La spectroscopie de réflectance diffuse résolue spatialement (SRDrs) est une méthode de biopsie optique qui cherche à estimer les spectres des propriétés d'absorption et de diffusion d'un tissu. Ces spectres contiennent une information riche sur la composition biochimique du tissu sondé ainsi que sur son histoarchitecture. Un des domaines d'applications est la dermatologie, où la SRDrs s'avère particulièrement adaptée à la détection de mélanomes. Une détection précoce des mélanomes est étroitement liée à un meilleur pronostic de la maladie. Puisque les tissus cancéreux ont une composition biochimique et une histoarchitecture différente des tissus sains, la SRDrs est un outil efficace pour assister les médecins au moment du diagnostic. Le principal avantage de la SRDrs par rapport à d'autres méthodes de biopsie optique est que l'instrumentation est très simple, ce qui permet de développer des montages compacts, portables et peu dispendieux. De plus, le signal spectral rétrodiffusé permet d'estimer simultanément les spectres d'absorption et de diffusion. Le principal inconvénient de la SRDrs est sa résolution spatiale. En effet, il est difficile de sonder un tissu très localement car le signal lumineux est typiquement envoyé par une fibre optique d'illumination et est collecté par plusieurs fibres de détection situées à différentes distances de la fibre d'illumination. Cette disposition offre peu de contrôle sur le volume échantillonné par la lumière. Ce volume dépend du positionnement des fibres d'illumination et de détection ainsi que des propriétés du milieu. Plus le volume échantillonné est grand, plus la lumière risque d'interagir avec différentes structures dans le tissu. Ceci est problématique puisque le milieu est généralement considéré comme homogène lors de la modélisation numérique de la propagation des photons. Cette approximation n'est pas appropriée pour les tissus épithéliaux qui présentent généralement une structure en couches. L'objectif de ce projet est de développer une sonde de SRDrs pour l'évaluation quantitative des spectres des propriétés optiques de milieux bicouches, en particulier pour la détection de mélanomes. La première partie de ce projet investigue la profondeur échantillonnée minimale qu'il est possible d'atteindre en SRDrs tout en respectant les conditions de validité des approximations du modèle numérique. Lorsque les conditions de validité des approximations ne sont pas respectées, l'estimation des propriétés optiques est alors qualitative plutôt que quantitative. Une estimation qualitative peut être suffisante pour assister au diagnostic, mais une estimation quantitative permet d'améliorer la connaissance sur la composition biochimique et l'histoarchitecture des tissus. De plus, des mesures quantitatives permettent de comparer les résultats entre différents montages expérimentaux. Pour évaluer la profondeur échantillonnée minimale en SRDrs, une méthodologie est développée pour définir les distances minimales et maximales entre les fibres d'illumination et de détection nécessaires à une évaluation quantitative des propriétés optiques. Afin de réduire au minimum la profondeur échantillonnée, le cas de fibres inclinées par rapport à la surface est considéré. La deuxième partie du projet consiste en une analyse numérique du problème inverse en SRDrs. L'objectif est de concevoir la géométrie d'une sonde qui permet d'estimer quantitativement les spectres des propriétés optiques d'un milieu bicouche. Pour ce faire, un modèle numérique pour estimer les propriétés optiques d'un milieu bicouche à partir de mesures de réflectance est développé. Le coût de calcul de ce modèle est très élevé. Diverses stratégies telles que l'utilisation de simulations de Monte Carlo à l'aide de cartes graphiques et la parallélisation massive sur des serveurs externes sont utilisées pour réduire le temps de calcul. Le modèle numérique est ensuite utilisé pour analyser l'effet de chaque paramètre géométrique de la sonde sur l'estimation des propriétés optiques. Les paramètres tels que le nombre de fibres optiques, leur positionnement et leur inclinaison sont successivement testés. Une géométrie de la sonde qui optimise la précision et la robustesse de l'estimation des propriétés optiques est développée. La géométrie choisie respecte les contraintes du modèle numérique présentées à la première partie et les contraintes expérimentales liées à la détection de mélanomes. Cette géométrie de sonde est ensuite validée numériquement en simulant des données artificielles bruitées. Les capacités et les limites de la sonde à estimer les propriétés de milieux bicouches sont caractérisées. Dans la troisième partie du projet, la sonde est fabriquée et intégrée à un montage expérimental de SRDrs. Des méthodes de traitement de signal et d'étalonnage sont développées à partir de mesures expérimentales. Des fantômes optiques homogènes et bicouches de propriétés connues sont utilisés pour valider les résultats numériques obtenus précédemment. La sonde et le modèle numérique d'estimation associé estiment les coefficients optiques de chacune des couches ainsi que la position de l'interface des fantômes optiques bicouches avec une erreur de moins de 20% pour des épaisseurs de la couche superficielle variant de 0.1 à 1.5 mm. Des mesures