Les raies d'absorption de quasars sont des outils efficaces pour étudier le milieu interstellaire dans les galaxies. Dans ce travail, nous étudions un échantillon de soixante-six systèmes absorbants à z<1.5 sélectionnés pour la présence de raies d'absorption de CI intenses dans leurs spectres SDSS. Ils sont observés par les spectrographes X-shooter et UVES du VLT de l'ESO. Nous étudions en tout 17 systèmes observés par X-shooter. Nous déduisons la métallicité, la déplétion par la poussière, le taux d'extinction par la poussière et le taux d'absorption des raies de MgII, MgI, CaII et NaI décalées dans l'infrarouge proche. Nous détectons neuf raies d'absorption de CaII avec W(CaII λ3934)>0.23Å. Nous détectons dix raies d'absorption de NaI dans quatorze systèmes susceptibles d'en montrer. La largeur équivalente médiane de W(NaI λ5891)=0.68Å est plus grande que celles observées dans des nuages proches ayant des densités-colonnes de HI similaires ou dans des systèmes CaII à z<0.7 détectés par le SDSS. La présence systématique de raies d'absorption de NaI dans ces systèmes CI suggère fortement que le gaz environnant est neutre et froid, et donc peut faire partie du gaz moléculaire diffus dans le milieu interstellaire de galaxies à fort décalage vers le rouge. Les raies d'absorption de MgII s'étalent sur plus de 400km/s en Δv pour la moitié de l'échantillon; trois systèmes ont un Δv supérieur à 500 km/s. Tout ceci suggère qu'une fraction importante du gaz froid à fort décalage vers le rouge émane d'environnements perturbés. Nous détectons de l'hydrogène moléculaire dans tous les systèmes dans la limite de détection. / Quasar absorption lines are a powerful tool to study the interstellar medium(ISM) in the galaxies. We study a sample of 66 z >1.5 absorbers selected based on the presence of strong CI absorption lines in SDSS spectra and observed with the ESO-VLT spectrograph X-shooter/UVES. I study 17 systems that are re-observed by X-shooter. I derive metallicities, depletion onto dust, extinction by dust and analyse the absorption from MgII, MgI, CaII and NaI that are redshifted into the near infrared wavelength range. I detect 9 CaII absorptions with W(CaII λ3934) > 0.23 Å out of 14 systems. I detect 10 NaI absorptions in the 11 systems where we could observe this absorption. The median equivalent width (W(NaI λ5891) = 0.68 Å) is larger than what is observed in local clouds with similar HI column densities but also in z<0.7 CaII systems detected in the SDSS. The systematic presence of NaI absorption in these CI systems strongly suggests that the gas is neutral and cold, maybe part of the diffuse molecular gas in the ISM of high-redshift galaxies. The MgII absorptions are spread over more than Δv ~ 400 km/s for half of the systems; three absorbers have Δv > 500 km/s. The kinematics is strongly perturbed for most of these systems which probably do not arise in quiet disks and must be close to regions with intense star formation activity. All this suggests that a large fraction of the cold gas at high redshift arises in disturbed environments. We detect molecular hydrogen in all the systems within the detection limit.

