La richesse en Th et en U de la monazite en fait un excellent géochronomètre pour dater les roches magmatiques et métamorphiques de la croûte terrestre. Peu sensible à la diffusion du Pb dans sa structure cristalline, elle peut enregistrer des évènements géologiques de haute température sans risque de remise à zéro de son géochronomètre. Réservoir principal des actinides et des lanthanides, elle participe à de nombreuses réactions minéralogiques, faisant aussi d'elle un très bon traceur pétrogénétique. Coupler sa chimie à son isotopie permet donc d'interpréter précisément la nature des processus géologiques dont elle enregistre l'âge. L'étude de trois objets géologiques distincts a permis de montrer que la monazite est très sensible aux interactions avec les fluides. Ils vont induire sa dissolution partielle ou totale, suivie de la recristallisation de nouveaux grains. De multiples paramètres vont influencer son comportement face au fluide. Ainsi, à basse température (350°C - 450°C) dans un microgranite, un fluide riche en fluor et carbonates va favoriser la dissolution-précipitation de la monazite, alors qu'un fluide riche en éléments alcalins n'aura aucun effet sur elle. Par contre, à plus haute température (> 600°C) dans des roches métapélitiques, ce même fluide va induire sa dissolution-précipitation. En fonction de la mobilité du Pb, du Th et de l'U, le mécanisme de dissolution-précipitation peut avoir différents impacts sur le géochronomètre : ainsi, l'âge des grains recristallisés peut soit correspondre à l'âge du grain initial, soit dater l'interaction avec le fluide, soit n'avoir aucune signification géologique. Les systèmes isotopiques U-Pb et Th-Pb peuvent également être affectés par l'incorporation de Pb commun dans la monazite lors de sa cristallisation (jusqu'à plusieurs centaines de ppm), ce qui va artificiellement vieillir les âges enregistrés. L'ensemble de ces observations montre que l'âge enregistré par la monazite s'interprète au cas par cas. Dans l'avenir, l'optimisation de l'utilisation de la monazite comme géochronomètre doit passer par (1) une amélioration des techniques d'analyses (augmentation de la résolution spatiale pour résoudre des problèmes géologiques à l'échelle nanométrique, standardisation avec des monazites homogènes) et (2) un couplage de différents types d'analyses (chimie, datation, isotopes de l'oxygène). Ceci devrait permettre d'interpréter aux mieux les âges qu'elle enregistre.

Le travail présenté dans cette thèse est consacré à la précipitation interphase dans les aciers microalliés au vanadium. Il s'agit principalement de mieux comprendre l'évolution des microstructures et des propriétés mécaniques résultantes à partir d'une double approche expérimentale et de modélisation. Les analyses effectuées conjointement en Microscopie Electronique en Transmission et en nanoindentation ont permis de mieux cerner les relations qui existent entre les paramètres microstructuraux de la précipitation interphase (taille moyenne des carbures, distances moyenne entre carbures et entre feuillets, morphologie des carbures) et les modifications de propriétés mécaniques locales induites dans les aciers à très haute résistance. Par ailleurs, nous avons développé un modèle original qui couple les cinétiques de transformation de phases à celle de la précipitation interphase. Ce modèle permet de décrire l'évolution des paramètres microstructuraux et les résultats obtenus sont en très bon accord avec les résultats expérimentaux.