in vivo sur la peau sont acquises afin de démontrer l'intérêt de la sonde pour des applications dermatologiques. L'épaisseur estimée de l'épiderme concorde avec les valeurs rapportées dans la littérature. / Spatially resolved diffuse reflectance spectroscopy (srDRS) is an optical biopsy method that seeks to estimate a tissue's absorption and diffusion spectra. These spectra contain rich information about the biochemical composition of the tissue and its histoarchitecture. One area of application of srDRS is dermatology, where it is particularly well suited for detecting melanoma. Early detection of melanoma is closely related to a better prognostic. Because cancerous tissues have a biochemical composition and a histoarchitecture different from those of healthy tissues, srDRS is an efficient tool to assist medical practitioners during the diagnostic. The main advantage of srDRS compared to other optical biopsy methods is that the optical setup is simple, which allows the development of compact, portable, and cheap setups. Additionally, the backscattered spectral signal is used to simultaneously estimate the absorption and the scattering properties of the tissue. The main drawback is the spatial resolution because it is difficult to probe the sample in a very localized manner. This is because the light signal is typically sent from an illumination optical fiber and is collected by several detection fibers placed at different distances from the illumination fiber. This geometry offers little control over the volume sampled by light. The sampled volume depends on fiber placement as well as the optical properties of the sample. The greater the sampled volume is, the higher the probability of light interacting with several structures. This is problematic because the sampled volume is generally assumed to be homogeneous while modeling photon propagation inside the tissue. This assumption is not adequate for epithelial tissues, which often present a layered structure. The goal of this project is to develop an srDRS probe to quantitatively estimate the spectra of optical properties in bilayered media. The primary considered application for the probe is melanoma detection. The first part of the project is to investigate the minimal sampled depth that is achievable in srDRS while respecting the conditions for which the approximations in the numerical model are valid. When these conditions are not respected, the estimation of the optical properties can only be qualitative, as opposed to quantitative. A qualitative estimation may be sufficient to assist in the diagnostic, but a quantitative estimation can improve our knowledge of tissue structure and composition and has the added benefit of being comparable across different optical setups. To evaluate the minimal sampled depth in srDRS, a methodology is developed to define the minimal and maximal distances between the illumination and detection fibers that are required to obtain a quantitative estimation of the optical properties. To reduce as much as possible the sampled depth, fibers tilted with respect to the tissue's surface are considered. The second part of the project consists in a numerical analysis of the inverse problem in srDRS, where the goal is to design a probe geometry that allows a quantitative estimation of the optical properties' spectra in a bilayered medium. To carry out this analysis, a numerical model to estimate the optical properties of a bilayered medium from reflectance measurements is developed. The computation cost for this model is very high, so several strategies, such as using GPUs for the Monte Carlo simulations and massively parallelizing the problem on computing clusters, are used to reduce the computation time. The numerical model is then used to analyze the effect of each geometrical parameter of the probe on the estimation of the optical properties. The effect of each parameter, such as the number of optical fibers, their placement, and tilt angles are iteratively tested. A probe geometry is chosen to optimize the precision and robustness of the estimation of the optical properties. The chosen geometry satisfies the constraints of the numerical model presented in the first part as well as the experimental constraints related to melanoma detection. The chosen geometry is then numerically validated. By using synthetic noisy data, the capacities and limits of the probe to estimate the properties of bilayer media are characterized. In the third part, the probe is built and integrated into an experimental srDRS setup. A signal processing and a calibration scheme are developed and applied to experimental measures. Homogeneous and bilayer optical phantoms with known optical properties are used to validate the numerical results obtained in the second part of the project. The probe and the numerical model estimate the optical properties of each layer as well as the position of the interface between the two layers in bilayer phantoms with an estimation error of less than 20% when the thickness of the superficial phantom is between 0.1 and 1.5 mm. In vivo measures on the skin are acquired to demonstrate the capabilities of the probe for dermatological applications. The estimated epidermal thickness corresponds to the values reported in the literature.

