications industrielles. Les poussières acquièrent une charge négative en capturant une partie des électrons du plasma. Cette charge va fortement conditionner la dynamique et le piégeage du nuage de poussières au sein du plasma. La structure et le comportement du nuage ont ainsi été étudiés. La variation de densité électronique perturbe fortement le plasma et donne lieu à une grande variété d'instabilités qui ont été caractérisées. Finalement, le devenir de la charge électrique à l'arrêt de la décharge a été étudié.

L'expansion des plasmas joue un rôle très important dans différents phénomènes comme ceux intervenant dans les accélérateurs et les rayons cosmiques. Les dernières observations et exprériences ont montré que la présence des grains de poussière dans le plasmas modéfie considérablement les caractéristique du plasma et donne lieu à des nouveaux effets. Dans se travail il s'agit de modéler l'expansion d'un plasmas en présence de grains de poussière en utilisant le formalisme self similaire. Les résultats obtenus pour différentes situations physiques ont montré d'un part les limites de la solution self similaire, d'autre part ils ont révéle l'exsitence d'un front associe aux ondes acoustique au delàs duquel la condition de quasi neutralité n'est plus valable.