L’Oxydation HydroThermale (OHT) est l’une des technologies mises en œuvre pour le traitement des déchets liquides organiques radio-contaminés. Grâce aux propriétés de l’eau supercritique, l’OHT permet d’obtenir une minéralisation complète des composés organiques, avec des temps de séjour très courts, dans des réacteurs continus et compacts. Un modèle thermohydraulique couplé à un modèle de cinétique de combustion a été précédemment développé par le CEA et implémenté sur la plateforme de mécanique des fluides numérique ANSYS Fluent. Dans l’objectif d’améliorer la description des écoulements dans ces réacteurs, des mesures de masse volumique de mélanges ont permis d’ajuster puis d’implémenter un modèle en accord avec les données expérimentales. La problématique de la précipitation des sels minéraux a également été traitée au cours de cette étude, en mettant en œuvre une méthodologie expérimentale permettant d’acquérir des données de solubilité de composés modèles, et aussi de collecter et de caractériser les dépôts obtenus lors de la précipitation de ces composés dans un dispositif continu ad hoc. Ce travail expérimental a été poursuivi par l’implémentation de ces phénomènes de précipitation et de dépôt au sein du modèle numérique / HydroThermal Oxidation (HTO) is one of the technologies applied for radio-contaminated organic liquid waste treatment. HTO uses the peculiar properties of supercritical water to achieve a complete destruction of organic compounds within very short residence times in continuous compact reactors. A thermohydraulic model, coupled with combustion kinetics, was previously developed by the CEA, and implemented using CFD software ANSYS Fluent. In order to improve the description of the flow in continuous HTO reactors, mixtures density measurements allowed to find a model fitting these experimental data. This model was consequently incorporated into the previous numerical simulation. The issue of mineral salts precipitation was also taken into account, by an experimental methodology allowing to acquire solubility data of model compounds, and also to collect and characterise the deposit obtained after precipitation of these compounds in an ad hoc continuous device. This experimental work was followed by the implementation of these precipitation and deposition phenomena in the numerical model

L'objectif de cette étude était d'optimiser d'abord la méthode de nanoprécipitation pour la préparation de nanoparticules à base de protéines. Des nanoparticules d'albumine sérique bovine ont été préparées et l'effet des paramètres expérimentaux de la méthode sur les propriétés colloïdales des particules a été évalué. Les conditions optimales conclues ont été utilisées pour préparer des nanoparticules d'albumine sérique humaine en tant que véhicules pour l'élastase neutrophile humaine (NE) et l'inhibiteur sécrétoire de la protéase leucocytaire (SLPI). L'effet des nanoparticules sur l'activité des deux molécules a été évalué. Et l'application de ces particules a été testée et discutée. Ce travail peut conduire à de nouveaux agents thérapeutiques potentiels pour le traitement des lésions pulmonaires et la destruction non-antibiotiques des bactéries / The objective of this study was to first optimize the nanoprecipitation method for the preparation of protein-based nanoparticles. Bovine serum albumin nanoparticles were prepared and the effect of the experimental parameters of the method on the colloidal properties of the particles were evaluated. The concluded optimal conditions were used to prepare human serum albumin nanoparticles as carriers for human neutrophil elastase (NE) and secretory leukocyte protease inhibitor (SLPI). The effect of nanoparticles on the activity of both molecules was evaluated. And the application of this particles was tested and discussed. This work can lead to potential novel therapeutic agents for the treatment of lung injury and non-antibiotic bacteria killing

Le travail présenté dans cette thèse est consacré à la précipitation interphase dans les aciers microalliés au vanadium. Il s’agit principalement de mieux comprendre l’évolution des microstructures et des propriétés mécaniques résultantes à partir d’une double approche expérimentale et de modélisation. Les analyses effectuées conjointement en Microscopie Electronique en Transmission et en nanoindentation ont permis de mieux cerner les relations qui existent entre les paramètres microstructuraux de la précipitation interphase (taille moyenne des carbures, distances moyenne entre carbures et entre feuillets, morphologie des carbures) et les modifications de propriétés mécaniques locales induites dans les aciers à très haute résistance. Par ailleurs, nous avons développé un modèle original qui couple les cinétiques de transformation de phases à celle de la précipitation interphase. Ce modèle permet de décrire l’évolution des paramètres microstructuraux et les résultats obtenus sont en très bon accord avec les résultats expérimentaux. / The present thesis gives an overview of carbide aggregates (interphase precipitation and carbide fiber) in vanadium-alloyed steels, covering the aspects of microstructure, modeling, and mechanical properties. The microstructural features of different carbide aggregates by the use of microscopies, and the transition of carbide morphologies is discussed. A new model considering the ledge mechanism as well as austenite decomposition is subsequently proposed according to the observed microstructure. The sheet spacing, particle spacing, and interface velocity, can be calculated and show good agreements with experimental data. Finally, the effect of interphase-precipitated carbide distribution (sheet spacing, particle spacing, and carbide radius) on Orowan strengthening contribution is examined by nano-indentation. By the virtue of small indenter, the mechanical properties of single ferrite grain are able to be extracted.Keyword:

Dans l’analyse des signaux d’origine naturelle, nous sommes souvent confrontés à des situations où nous ne savons pas si un changement s’est produit, ni où le possible point de changement peut être localisé. Cependant, diverses méthodes en traitement du signal reposent implicitement sur une hypothèse de stationnarité, car le cas stationnaire est bien défini dans une perspective théorique. D’un autre côté, tous les processus du monde réel sont a priori non-stationnaires et, dans la majorité des cas, cette supposition se révèle vraie. Etant donné qu’il existe de nombreuses façons par lesquelles la propriété de stationnarité peut être enfreinte, différents tests de stationnarité ont été développés pour tester les différentes formes de non-stationnarité. Cette thèse se concentre sur la conception et l’amélioration des techniques qui peuvent être appliquées aux signaux environnementaux, plus spécifiquement, les signaux hydrométéorologiques. Les techniques qui ont été développées présentent certaines caractéristiques qui sont préférables pour tester les données environnementales (i.e. être non-parametrique, être capable d’extraire automatiquement les informations des données disponibles, être capable d’identifier un changement dans les moments statistiques du premier et du second ordre). Dans cette thèse, le test de stationnarité et la détection de point de changement ont été abordés séparément: les tests de stationnarité rejettent la stationnarité de tout l’intervalle d’observation, tandis que pour détecter les points de changement, nous testons les signaux pour les quels la stationnarité a déjà été rejetée. Dans cette thèse, de nombreuses contributions et de nouvelles approches de ces sujets sont proposées. La dernière partie de la thèse consiste à appliquer toutes les approaches développées sur des données environnementales. Les données ont été générées par le Canadian Regional Climate Model (CRCM), un modéle très réaliste qui prend en compte de nombreuses interactions physiques complexes.La cohérence des résultats obtenus confirme le potentiel des approches proposées au regard des approches concurrentes. / In the analysis of the signals of natural origin, we are often confronted with situations where we do not know if a change occurred, or where the possible point of change can be located(localized). However, diverse methods in signal processing rest(base) implicitly on a hypothesis of stationarity, because the still case is defined well in a theoretical prospect(perspective). On the other hand, all the processes of the real world are a priori non-still and, in the majority of the cases, this supposition shows itself true. Given that there are numerous manners by which the property of stationarity can be broken, various tests of stationarity were developed to test the various forms of non-stationarity. This thesis(theory) concentrates on the conception(design)

Chez Cupriavidus metallidurans CH34, le complexe CnrYXH contribue à réguler l'expression des gènes de régulation et de résistance au cobalt et au nickel en fonction de la concentration environnementale de ces cations. La fixation de cobalt ou de nickel sur le domaine périplasmique senseur de CnrX induit des modifications conformationnelles à l'origine de la transduction du signal transmembranaire. Cela conduit à rendre le facteur sigma CnrH disponible pour sa liaison à l'ARN polymérase (ARNP) dans le cytoplasme. Le complexe CnrH:ARNP se fixe alors spécifiquement sur les promoteurs des gènes cnrY et cnrC pour initier la transcription des gènes de régulation (cnrYXH) et de résistance (cnrCBAT). Dans le but de déterminer la nature de ce signal, mon projet de thèse visait à cartographier les interactions protéine:protéine au sein du complexe CnrYXH dans les trois compartiments concernés : le périplasme, la membrane plasmique et le cytoplasme. La documentation des déterminants d'interaction entre CnrX, CnrY et CnrH a permis d'élaborer un modèle structural et fonctionnel pour le complexe CnrYXH et ses homologues soulevant des hypothèses nouvelles sur le fonctionnement du système Cnr. / The CnrYXH complex contributes to regulate the expression of the regulatory genes and resistance genes involved in cobalt and nickel resistance in Cupriavidus metallidurans CH34. The binding of nickel or cobalt to CnrX in the periplasm induces conformational modifications that could trigger transmembrane signal transduction. As a result, CnrH is made available in cytoplasm for binding to RNA polymerase. The CnrH:RNA polymerase complex binds specifically the cnr promoters and initiates transcription of both the regulatory genes (cnrYXH) and resistance genes (cnrCBAT). In order to delineate the mechanism of signal transduction through the membrane, I studied the interactions between the three partners in the different cellular compartments: periplasm, plasmic membrane and cytoplasm. The identification of the interaction determinants between CnrX, CnrY and CnrH allowed us to propose a structural and functional model for the CnrYXH complex and its homologues. This model brings up new hypothesis on the function of Cnr system.