Le présent projet de recherche porte sur les lasers à fibre de haute puissance opérés en régime continu. L’objectif premier est la conception et la réalisation d’un laser de 400 W de puissance de sortie utilisant une fibre dopée à l’ytterbium. La grande variété de lasers fabriqués au cours de ces travaux a permis l’étude des effets thermiques, des limitations en puissance et du comportement de la raie spectrale d’émission. L’étude comprend des simulations numériques caractérisant le comportement des lasers à fibre opérés en régime continu. Différentes configurations de lasers ont été expérimentées à une puissance de signal de 100 W. Les échanges de chaleur dans les fibres à double gaines ont été analysés pour contourner les difficultés engendrées par la grande puissance de ces lasers. Le concept de résistance de contact est amené pour expliquer l’élévation de température des fibres actives. Les travaux ont abouti à la réalisation de lasers monomodes de plus de 350 W de puissance de sortie, et cela, limités uniquement par la disponibilité des pompes. Parce que la photodégradation est la principale difficulté des lasers à fibre de puissance, plusieurs compromis, notamment sur le choix technologique des composants, ont été nécessaires pour atteindre les objectifs de puissance et de qualité de faisceau. Un outil pour prédire l’élargissement spectral des lasers à fibre de haute puissance a été développé. Il est montré que le mélange à quatre ondes élargit la raie d’émission de ces lasers. L’élargissement du spectre de sortie, selon une fonction de la puissance, a été vérifié expérimentalement dans diverses configurations d’oscillateur. / This research project focuses on high power fiber lasers operated in the continuous regime. The main objective is the implementation of a 400-W fiber laser using ytterbium- doped double clad fiber. The wide variety of high power fiber lasers assembled during this work has enabled the study of the thermal effects, the power limitations and the behavior of the output spectrum. The study includes simulations that characterize the behavior of fiber lasers operated in the continuous regime. Different laser configurations were tested at a signal power of 100 W. The heat transfer in double clad fibers was analyzed to circumvent the difficulties caused by the important amount of heat generated by these lasers. The concept of contact resistance is brought in to explain the temperature rise of active fibers. This was necessary for the realization of single-mode fiber lasers with over 350W of output power. The output power was only limited by the availability of pumps. Several compromises were necessary to achieve the high output power and the diffraction-limited beam quality. Thus, the photodarkening of the ytterbium doped fiber is still an issue for this kind of lasers. A tool to predict the spectral broadening of high power fiber lasers has been developed. It is shown that four-wave mixing broadens the outpu t spectrum of these lasers as a function of output power. The broadening of the output spectrum has been experimentally verified by the implementation of various lasers with different configurations. A theoretical model is presented, which shows a good agreement with experimental data.

Le travail qui est présenté dans ce mémoire de thèse s'inscrit dans le domaine de la Spectroscopie moléculaire en phase gazeuse théorique et expérimentale. Il comprend deux parties dédiées à des aspects relativement différents de cette discipline. La première partie présente l'analyse à haute résolution des positions et intensité des raies de la bande ν5 (ouverture angulaire du groupe NO2 dans le plan de la molécule) de DNO3 dans la région spectrale de 11 µm. Pour ce faire, nous avons utilisé un spectre infrarouge enregistré dans la région 700−1400 cm−1 à l'aide d'un spectromètre à transformée de Fourier de l'université « Bergische Universität » à Wuppertal, en Allemagne. Ce travail nous a permis de montrer que la bande ν5, centrée à 887.657 cm−1, est fortement perturbée. L'analyse prouve en effet que les niveaux d'énergie 5^1 et 7^1+9^1 sont couplés par des résonances de Coriolis de types A et B. Le schéma de résonances pour la variété isotopique DNO3 diffère donc fortement de ceux observés pour les états 5^1 et 9^2 de H14NO3 et H15NO3 qui sont majoritairement de type Fermi. Le deuxième problème abordé dans ce travail est celui des profils de raies rotationnelles pures de CH3F avec l'étude des élargissements collisionnels (collisions CH3F-CH3F et CH3F-He) des transitions optiques et de leurs composantes Stark. Des mesures microondes ont été réalisées à l'ESTC à Prague. Leur analyse a permis d'en extraire des paramètres collisionnels à l'aide de divers profils de raies (Voigt, Rautian, dépendantes de vitesse) pour les transitions J, K → J + 1, K (K = 0, …, J) avec J = 1 et J = 3 et leurs diverses composantes Stark J, K, M → J + 1, K, M' (|M| = 0, …, J ; |M − M'| = 0, 1). De plus, un modèle fondé sur l'approximation Infinite Order Sudden (IOS) a été construit pour décrire les effets d'interférences collisionnelles observés. Les résultats expérimentaux obtenus complètent et étendent des travaux précédents et sont la première démonstration de la capacité de l'approximation IOS à modéliser les couplages collisionnels entre composantes Stark / The work presented in this thesis belongs to the domain of theoretical and experimental gas phase molecular spectroscopy. It consists of two parts dedicated to two relatively different aspects in this field. The first part presents a high resolution