Reproduire efficacement l'apparence réaliste des matériaux est un problème crucial pour la synthèse d'images réalistes dans les productions cinématographiques et les jeux vidéo. Outre le transport global de la lumière, le réalisme d'une image de synthèse passe avant tout par une modélisation correcte du transport local, c'est-à-dire les interactions entre lumière et matière. La modélisation de ces interactions donne lieu à une grande variété de modèles de réflectance. Nous proposons une classification de ces modèles en s'appuyant sur l'échelle des détails géométriques abstraits. À partir de cette classification, nous étudions des modèles de réflectance particuliers : * un modèle de transmission pour les surfaces transparentes et rugueuses, tels que le verre dépoli. Son efficacité permet une utilisation au sein applications temps-réel * une analyse et une modélisation du transport de la lumière dans les matériaux composés d'agrégats de particules * une base alternative aux harmoniques sphériques pour représenter et illuminer efficacement les matériaux mesurés ayant une réflectance à basses fréquences. Ces modèles permettent une abstraction efficace des interactions locales tout en conservant la reproduction de leurs effets réalistes. / Reproducing efficiently the appearance of complex materials is a crucial problem in the synthesis of realistic images widely involved in the production of video games and movies. Apart from global light transport, the realism of a synthetic image is in large part due to the adequate modeling of local light transport, i.e. the interactions between light and matter. Modeling these interactions gives rise to a large variety of reflectance models. We therefore propose a classification of these models based on the scales of their abstract geometric details. From this classification, we can study particular reflectance models: a transmitting reflectance model for transparent rough surfaces such a frosted glass. The efficiency of our model allows real-time performances, a study and a model of energy propagation in material composed of dense packed discrete particles, an alternative basis for representing and lighting efficiently measured materials having a low frequency reflectance. These models permit the abstraction of local interactions while keeping the realism of fully simulated local light transport models.

Ce travail de thèse porte sur l'étude des propriétés extrinsèques et intrinsèques d'échantillons de GaN massif autosupporté ou épitaxié sur saphir, avec des techniques classiques de spectroscopie (réflectivité et photoluminescence) ainsi qu'avec une technique de réflectivité résolue en temps à l'échelle de la femtoseconde. L'élargissement d'un exciton et sa force d'oscillateur sont difficiles à déterminer de façon indépendante et la simulation des spectres de réflectivité continue ne permet pas de les déterminer avec précision. Les spectres d'autocorrélation enregistrés avec la réflectivité résolue en temps présentent des battements dus à l'excitation simultanée des excitons Xa et Xb ayant des énergies voisines. L'amplitude de ces battements dépend des forces d'oscillateur et leur décroissance en fonction du temps dépend des élargissements des excitons. L'analyse combinée des deux types de réflectivité a permis la détermination précise de ces paramètres en utilisant un modèle distinguant l'élargissement homogène dépendant de la température et inhomogène lié à la qualité cristalline de l'échantillon.