Les liaisons bimétalliques entre acier faiblement allié et acier inoxydable sont nombreuses au sein des réacteurs nucléaires français où elles assurent la connexion entre les principaux composants et les tuyauteries du circuit primaire. Le revêtement interne de cuve réalisé par soudage feuillard-flux est un autre cas de soudure dissimilaire dont le rôle est d'assurer une bonne protection contre la corrosion. Ce travail de thèse a notamment pour but de comprendre la genèse des microstructures complexes se formant à l'interface entre les deux aciers pendant le soudage. Il étudie d'autre part leur évolution durant le traitement thermique post-soudage à 610°C ainsi que les conséquences de ces transformations sur le comportement mécanique du joint soudé. Partant du métal de base, on rencontre successivement une fine bande de martensite, une zone purement austénitique puis la microstructure biphasée δ/γ de l'acier inoxydable. Des techniques de microscopie (MEB, EDS, EBSD) combinées à des calculs thermo-cinétiques (modèle de Scheil-Gulliver, surfusion en pointe de dendrite) ont permis d'expliquer le gradient de microstructure et les raisons des transitions de phases observées. Au cours du traitement thermique de détensionnement à 610°C, le gradient de potentiel chimique du carbone à travers l'interface de fusion cause la dissolution de la cémentite et la croissance des grains du côté faiblement allié. On observe également la diffusion du carbone à travers l'interface et la précipitation de carbures riches en Cr dans le liseré martensitique et la zone austénitique. Une caractérisation détaillée des profils de composition et de la précipitation a été réalisée à différentes échelles (depuis le millimètre jusqu'au niveau atomique). Un modèle mésoscopique, s'appuyant sur des bases de données thermodynamiques et cinétiques, a été développé pour coupler la diffusion à longue distance dans un milieu multi-constitué à la germination et croissance des précipités (approche de type Kampmann-Wagner). Il a permis de prévoir la teneur en carbone ainsi que la fraction volumique et la distribution de taille des précipités en fonction de la distance à l'interface. Les conséquences de la forte variabilité de microstructure sur le comportement mécanique local ont été analysées dans la dernière partie de ce travail, en particulier les aspects de déformation localisée et de rupture ductile. Des lois de comportement élasto-plastique ont été déterminées pour chacune des régions de l'assemblage à l'état détensionné. L'étude des mécanismes de rupture ductile dans les zones les plus faibles de la soudure, c'est-à-dire le métal de base décarburé et les couches de revêtement austénitique a donné lieu à des observations in-situ et une modélisation de l'endommagement. / Dissimilar welds between low-alloy steel and stainless steel are numerous within the French nuclear power plants where they enable connecting the main components to the primary circuit pipes. The internal cladding (in stainless steel) of the pressure vessel (in bainitic steel) made by submerged arc welding is another case of dissimilar weld whose goal is the protection against corrosion. This PhD work aims at understanding the complex microstructures which form at the interface between both steels during welding together with their evolution during the post-weld heat-treatment at 610°C and their consequences on the mechanical behavior of the welded assembly. Starting from the base metal, one meets successively a thin layer of martensite, a fully austenitic zone and the two-phase δ/γ microstructure of the stainless steel. Microscopy techniques (SEM, EDS, EBSD) combined with thermo-kinetics calculations (Scheil-Gulliver model, dendrite tip undercooling) have allowed explaining the graded microstructure and the reasons for the observed phase transitions. During the post-weld heat-treatment, the large gradient of carbon chemical potential across the fusion line leads to cementite dissolution and grain growth on the low-alloyed side. Carbon diffusion through the interface and Cr-rich carbides precipitation in both the martensitic layer and the austenitic weld have also been observed. An in-depth characterization has been performed at different scales (from the millimeter to the atomic level) to quantify the extent of carbon diffusion and carbides