analysis of the ν5 fundamental band (NO2 in plane bending mode) positions and intensities of D14NO3 (deuterated nitric acid) in the 11 µm spectral region. For this study, we used an infrared spectrum of D14NO3 recorded in the 700−1400 cm−1 region on a Fourier transform spectrometer at Bergische Universität in Wuppertal (Germany). Our analysis demonstrates that the fundamental ν5 band centered at 887.657 cm−1 is strongly perturbed. Indeed, it proves that 5^1 and 7^1+9^1 energy levels of DNO3 are coupled through A and B type Coriolis resonances. The resonance scheme for the isotopologue D14NO3 therefore differs substantially from the schemes of H14NO3 and H15NO3 that feature dominantly Fermi type resonances. The second theme treated in this work is devoted to the lineshapes of pure rotational transitions of CH3F with the study of collisional broadening (collisions CH3F-CH3F and CH3F-He) of optical transitions and their Stark components. The microwave measurements were realised at ICT in Prague. Their analysis enabled to provide collisional parameters using various line profiles (Voigt, Rautian, Speed dependent) for the J, K → J + 1, K (K = 0, …, J) transitions with J = 1 and J = 3 as well as for their various Stark components J, K, M → J + 1, K, M' (|M| = 0, …, J ; |M − M'| = 0, 1). Moreover, a correct use of model based on Infinite Order Sudden approximation led to very satisfactory results of the observed line-mixing effects. The retrieved experimental results complete and extend the previous studies and provide the first successful demonstration of the ability of the IOS approximation to model line-mixing effects among Stark transitions

Le milieu interstellaire (MIS) joue un rôle important dans l'évolution des galaxies. Les radiations et vents stellaires, ainsi que les supernovae par exemple, sont à l'origine de nombreux processus ayant un impact sur les propriétés globales des galaxies. Cependant, l'efficacité des ces processus est liée aux propriétés et à la structure des différentes phases du MIS, et est souvent incertaine. Grace à la sensibilité et résolution accrues des nouveaux télescopes observant dans l'infrarouge lointain (FIR) et le submillimetrique (comme par exemple le Herschel Space Observatory, SOFIA et ALMA), il est désormais possible d'étudier en détail les interactions réciproques entre la formation stellaire et les différentes phases du MIS environnant. Ce travail est axé sur les propriétés physiques du gaz dans les Nuages de Magellan. Le Grand Nuage de Magellan et le Petit Nuage de Magellan, nos plus proches voisins, tout deux à métallicité sub-solaire, sont de bons laboratoires pour étudier les interactions entre la formation stellaire et l'environnement. La région 30 Doradus, dans le Grand Nuage de Magellan, l'une des plus massives et des plus actives régions de formation stellaire connues dans notre voisinage, est étudiée en détail. Les observations des télescopes spatiaux Herschel et Spitzer sont utilisées pour contraindre la pression, le champ de radiation ainsi que la structure tri-dimensionnelle des régions de photo-dissociation (PDR), en combinaison avec le code PDR de Meudon. Cette modélisation permet également d'estimer la fraction de gaz moléculaire qui n'est pas détectée par le traceur généralement utilisé CO. Cette méthode est ensuite appliquée à d'autres régions de formation stellaire dans les Nuages de Magellan, présentant différents environnements. Cette étude permet d'évaluer les diagnostiques clés du chauffage et du refroidissement du gaz à faible métallicité dans des régions actives de formation stellaire, avec une bonne résolution spatiale. Ceci constitue une première étape pour mieux comprendre les observations non résolues de telles régions dans des galaxies lointaines. / The interstellar medium (ISM) plays a major role in galaxy evolution. Feedback from stars, in particular, drives several processes responsible for the global properties of a galaxy. However, the efficiency of these processes is related to the properties and structure of the different gas and dust ISM phases and remains uncertain. Due to the increased sensitivity and resolution of the new far-infrared (FIR) and submillimeter facilities (such as the Herschel Space Observatory, SOFIA and ALMA, in particular), it now becomes possible to study in detail the interplay between star formation and the surrounding ISM phases. This work focuses on the physical properties of the gas in the Magellanic Clouds. The Large Magellanic Cloud and the Small Magellanic Cloud, our closest neighbors, both at subsolar metallicity, are good laboratories to study the interaction between star formation and environment.The 30 Doradus region, in the Large Magellanic Cloud, one of the most massive and active star forming region known in our neighborhood, is first studied in detail. We use the FIR and mid-infrared tracers, provided by the space telescopes Herschel and Spitzer, to bring constrains on the pressure, radiation field and 3D structure of the photo-dissociation regions (PDR) in this extreme region, using the Meudon PDR code. This modeling allows us to estimate the fraction of molecular gas not traced by CO, also known as the "CO-dark" molecular gas.We apply this method to other star forming regions of the Magellanic Clouds, which are characterized by different environmental conditions. This study allows us to evaluate key diagnostics of the gas heating and cooling of low metallicity resolved starburst regions. This is a first step toward understanding similar but unresolved regions, in high-redshift galaxies.