Le phénotypage consiste à caractériser les plantes et leur comportement en vue de la sélection génétique. Cette étude a évalué le potentiel de l'imagerie hyperspectrale de proximité pour répondre à ces besoins. Elle s'appuie sur le lien existant entre la physiologie des plantes et leurs propriétés optiques. Cette étude a montré qu'il est possible de retrouver la réflectance des feuilles en dépit d'un éclairage naturel variable. La procédure de correction mise en place permet de retrouver la réflectance vraie de feuilles à plat et introduit un effet additif (dû à la réflexion spéculaire), un effet multiplicatif (dû au niveau d'éclairement) et un effet non linéaire (dû aux réflexions multiples) sur les feuilles inclinées des plantes au champ. Cependant, nous avons montré également que, grâce à des pré-traitements des spectres adéquats et à la PLS (Partial Least Square regression), la concentration en azote est accessible à partir de la réflectance (400-1000~nm) de feuilles fraîches sur pied. L'étude de spectres simulés a montré que la non prise en compte des réflexions multiples dans l'étalonnage d'un modèle conduisait à une surestimation de la concentration en azote des feuilles subissant des réflexions multiples. Enfin, cette étude a illustré l'intérêt de l'imagerie hyperspectrale de proximité par rapport à la spectrométrie ponctuelle. Le fait d'avoir une image, combiné à la haute résolution spatiale permet d'obtenir des données plus représentatives de la parcelle et de calculer une vitesse de fermeture de couvert. La réalisation de cartographies d'azote permet de suivre la concentration en azote dans différents étages foliaires ou parties d'une même feuille. / Henotyping consists in characterising plants and their behavior with the aim of the genetic selection. This study estimated the potential of the close-range hyperspectral imaging to meet these needs. It leans on the link existing between plant physiology and their optical properties. This study showed that it is possible to find leaf reflectance in spite of a variable natural lighting. The developed correction procedure allows finding the true reflectance of flat leaves and introduces an additive effect (due to specular reflection), a multiplicative effect (due to illumination level) and a not linear effect (due to the multiple reflections) on inclinated leaves of plants in the field. However, we also showed that, thanks to adequate preprocessing of the spectra and to PLS (Partial Least Square regression), the nitrogen concentration is accessible from the reflectance (400-1000~nm) of fresh leaves on standing plants. The study of simulated spectra showed that the not consideration of the multiple reflections in the calibration of a model lead to an overestimation of the nitrogen concentration leaves undergoing multiple reflections. Finally, this study illustrated the interest of close-range hyperspectral imaging with regard to the punctual spectrometry. The fact of having an image, combined with the high spatial resolution allows to obtain more representative data of the plot and to calculate a speed of cover closure. Nitrogen mappings allow following the nitrogen concentration in various leaf level or parts of the same leaf.