precipitation during the phase transformations. A mesoscopic thermodynamic and kinetic model based on Calphad databases has been developed to fully couple long-range diffusion in a multi-component system with precipitates nucleation and growth (Numerical Kampmann-Wagner approach). It allowed a prediction of the carbon content, volume fraction and size distribution of the precipitates at any distance from the fusion line. The consequences of the high variability of microstructures on the local mechanical behavior have been examined in the last part of this work, in particular the localization of deformation and the ductile failure. Elasto-plastic constitutive laws were determined for each region of the dissimilar weld in the heat-treated state. Ductile failure mechanisms in the weak zones of the weld, namely the decarburized base metal and the stainless steel cladding layers, were investigated through in-situ observations and damage modeling.

Les scénarios hydrologiques requis pour les études d'impacts hydrologiques nécessitent de disposer de scénarios météorologiques non biaisés et qui soient de surcroît adaptés aux échelles spatiales et temporelles des hydro-systèmes considérés. Les scénarios météorologiques obtenus en sortie brute des modèles de climat et/ou des modèles de prévision numérique du temps sont de ce fait non appropriées. Les sorties de ces modèles sont par suite souvent adaptées à l'aide de Méthodes de Descente d'Echelle Statistique (MDES). Depuis les années 2000, les MDES ont beaucoup été utilisées pour la génération de scénarios météorologiques en un site. En revanche, la génération de scénarios spatiaux couvrant de larges territoires est une tâche plus difficile, en particulier lorsque l'on souhaite respecter la cohérence spatiale des précipitations à prédire. Parmi les MDES usuelles, les approches basées sur la recherche de situations analogues passées permettent de satisfaire cette contrainte. Dans cette thèse, nous évaluons la capacité d'un Modèle Analog (MA) – où l'analogie porte sur les géopotentiels 1 000 et 500 hPa – pour la génération de scénarios de précipitation spatialement cohérents pour le territoire Français métropolitain. Dans un premier temps, la transposition spatiale du modèle MA est évaluée : le modèle s'avère utilisable pour la génération de scénarios spatiaux cohérents sur des territoires couvrant plusieurs dizaines de milliers de kilomètres carrés dès lors qu'aucune barrière climatique n'est rencontrée. Dans un second temps, nous évaluons la sensibilité des performances de prédiction à l'agrégation spatiale de la variable à prédire. L'augmentation de performance avec l'agrégation s'explique alors par la diminution de la variabilité du prédictand, pour autant que les variables de grande échelle considérées soient de bons prédicteurs pour la région considérée. Dans une dernière étude, nous explorons la possibilité d'améliorer la performance locale du modèle analogue par l'ajout de prédicteurs locaux. Le modèle combiné qui en résulte permet d'accroître sensiblement les performances de prédiction par l'adaptation du lien d'échelle sur la base d'un jeu de prédicteurs additionnels. Il apparaît de plus que la pertinence de ces prédicteurs dépend de la situation de grande échelle rencontrée ainsi que de la région considérée. / Hydrological scenarios required for the impact studies need to have unbiased meteorological scenarios adapted to the space and time scales of the considered hydro-systems. Hence, meteorological scenarios obtained from global climate models and/or numerical weather prediction models are not really appropriated. Outputs of these models have to be post-processed, which is often carried out thanks to Statistical Downscaling Methods (SDMs). Since the 2000's, SDMs are widely used for the generation of scenarios at a single site. The generation of relevant precipitation fields over large regions or hydro-systems is conversely not straightforward, in particular when the spatial consistency has to be satisfied. One strategy to fulfill this constraint is to use a SDM based on the search of past analog situations. In this PhD, we evaluate the ability of an Analog Model (AM) – where the analogy is applied to the geopotential heights 1000 and 500 hPa – for the generation of spatially coherent precipitation scenarios over the French