L'etude des raies d'absorption dans le spectre des quasars constitue<br />aujourd'hui un des outils majeurs de l'observation des galaxies au<br />cours de leur formation et de leur evolution. En effet, ces raies<br />revelent le gaz interpose tout au long de la ligne de visee entre le<br />quasar et l'observateur. Les systemes avec les plus grandes densites<br />de colonne, les sytemes lorentziens (DLAs), ont une densite de colonne<br />en hydrogene neutre superieure a 2 * 10^20 atomes cm^-2. Ces<br />absorbants ont longtemps ete consideres comme les precurseurs des<br />galaxies spirales observees a faible decalage spectral (z), meme si<br />certains travaux semblent indiquer qu'ils pourraient etre constitues<br />en majorite de galaxies naines riches en gaz, elements de base de la<br />formation hierarchique des structures. L'observation de ces systemes<br />etant independante de leur taille, forme ou facteur de recouvrement,<br />ils fournissent des informations complementaires a l'etude de<br />l'emission propre des galaxies. Les systemes Lyman limit (LLSs)<br />possedent une densite de colonne N(HI) > 1.6 * 10^17 atomes cm^-2. A<br />z<1, ils sont probablement associes aux halos des galaxies. Enfin, les<br />nombreux systemes avec les plus petites densites de colonne (10^12 -<br />10^17 atomes cm^-2) constituent "la foret Lyman-alpha".<br /><br /><br />Cette these presente un echantillon de 66 quasars brillants a z>4,<br />observes avec le telescope de 4 m "Cerro Tololo Inter-American" et<br />le telescope de 4,2 m "William Herschel". En premier lieu, l'etude<br />consiste en l'analyse des quasars a l'aide de la modelisation de<br />l'emission continue du quasar, et de la mesure des parametres de<br />depression du continu qui quantifient l'absorption moyenne dans la<br />region de la foret Lyman-alpha. Les spectres de quasars sont ensuite<br />analyses de maniere a etudier les absorbants qu'ils contiennent. Ces<br />donnees menent a la construction d'un echantillon de 26 nouveaux<br />systemes lorentziens lointains et 34 nouveaux systemes Lyman limit<br />ainsi que de nombreux systemes metalliques associes. Cet ensemble de<br />donnees permettent de determiner la distribution de la densite de<br />colonne, f(N,z), ainsi que la masse totale d'hydrogene neutre contenue<br />dans les absorbants de grande densite de colonne. Le nombre de LLSs<br />observes par unite de decalage spectral permet de contraindre f(N,z)<br />en-dessous de la limite des DLAs, dans l'intervalle N(HI) = 1,6 *<br />10^17 a 2 * 10^20 atomes cm^-2. L'analyse demontre sans ambiguite que<br />f(N,z) diverge d'une loi de puissance et qu'une distribution gamma<br />f(N,z) = (f_*/N_*)(N/N_*)^(-beta) exp(-N/N_*) represente de maniere<br />plus precise les observations. Ces resultats sont ensuite utilises<br />pour determiner la quantite de gaz neutre contenue dans les systemes<br />DLAs ainsi que dans les absorbants avec N(HI) > 2 * 10^19 atoms cm^-2<br />(systemes "sous-lorentziens"). Dans l'intervalle de decalage<br />spectral 2 - 3, 85% de la densite en masse HI + He II se trouve dans<br />les DLAs. Cependant, a z>3,5, nous trouvons que cette fraction est<br />seulement de 55%, le reste de la masse se trouvant dans les systemes<br />sous-lorentziens. Apres avoir corrige la masse HI observee en prenant<br />en compte ce gaz neutre "manquant", la densite comobile en masse ne<br />presente plus de decroissance dans l'intervalle z = 2 - 5 par rapport<br />aux etudes anterieures ne considerant pas les systemes<br />sous-lorentziens. Le changement dans la distribution de densite de<br />colonne suggere qu'a z>3,5, nous observons directement la formation<br />des systemes de grande densite de colonne HI a partir de systemes de<br />densite de colonne plus petites. Enfin, nous presentons nos<br />predictions concernant l'evolution de la densite en nombre de systemes<br />sous-lorentziens avec le decalage spectral. Des resultats<br />preliminaires de cette mesure a partir de donnees d'archives echelle<br />UVES semblent etre en accord avec ces predictions.