Les mesures satellitaires de réflectance de télédétection (Rrs) associée à la fluorescence de la chlorophylle-a induite par le soleil (FCIS), notées Rrs,f , sont largement utilisées dans le domaine de l’océanographie converties sous la forme de rendement quantique de la fluorescence (QYF). Le QYF permet de déterminer l’impact de l’environnement sur la croissance du phytoplancton. Tout comme les autres mesures qui reposent sur la luminance montante, le QYF, et donc la Rrs,f , sont influencés par les effets de bidirectionnalité. Ainsi, sachant que la variabilité naturelle du QYF est faible, les biais engendrés par une normalisation inadéquate de la Rrs,f peuvent avoir des impacts importants sur l’interprétation des mesures de QYF à l’échelle planétaire. La méthode actuelle utilisée pour corriger la dépendance angulaire du signal observé dans la bande de fluorescence par le spectroradiomètre imageur à résolution moyenne (MODIS), embarqué à bord du satellite Aqua, repose sur l’application d’une table de correspondance (LUT) développée par Morel et al. (2002). Toutefois, l’approche de Morel et al. (2002) ne tient pas compte du caractère isotrope de la FCIS ce qui induit des biais systématiques sur les mesures de Rrs,f selon la latitude, par exemple. Dans ce mémoire, une nouvelle méthode de calcul de la LUT ayant pour but de réduire ces biais est introduite. Tout d’abord, celle-ci intègre une mise à jour des propriétés optiques inhérentes (IOPs) dans le modèle de transfert radiatif sur la base de publications plus récentes. Ensuite, la gamme spectrale de son application est élargie à la bande de fluorescence contrairement à la méthode actuelle qui se limite à la longueur d’onde de 660 nm. Finalement, la LUT révisée tient compte des trois composantes principales de la réflectance de télédétection que sont (1) la rétrodiffusion élastique de la lumière par les molécules d’eau et par les particules en suspension, (2) la diffusion Raman (inélastique) par les molécules d’eau et (3) la FCIS. Les résultats de Rrs,f normalisées avec la nouvelle méthode présentent une différence de dispersion moyenne par rapport à celle obtenue par l’application de la méthode de Morel et al. (2002) de l’ordre de -15 %. Des différences significatives, de l’ordre de -22 %, sont observées à de grands angles d’observation et d’éclairement (> 55 %).

Traditional methods and a lack of consensus and quality control in the delimitation of lithological units lead to differences and offsets at the contact zones between map sheets. On some geological maps, such inconsistencies considerably hinder exploration work. This study evaluates the contribution of remote sensing combined with a geoscientific knowledge base to produce bedrocks maps in a geologically complex and semi-arid region of the Peruvian Andes. The region is characterized by the presence of vegetation, snow and hydrothermal alteration. The results demonstrate the potential of ASTER-TIR emissivity data to discriminate lithological units characterized by differences in silica content. These units correspond to felsic plutonic, intermediate volcanic and sedimentary carbonate rocks with a map accuracy of 72% when compared to the available geological map. Specifically with regards to quartz zones, mapping by the two methods resulted in a comparative precision of 99%. The methodological approach also demonstrated that the potential of SWIR spectral bands is sufficiently high (precision of 84%) to detect many of the minerals associated with argillic and advanced argillic alteration in the study area.

Le contrôle de la qualité de l'eau est fondé naturellement et traditionnellement sur des mesures et des prélèvements in situ. Des images satellites étalonnées à partir des données mesurées in situ fournissent une information quantitative et continue sur le milieu aquatique et peuvent être employées pour estimer, avec une approximation raisonnable, les facteurs affectant la qualité de l’eau L’objectif de ce travail consiste à modéliser les propriétés optiques de l’eau de mer et les paramètres physico-chimiques qui caractérisent les eaux côtières. L'application est basée sur le développement d’un Système d’Information Marin caractérisant un système de gestion de base de données géoréférencié POlGIS dédié à la gestion de l'information marine dans le cas de contrôle, suivi et surveillance de la pollution. Nous présentons des modèles exprimant les variables indicatrices de la qualité des eaux du littoral Algérois et la réflectance calculée de chaque pixel à partir d’un modèle physique de correction radiométrique. Les mesures in- situ sont effectuées pour des zones de différentes qualités d’eaux et leurs réflectances sont calculées à partir des images satellites SPOT, Landsat TM, MSS, IRS1C et Seawifs Finalement, des modèles sont établies avec les réflectances permettent d’obtenir des images satellites indicatrices de la pollution et de la bathymétrie des zones côtières à partir du logiciel de traitement d’image PCSATWIN développé afin d’estimer pour chaque pixel le degré de pollution du milieu. / In order to protect the natural medium and to control the pollution caused by such rejects, it is necessary to achieve a continuous survey of the reject zones. The goal of this study is a developed a methodology for modelling pollution and bathymetry from the digital satellite images.Indeed, our objective consists of the development of a software POLGIS intended for the management of the marine databases for the control and the monitoring of the pollution Satellite imagery can be used to estimate, with a reasonable accuracy, the factors affecting the water quality .It has a great importance to achieve the necessary continuous monitoring of the relevant area with an