metropolitan territory. In a first part, the spatial transferability of an AM is evaluated: the model appears to be usable for the generation of spatial coherent scenarios over territories covering several tens of thousands squared kilometers if no climatological barrier is met in between. In a second part, we evaluate the sensitivity of the prediction performance to the spatial aggregation of the predictand. The performance increases with the aggregation level as long as the large scale variables are good predictors of precipitation for the region under consideration. This performance increase has to be related to the decrease of the predictand variability. We finally explore the possibility of improving the local performance of the AM using additional local scale predictors. For each prediction day, the prediction is obtained from a parametric regression model, for which predictors and parameters are estimated from the analog dates. The resulting combined model noticeably allows increasing the prediction performance by adapting the downscaling link for each prediction day. The selected predictors for a given prediction depend on the large scale situation and on the considered region.

Ce travail traite de l'optimisation des propriétés en traction et en résilience d'un acier 2.25 Cr – 1 Mo par le contrôle de sa microstructure via des traitements thermiques appropriés. Ainsi, les transformations de phases ayant lieu au cours de l'austénitisation, de la trempe et du revenu doivent être correctement appréhendées. Des observations en microscopies électroniques à balayage et en transmission, ainsi que des analyses par diffraction des rayons X, ont été effectuées afin de caractériser et de modéliser la microstructure de l'acier à chaque étape du traitement thermique. L'évolution de la phase austénitique lors de l'étape d'austénitisation, ainsi que son influence sur la microstructure après trempe, ont été étudiées. La croissance du grain austénitique a été modélisée afin de comprendre ses mécanismes sous-jacents, en particulier le phénomène de croissance limitée observé aux plus basses températures. L'effet des conditions d'austénitisation sur la décomposition de l'austénite ainsi que sur les propriétés mécaniques du matériau après trempe et revenu a été étudié expérimentalement. Une condition d'austénitisation optimale a été déterminée et utilisée pour étudier la précipitation au revenu. La précipitation des carbures a été étudiée pour différents temps et températures de revenu. La séquence de précipitation suivante a ainsi été mise en évidence : la cémentite M3C précipite en premier, suivie des carbures M2C et M7C3 ; les carbures à l'équilibre étant les M23C6. Enfin, l'influence de la précipitation des carbures sur les propriétés mécaniques de l'acier a été étudiée. Les propriétés en traction sont particulièrement sensibles aux conditions de revenu dans le domaine d'étude, alors que les propriétés en résilience restent stables. / This work aims at optimizing tensile and toughness properties of a 2.25Cr – 1Mo steel by controlling its microstructure through heat treatments. To this aim, phase transformations during austenitization, quenching and tempering have to be understood. Quantitative microstructural analyses were performed by means of SEM, TEM and XRD to characterize and model metallurgical evolution of the steel at each step of the heat treatment. The evolution of austenite during the austenitization stage, and its influence on the resulting as-quenched microstructure were thoroughly investigated. Austenite grain growth was modelled in order to understand its mechanisms, including the limited growth phenomenon observed at lower temperatures. The effect of austenitization conditions on further decomposition of austenite and on mechanical properties after quenching + tempering was experimentally determined. An optimal austenitization condition was selected and applied to study the tempering stage. Carbide precipitation was studied for various tempering temperatures and amounts of time. M3C carbides precipitate first, followed by M2C and M7C3; M23C6 are the equilibrium carbides. The influence of carbide precipitation on mechanical properties was studied. Tensile properties are closely linked to the tempering conditions in the range investigated, while impact toughness remains stable.