L'un des buts majeurs de l'astrophysique moderne est de comprendre la formation du Système Solaire. Puisque les protoétoiles de faible masse sont des soleils en formation, l'étude de ces objets est un des meilleurs moyens d'étudier le processus de formation du Soleil et de son système planétaire. Dans ma thèse, je me suis concentrée sur la chimie des premières phases d'évolution des protoétoiles de faible masse en étudiant les molécules organiques complexes dans des sources de Classe 0, qui représentent les phases les plus jeunes connues. De telles molécules ont été découvertes dans IRAS16293-2422, le prototype des sources de Classe 0, démontrant l'existence des ``hot corinos'', des régions où les manteaux des grains subliment. Certaines de ces molécules ont aussi été observées dans des comètes de notre Système Solaire, soulevant la question de savoir si (et auquel cas, comment) la chimie des Classes 0 affecte la composition chimique de la matière du disque protoplanétaire incorporée dans les comètes et autres corps planétaires.<br />Cependant, il est d'abord nécessaire de déterminer si les hot corinos sont omniprésents dans les protoétoiles de faible masse, ou si IRAS16293-2422 est une exception. Ceci était le premier but de ma thèse. L'approche consistait principalement à observer trois sources de Classe 0 pour chercher des molécules organiques complexes. J'ai ainsi découvert et/ou confirmé trois hot corinos de plus.<br />Le second but était de contraindre la taille de la région d'émission des molécules complexes au moyen d'observations interférométriques des deux hot corinos les plus brillants: cette émission est compacte (<150 AU), avec, dans l'un des cas, une composante étendue provenant de l'enveloppe externe.<br />Le troisième but avait pour lieu de confronter les voies de formation possibles des molécules complexes avec les résultats de mes observations pour essayer de distinguer si ces molécules se forment en phase gazeuse ou à la surface des grains. Bien que mes données ne puissent éliminer aucun des deux cas, elles semblent favoriser le second type de formation. De plus, la comparaison entre hot corinos et leurs homologues massifs, les hot cores (qui montre que les molécules complexes sont relativement plus abondantes dans les hot corinos), soutient également la formation à la surface des grains.