overall analysis of its pollution. A modelling analysis between the pollution contents and the reflectance calculated by the satellite images allow us to transform rough images into images treated and combined using a software of satellite image processing PCSATWIN developed in this study. This complex phenomena us developed an analytic model of radiatif transfer simulation in water coupled to an atmospheric model in order to simulate measure by satellite. This direct model permits to follow the solar radiance in his trajectory Sun-Atmosphere - Sea - Depth of sea- sensor. The goal of this simulation is to show for every satellite of observation (Spot, Landsat MSS, TM) possibilities that can offer in domain of bathymetry.The reflectance coefficient is calculated from satellite image, the detection and the possible determination of the zones contaminated by pollution using the space techniques constitute an effective means to intervene in order to ensure the monitoring of the Algerian coasts. The analysis shows us that each sensor offers useful information and that the combination between these various informations makes it possible to propose a procedure of maps establishment that can be interpreted as pollution maps.

L'estimation de la profondeur des veines sous-cutanées a été un sujet de recherche important ces dernières années en raison de son importance dans l'optimisation de pose de cathéters, de perfusions et plus généralement de ponctions veineuses. Par le passé, diverses techniques et systèmes de visualisation des veines ont été proposés, cependant le manque d'information sur la profondeur de la veine limite les possibilités pour une automatisation de la ponction veineuse ; le geste clinique restant dans de nombreux cas tributaire des compétences ou de l'expérience des cliniciens. Plusieurs techniques ont été proposées pour estimer la profondeur de la veine en utilisant la réflectance diffuse dont le principe repose sur la mesure de rapport de densité optique (ODR). Le concept de mesure de la profondeur des veines à l'aide de la technique ODR mérite d'être appliqué dans le monde réel en raison de son faible coût, de ses propriétés non invasives et du fait qu'il s'agit d'une technique de mesure sans contact avec la peau. Les travaux initiaux de Nishidate et. Al. [1] ont montré sur fantôme des résultats prometteurs. Cependant, une telle expérience peut ne pas être suffisante pour prouver son application pour la mesure in vivo en raison du manque d'expérience pour les données réelles. Par conséquent, ce travail de thèse a été commencé pour améliorer le modèle proposé par Nishidate et. Al. et l'élargir pour mesurer l'estimation in vivo de la profondeur de la veine sur de vrais patients. Le système proposé intègre de nouveaux composants tels qu'un algorithme de segmentation des veines, une méthode d'estimation plus précise du contenu en mélanine (Cm) et une conception matérielle entièrement nouvelle avec des composants stables. Les résultats obtenus par ODR ont été comparés à des données fournies par une machine Ultrason médicale. Les résultats de l'expérience montrent une corrélation de Pearson forte de 0,843 par rapport aux données échographiques et prouvent que le système développé est fiable pour la mesure in vivo de la profondeur de la veine. En outre, il est proposé d'utiliser un filtre de segmentation de veine optimal (filtre adapté) dans le système d'imagerie pour permettre une segmentation et par la suite une mesure de la profondeur automatique. / The estimation of subcutaneous vein depth has been an important research topic in recent years due to its importance in optimizing the intravenous (IV) access of venipuncture. Various techniques and system of vein visualization were proposed to improve the vein viewing, but the lack of vein depth information limits the system performance in assisting the IV access; thus, the IV access in many cases remains dependent on skill or experience of the clinicians. Several techniques were proposed to estimate the vein depth using diffuse reflectance of which the optical density ratio (ODR) technique is the most complete solution. The concept of measuring the veins depth using ODR based technique is deserved to be applied in the real-world due to its low cost, non-invasive properties and from the fact that it is a non-skin contact measurement technique. Nishidate et. al. [1] suggested an optimum conditions to measure the vein depth and thickness by using ODR which was supported by experiment with customized tissue-like agar gel phantom. However, such experiment may not be sufficient to prove its application for in vivo measurement due to the lack of experiment for real data. Therefore, this thesis work was first started to improve the proposed model by Nishidate et. al. and expand it to measure the in vivo estimation of vein depth on real patients. The proposed system incorporates new components such as an autonomous vein segmentation algorithm, a more accurate estimation method for melanin content (Cm) and a fully new hardware design with reliable parts. Importantly, the experiment estimate the vein depth on real patients as well as a through comparison with Ultrasound data. The experiment results show a strong Pearson correlation of 0.843 as compared to Ultrasound data and this evidence that the developed system is works for the in vivo measurement of vein depth. Besides that, an optimum vein filter (matched filter) is proposed to be used in the imaging system to preserve the most accurate vein detection and allow the system to produce the results with least detection error. The selection of the optimum vein filter has laid an important platform from which to obtain the accurate vein segmentation of a NIR image.

La turbulence est supposée être la source principale du transport anormal dans les tokamaks, qui conduit à la perte de chaleur beaucoup plus rapidement que celui prédit par la théorie néoclassique. Développement de diagnostics dédiés à la caractérisation de la turbulence du plasma est l'un des principaux enjeux de la fusion nucléaire pour contrôler les flux de particules et de transport d'énergie de la centrale électrique de fusion avenir. Les diagnostics basés sur la diffusion des micro-ondes induite par le plasma ont focalisé l'attention des chercheurs comme outils non perturbants, et nécessitant seulement un accès unique de faible encombrement au plasma. Le principe de base est lié à la phase de l'onde réfléchie qui contient des informations sur la position de la couche de coupure et les fluctuations de densité. La réflectométrie corrélation considérée ici, maintenant couramment utilisée dans les expériences, est la technique fournissant de l'information sur le plasma microturbulence. Bien que le diagnostic soit largement répandu l'interprétation des données reste une tâche assez compliquée. Ainsi, il a été supposé que la distance à laquelle la corrélation des deux signaux reçus à partir du plasma est supprimée est égale à la longueur de corrélation de turbulence. Toutefois, cette approche est erronée et introduit des erreurs énormes sur l'évaluation des paramètres de la microturbulence du plasma. L'objectif de cette thèse fut d'abord le développement d'une théorie analytique, puis de fournir une interprétation correcte des données de la réflectométrie de corrélation radiale (RCR) et enfin d'offrir aux chercheurs des formules simples pour extraire des informations sur les paramètres de turbulence à partir d'expériences utilisant la RCR. Des simulations numériques basées sur la théorie ont été utilisées pour prouver l'applicabilité de la méthode théorique, pour donner un aperçu aux expérimentateurs sur ses capacités et pour optimiser les paramètres du diagnostic lors de son utilisation en fonction des conditions de plasma. De plus, les résultats obtenus sur trois machines différentes sont soigneusement analysés et comparés avec les prédictions théoriques et des simulations numériques / Turbulence is supposed to be the main source of anomalous transport in tokamaks which leads to loss of heat much faster than as it is predicted by neoclassical theory. Development of plasma turbulence diagnostics is one of the key issues of nuclear fusion to control turbulent particles and energy transport in a future fusion power station. Diagnostics based on microwaves scattered from plasma attract attention of researchers as non-disturbing and requiring just a single access to plasma. The phase of the reflected wave contains information on the position of the cut-off layer and density fluctuations. Correlation reflectometry is now a routinely used technique providing information on plasma microturbulence. Although the diagnostics is widely spread data interpretation remains quite a complicated task. Thus, it was supposed that the distance at which the correlation of two signals received from plasma is suppressed is equal to the turbulence correlation length. However this approach is incorrect and introduces huge errors to determined plasma microturbulence parameters. The aim of this thesis is to develop an analytical theory, to give a correct interpretation of radial correlation reflectometry (RCR) data and to provide researchers with simple formulae for extracting information on microturbulence parameters from RCR experiments. Numerical simulations based on the theory prove applicability of this theoretical method and give an insight for experimentalists on its capability and on optimized diagnostic parameters to use. Furthermore the results obtained on three different machines are carefully analyzed and compared with theoretical predictions and numerical simulations as well