L'ère des observations interférométriques mène à la nécessité d'une description plus précise de la structure physique et de la dynamique des régions de formation d'étoiles, des coeurs pré-stellaires et des disques proto-planétaires. L'émission moléculaire et du continuum de la poussière peuvent être décrites par de multiples composantes physiques. Pour comparer avec les observations, un modèle de transfert radiatif précis et complexe de ces régions est nécessaire. J'ai développé au cours de cette thèse une application autonome appelée GASS (Generator of Astrophysical Sources Structures, Quénard et al., soumis) à cette fin. Grâce à son interface, GASS permet de créer, de manipuler et de mélanger différents composants physiques tels que des sources sphériques, des disques et des outflows. Dans cette thèse, j'ai utilisé GASS pour travailler sur différents cas astrophysiques et, entre autres, j'ai étudié en détail l'eau et l'émission de l'eau deutérée dans le coeur pré-stellaire L1544 (Quénard et al., 2016) ainsi que l'émission des ions dans la proto-étoile de faible masse IRAS16293-2422 (Quénard et al., soumis). / The era of interferometric observations leads to the need of a more and more precise description of physical structure and dynamics of star-forming regions, from pre-stellar cores to proto-planetary disks. The molecular and dust continuum emission can be described with multiple physical components. To compare with the observations, a precise and complex radiative transfer modelling of these regions is required. I have developed during this thesis a standalone application called GASS (Generator of Astrophysical Sources Structures, Quénard et al., submitted) for this purpose. Thanks to its interface, GASS allows to create, manipulate, and mix several different physical components such as spherical sources, disks, and outflows. In this thesis, I used GASS to work on different astrophysical cases and, among them, I studied in details the water and deuterated water emission in the pre-stellar core L1544 (Quénard et al., 2016) and the emission of ions in the low-mass proto-star IRAS16293-2422 (Quénard et al., submitted).

La modélisation des interférences de raies dans des spectres de gaz moléculaires repose sur le concept de la matrice de relaxation dont les éléments diagonaux décrivent les raies isolées et les éléments non-diagonaux représentent le transfert d'intensité entre les raies. Ces éléments non-diagonaux sont modélisés en appliquant des lois d'échelle comme le modèle ECS (Energy-Corrected-Sudden). Nous avons considéré la molécule de CO2 car ce gaz joue un rôle important dans les atmosphères terrestre et planétaires. En plus, à cause de la petite valeur de sa constante de rotation, les raies se serrent et se chevauchent, donnant naissance à des interférences de raies. Grâce aux nouvelles valeurs des paramètres ajustés,nous avons réexaminé l'application de l'approche ECS non-Markovienne (déjà développée pour des spectres de diffusion Raman anisotrope de CO2) _a des spectres de diffusion Raman isotrope, spectre rotationnel pur et spectres ro-vibrationnels de la bande _1 et 2_2. Nous avons également présenté une généralisation de cette approche, aux bandes parallèles et perpendiculaires d'absorption infrarouge, pour les molécules linéaires avec des modes de flexion, accompagnée d'applications au cas de CO2. / Modeling of line mixing in the molecular gas spectra is based on the concept of the relaxation matrix whose diagonal elements describe the isolated lines and non-diagonal elements represent the transfer of intensity between the lines. Thesenon-diagonal elements are modeled by applying scaling laws such as ECS (Energy-Corrected Sudden) model. We considered the CO2 molecule due to its important role in the terrestrial and planetary atmospheres. In addition, because of the small value of the rotational constant, the lines over lap, giving rise to the line-mixing.Using the new values of the tted parameters, we reviewed the application of ECSnon-Markovian (already developed for an isotropic Raman scattering spectra ofCO2) approach to isotropic Raman scattering spectra, rotational spectrum andro-vibrational spectra of 1 and 2 2 band. We also presented a generalization of this approach for the parallel and perpendicular bands of infrared absorption for linear molecules with the bending modes, and their applications for CO2 molecule

Ce travail porte sur le développement de sondes peptidiques pour le suivi de la protéolyse par spectroscopie de résonance paramagnétique électronique (RPE) et pour l'imagerie in vivo par résonance magnétique rehaussée de l’effet Overhauser (OMRI). Plus précisément, ce travail étudie pour la première fois une famille d’agents d’imagerie appelée « nitroxyde à déplacement de raies spectrales » spécifique d’activités enzymatiques. L'activité protéolytique, entraînant un décalage de 5 G dans les constantes de couplages hyperfins, permet une quantification individuelle des espèces substrat et produit par RPE et une excitation sélective par OMRI. Trois substrats ont été élaborés, montrant une spécificité enzymatique pour l’élastase du neutrophile (NE) (MeO-Suc-Ala-Ala-Pro-Val-Nitroxyde & Suc-Ala-Ala-Pro-Val-Nitroxyde), et pour la chymotrypsine et la cathepsine G (Suc-Ala-Ala-Pro-Phe-Nitroxyde). Les constantes enzymatiques ont montré de bonnes valeurs avec globalement, Km = 28 ± 25 µM et kcat = 19 ± 3 s-1. Ex vivo, l’utilisation des substrats NE en OMRI a révélé un contraste élevé dans les lavages broncho-alvéolaires de souris sous stimulus inflammatoire. Les rehaussements de signaux IRM sont en corrélation avec la sévérité de l’inflammation. L'irradiation à la fréquence RPE de 5425,6 MHz a permis d'accéder à la bio-distribution des substrats in vivo et pourrait ainsi servir d’outil diagnostic. Les perspectives à moyen terme de ce travail reposent sur le développement de l’OMRI à très faibles champs magnétiques en vue d’une application chez l’homme. / This work focuses on substrate-based probes for proteolysis monitoring by Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy (EPR) and for in vivo imaging by Overhauser-enhanced Magnetic Resonance (OMRI). More precisely, this work investigates for the first time a family of MRI agents named “line-shifting nitroxide” specific for proteolytic activities. Proteolytic action results in a shift of 5 G in EPR hyperfine coupling constants allowing individual quantification of substrate and product species by EPR and selective excitation by OMRI. Three substrates were worked out, showing enzymatic specificity for neutrophil elastase (MeO-Suc-Ala-Ala-Pro-Val-Nitroxide & Suc-Ala-Ala-Pro-Val-Nitroxide), and for Chymotrypsin/Cathepsin G (Suc-Ala-Ala-Pro-Phe-Nitroxide). Enzymatic constants were remarkably good with globally Km = 28 ± 25 µM and kcat = 19 ± 3 s-1. Ex vivo, the use of NE substrates in OMRI revealed a high contrast in bronchoalveolar lavages of mice under inflammatory stimulus. MRI signal enhancements correlate with the severity of inflammation. Irradiation at the RPE frequency of 5425.6 MHz provided access to the bio-distribution of substrates in vivo and could thus serve as a diagnostic tool. The medium-term perspectives of this work are based on the development of OMRI with very low magnetic fields for human application

La description des propriétésspectrales des plasmas hautement ionisés –comme ceux rencontrés en fusion nucléaire,en astrophysique et en expérimentationlaser-plasmas –peut nécessiter différentstypes d’interprétation, parmi lesquelsl’approche détaillée ou raie-par-raieimpliquant de la diagonalisation del’Hamiltonien du système et, l’approchestatistique basée sur la caractérisation desstructures spectrales à travers les momentsde distribution.Ce travail de thèse a pour objectif d'étudier etde mettre en œuvre les méthodes statistiquestraitant des cas où de nombreuses raies seregroupent en faisceaux de transition nonrésolus (UTA pour Unresolved TransitionArray).Pour cela, des études analytique et numériqueont été menées. D’une part, les momentsd’ordre élevé de la distribution d’énergies spinorbiteont été obtenus, en utilisant lestechniques de calcul de moyennes qui fontintervenir les résultats de la secondequantification et de l’algèbre de momentangulaire. D’autre part, après avoir implémentéun programme de post-traitement des donnéesatomiques produites par le code FAC (FlexibleAtomic Code), en mode détaillée comme enmode UTA, les spectres d’émission et / The description of spectralproperties of highly ionized plasmas – asthose studied in stellar atmospheres, facilitiesfor nuclear fusion, or laser-plasmasexperiments – may require different types ofinterpretation, among which the detailed line by-line accounting which relies on Hamiltoniandiagonalization and the statistical approachbased on the characterization of spectralstructures through distribution moments.My PhD work aims at developing statisticalmethods dealing with situations whereabundant lines gather in Unresolved TransitionArrays (UTA).To this end, analytical and numerical analysishave been carried out. On one hand, high-ordermoments of spin-orbit energy have beenderived using averaging calculation techniquesbased on second quantization results andangular momentum algebra. On the other hand,after implementing a post-processing programfor both detailed and UTA computations of theFlexible Atomic Code (FAC), emission andabsorption spectra of tungsten plasmas havebeen studied in tokamak-equivalentthermodynamic conditions.Results of this thesis should hopefully stimulatefurther analysis on averages computationinvolving complex transition processes.