L'agriculture en milieu contrôlé, et notamment la culture sous serre, est une des réponses possibles aux besoins alimentaires d'une population mondiale en constante croissance. Elle permet aussi d'optimiser les terres cultivables et d'éviter les pesticides néfastes à l'Homme. Afin de s'affranchir des cycles des saisons et d'avoir une production annuelle continue, l'éclairage artificiel a été introduit dans les serres. L'éclairage horticole a suivi l'évolution des technologies d'éclairage pour arriver aujourd'hui jusqu'à la LED. Cet éclairage donne certes des résultats corrects mais il peut être amélioré tant au niveau de la quantité que de la qualité spectrale de lumière. De ce point de vue, les LEDs présentent deux grands avantages : la possibilité de recomposer un spectre idéal à partir de différentes longueurs d'ondes et de moduler l'intensité de la lumière. Ainsi, elles permettent de fournir un éclairage adapté aux besoins de la plante et ce, en fonction du stade de sa croissance. L'objectif de ce travail de thèse est de proposer un système d'éclairage optimal pour la croissance des plantes en milieu contrôlé. A partir du rendement photosynthétique moyen des plantes, nous avons donc établi des modèles de systèmes d'éclairage à LEDs optimisés pour les plantes. Ces modèles sont basés sur la combinaison de plusieurs LEDs monochromes obtenues à partir de la décomposition de la courbe RQE par des fonctions de Pearson VII. Nous avons appliqué ces résultats théoriques à la culture d'une algue bleue-verte : la Spiruline Platensis. Le choix de cette plante-bactérie repose sur plusieurs critères : cycle de culture court, applications en cosmétique, en médecine et forte valeur nutritionnelle. Ainsi, nous avons pu étudier l'influence de paramètres de culture tels que l'intensité lumineuse, la photopériode, la température sur sa croissance. Par ailleurs, nous avons mis en œuvre deux méthodes basées sur la réflectance optique pour quantifier la biomasse produite par la spiruline. / Agriculture in a controlled environment, and in particular greenhouse cultivation, is one of the responses to the food needs of a growing population. It also makes it possible to optimize the surface of arable land and avoid pesticide and fertilizer releases harmful to man. In order to free of the cycles of the seasons and annual production, artificial lighting was introduced greenhouses since decades. Horticultural lighting followed the evolution of lighting technologies to arrive today up to LED. This lighting gives correct results, but it can be improved both in terms of quantity and spectral quality of light. From this point of view, LEDs have two main advantages : the possibility of recompose an ideal spectrum from different wavelengths and modulate the intensity of the light. Thus, they provide adapted lighting to the needs of the plant and this, in depending on the stage of its growth. The objective of this thesis is to propose an optimal lighting system for the growth of plants in a controlled environment. From the yield photosynthesis of plants, we established models of LED lighting systems optimized. These models are based on the combination of several monochrome LEDs obtained from the decomposition of the curve RQE by Pearson VII functions. We applied these theoretical results to the cultivation of a blue-green algae, the Spirulina Platensis. The choice of this plant-bacterium is based on several criteria : short crop cycle, applications in cosmetics, medicine and high nutritional value. Thus, we were able to study the influence of culture parameters such as light intensity, photoperiod, temperature on its growth. In addition, we have implemented two methods based on optical reflectance to quantify the biomass produced by spirulina.